引風(fēng)機(jī)高壓電機(jī)保護(hù)整定的研究計(jì)算

無(wú)錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

?

引風(fēng)機(jī)高壓電機(jī)保護(hù)整定的研究計(jì)算

無(wú)錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

【摘要】該文分析了熱電企業(yè)燃煤鍋爐高壓引風(fēng)機(jī)電機(jī)的繼電保護(hù)、裝置選型和整定計(jì)算，以及整定計(jì)算中出現(xiàn)的注意問(wèn)題。

【關(guān)鍵詞】燃煤鍋爐；高壓電動(dòng)機(jī)；繼電保護(hù)；裝置選型；整定計(jì)算

1 前言

高壓電動(dòng)機(jī)是電力系統(tǒng)中重要的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，無(wú)錫友聯(lián)熱電二期150T/h循環(huán)流化床鍋爐配置1臺(tái)湘潭YKK5602 －6引風(fēng)機(jī)，調(diào)速采用大連液力YOT調(diào)速型液力耦合器，該引風(fēng)機(jī)能否可靠安全運(yùn)行，直接關(guān)系鍋爐的正常運(yùn)行，因此對(duì)其的保護(hù)與整定的研究計(jì)算，對(duì)保證機(jī)組正常運(yùn)行具有重要的意義。

2 引風(fēng)機(jī)電機(jī)一次系統(tǒng)圖3 引風(fēng)機(jī)電機(jī)保護(hù)配置規(guī)定

友聯(lián)熱電電機(jī)保護(hù)裝置采用東大金智WDZ-430電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置，根據(jù)根據(jù)DL/T5153-2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，裝置配置的保護(hù)為：電流速斷、負(fù)序I段過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序II段過(guò)電流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)整定計(jì)算、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、長(zhǎng)起動(dòng)保護(hù)、正序過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷信號(hào)、 單相接地保護(hù)、低電壓保護(hù)。[2]

4 引風(fēng)機(jī)電機(jī)保護(hù)原理及實(shí)例計(jì)算

引風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)YKK5602－6，PN＝900kW，IN＝119A，UN=6kV，TA變比300／5A。微機(jī)綜合保護(hù)器：東大金智WDZ－430。

4.1 電流速斷電流計(jì)算

發(fā)電廠重要輔機(jī)一旦出現(xiàn)過(guò)電流，很大情況為嚴(yán)重機(jī)械故障，需要快速的切除故障電機(jī)，因此需要配置速斷保護(hù)，保護(hù)在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，帶有約70ms延時(shí)，以避開啟動(dòng)開始瞬間的暫態(tài)峰值電流。

（1）動(dòng)作判據(jù)：Imax=max（Ia，Ic），Isdg為速斷動(dòng)作電流高值，Isdd： 速斷動(dòng)作電流低值。

（3）電流速斷低值動(dòng)作電流，按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)最大反饋電流計(jì)算：

式中Kfb反饋電流倍數(shù)取6；Krel可靠系數(shù)，取1.3。按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自啟電流計(jì)算：

式中Kpst自啟電流倍數(shù)取5，Krel可靠系數(shù)取1.3。取電流速斷低值一次動(dòng)作電流IOP.L＝15.6×40=624A。

（4）電動(dòng)機(jī)出口故障時(shí)靈敏度計(jì)算：

4.2 負(fù)序過(guò)電流計(jì)算

負(fù)序過(guò)電流作為高壓電機(jī)兩相運(yùn)行、電源相序接反、電動(dòng)機(jī)定子繞組兩相或匝間短路保護(hù)，因根據(jù)不同的動(dòng)作判據(jù)、不同保護(hù)功能進(jìn)行整定

4.2.1 負(fù)序I段過(guò)電流保護(hù)

I2.opI=0.4 Im.n=0.4×2=0.8A

負(fù)序I段動(dòng)作時(shí)間t2set.I=1秒。

4.2.2 負(fù)序II段過(guò)電流保護(hù)

考慮電動(dòng)機(jī)躲過(guò)正常時(shí)不平衡電流計(jì)算：

I2.opII=0.12Im.n=0.12×2=0.24A

負(fù)序II段動(dòng)作時(shí)間t2set.II=25秒。

考慮電動(dòng)機(jī)小匝數(shù)匝間短路具有保護(hù)作用，如某電動(dòng)機(jī)IM..N=108A,正常動(dòng)行電流為60A，當(dāng)出現(xiàn)同相同槽匝間短路時(shí)，正常相為92A，故障相為110A，不平衡電流：△I=(110-92)/110=0.1636，當(dāng)整定I2.opII=0.25Im.n 25s時(shí)電動(dòng)機(jī)曾運(yùn)行8小時(shí)未發(fā)展為相間短路，而造成單相接地，此時(shí)如采用較小整定值，較長(zhǎng)的動(dòng)作時(shí)間可能保護(hù)動(dòng)作后能減小電動(dòng)機(jī)損壞程度。

4.3 正序過(guò)電流保護(hù)作為過(guò)負(fù)荷保護(hù)外，主要是機(jī)械堵轉(zhuǎn)或機(jī)械故障的輔助保護(hù)

然后判斷下述條件滿足其一，正序過(guò)流保護(hù)投入：1）在計(jì)算啟動(dòng)時(shí)間tqdj結(jié)束時(shí)，Imax＜1.125Ie，即電動(dòng)機(jī)正常啟動(dòng)；2）啟動(dòng)時(shí)間超過(guò)允許堵轉(zhuǎn)時(shí)間，t＞tyd。

動(dòng)作電流按躲過(guò)正常電流計(jì)算為：

Iop=1.3 Im.n=1.3×2=2.6A

動(dòng)作時(shí)間按躲過(guò)自啟動(dòng)和啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算為：

top=60s

4.4 單相接地零序過(guò)電流計(jì)算

采用零序電流互感器獲取電動(dòng)機(jī)的零序電流，構(gòu)成電動(dòng)機(jī)的單相接地保護(hù)。為防止在電動(dòng)機(jī)較大的啟動(dòng)電流下，由于零序不平衡電流引起本保護(hù)誤動(dòng)作，保護(hù)采用了最大相電流Imax作制動(dòng)量。[1]

（1）動(dòng)作判據(jù)：式中I0：電動(dòng)機(jī)的零序電流倍數(shù)，I0dz：零序電流動(dòng)作值（倍）。

（2）一次動(dòng)作電流3I0.OP按躲過(guò)區(qū)外單相接地時(shí)，流過(guò)保護(hù)按裝處單相接地電流計(jì)算 3I0.OP.set= Krel，其中=3Ic，Ic為被保護(hù)設(shè)備的電容電流，電纜長(zhǎng)途不超過(guò)0.1km，所以＝0.1A。Krel可靠系數(shù)動(dòng)作信號(hào)取2，所以3I0.OP.set=2×0.1=0.2A。繼電器最小可整定的最小動(dòng)作電流不超過(guò)1A，取3I0.OP.set為1A。

（3）靈敏度計(jì)算。由于6kV I段母線出線總電纜長(zhǎng)途不超過(guò)2km，所以：

5 高壓電機(jī)保護(hù)配置存在的問(wèn)題

（1）電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電流高達(dá)6-8倍額定電流，電流速斷保護(hù)按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流計(jì)算，其值比較大，為提高相間短路故障時(shí)電流速斷保護(hù)的靈敏度，我國(guó)90年代微機(jī)綜合保護(hù)廣泛采用翻倍原則判據(jù)，經(jīng)多年運(yùn)行實(shí)踐，在相鄰設(shè)備短路或電機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，多次發(fā)生正常運(yùn)行中電機(jī)速斷保護(hù)誤動(dòng)，造成被迫停機(jī)。

（2）電動(dòng)機(jī)定子繞組過(guò)電流主要原因?yàn)檫^(guò)負(fù)荷或機(jī)械故障，發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)電機(jī)普遍存在機(jī)械過(guò)負(fù)荷，其他重要輔機(jī)一般不可能出現(xiàn)機(jī)械過(guò)負(fù)荷，所以一旦出現(xiàn)過(guò)電流，應(yīng)判斷為嚴(yán)重機(jī)械故障，但由于機(jī)械故障時(shí)，出現(xiàn)較小的過(guò)電流，所以正確動(dòng)作，就能較早切除故障電機(jī)，減少設(shè)備損壞程度。

（3）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地的零序過(guò)電流整定計(jì)算，給出的一次動(dòng)作電流整定值，但裝置動(dòng)作判據(jù)與裝置的整定值都要求是二次電流的倍數(shù)，由于小電流接地系統(tǒng)的零序電流互感器TAO的特殊性，TAO變比與零序電流回路阻抗有關(guān)，且TAO一、二次電流是非線性關(guān)系。[3]所以往往給定倍數(shù)后，一次動(dòng)作電流誤差較大，所以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，因以通入一次電流為準(zhǔn)。

6 結(jié)論

無(wú)錫友聯(lián)熱電輔機(jī)自投運(yùn)以來(lái)，整定計(jì)算合理，繼電保護(hù)裝置未有任何不正確的拒動(dòng)和誤動(dòng)，作為第一道防線，很好的保障了主設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]WDZ-430電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)裝置技術(shù)說(shuō)明書.南京.2003.

[2]方大千,方立,方成.繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)手冊(cè)[M].北京:金盾出版社,2012.

[3]高春如.發(fā)電廠廠用電及工業(yè)用電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算[M].北京:中國(guó)電力出版社,2012.

曹玉華（1981—），男，江蘇無(wú)錫人，大學(xué)本科，電氣工程師，研究方向：電氣工程。

作者簡(jiǎn)介：