繼電保護及整定計算方法

滕廣琴

摘 要：高壓電動機作為生產中的主要動力設備，隨著單機容量的不斷增大和應用越來越廣泛，要求對其實行有效保護，防止電動機故障引起損壞及對電力系統的影響。微機保護因為測量精度高、反應速度快和易于維護等優點，在電機保護中得到了普遍應用。本文結合北部灣港防城港碼頭有限公司大功率皮帶機輸送系統介紹一下高壓電機微機保護裝置的繼電保護選擇及整定計算方法。

關鍵詞：高壓電機;繼電保護;整定計算

高壓電機作為防城港碼頭輸送設備的主要大功率驅動設備，對我港生產量的提高發揮了非常重要的作用。為了保證高壓電機既能滿足生產要求，又能有效的防止電機故障引起損壞及對電力系統的影響，合理的選擇繼電保護方式及整定值計算至關重要。

1 高壓電機使用工況

目前，防城港所有的高壓電機均為江特公司生產的YKK-450/10kV系列電機，主要用于皮帶輸送設備。高壓電機采用熔斷器+真空接觸器的供電控制模式（簡稱F-C回路）。電機安裝在露天環境下，由于當地氣候屬典型的熱帶海洋氣候，空氣鹽度較大，夏季高溫多雨，春季霧天較長，再加上散貨特點，生產時的場地煙塵較大，電機使用工況較為惡劣。如果維護保養不當，或者繼電保護設置不合理，有可能引發嚴重故障，損壞高壓電機。

2 高壓電機繼電保護的選擇

2.1 電流速斷保護

當高壓電機發生相間短路時，會瞬間產生巨大的短路電流，對電機的損害也最為嚴重，并使供電網絡電壓降低，影響其它負荷的正常工作。因此，要求采用無時限動作的電流速斷保護，這是高壓電機的主保護。

2.2 負序電流保護

高壓電機發生定子繞組匝間短路時，電機損害也是比較嚴重的。檢測電機發生定子繞組匝間短路時產生的電流負序分量，可簡單可靠地實現對電機的保護。同時，這一方式還可實現對高壓電機三相不平衡運行等故障的保護，也是高壓電機的主保護之一。

2.3 零序電流保護

防城港的高壓電機的供電系統中性點均是不接地的，雖然定子繞組的單相接地短路危險性較小，但考慮到變電站到高壓電機有一定的距離，電纜單相接地短路的故障相對較多的實際情況，因此仍裝設零序電流保護用于單相接地保護。

2.4 過負荷保護

主要用于電機過載的保護，利用電機過載時產生的較大電流實現保護動作（即過電流保護），但受動作時限的設置，只能作為高壓電機的后備保護。

2.5 低電壓保護

為保證生產安全，防城港的高壓電機均不允許低壓起動，在系統供電容量不足及系統突然停電時，低電壓保護將動作，將高壓電機從電網中自動斷開。

3 電機保護的整定計算

3.1 微機保護裝置

目前防城港采用的是德力西的CDMA200和南自的PDS766A電動機保護裝置，不同的裝置在同一保護上的整定計算上有一定的差異，這將在下面分別闡述。

3.2 整定計算的基本參數

由于整定計算的需要，高壓電機常使用到下面幾個基本參數：IN電機額定電流，TN電機啟動時間，Imax電機最大起動電流。

3.3 保護的整定計算

3.3.1 電流速斷保護整定計算（保護動作時T均取0s）

通過微機保護裝置控制真空接觸器通斷，當使用CDMA200微機保護裝置時，其電流速斷動作值按躲開電機最大起動電流Imax計，即：I=7.2IN。

當使用PDS766A微機保護裝置時，根據電機啟動和正常運行的不同情況，其程序自動設置兩個電流速斷動作值：I1（電機起動時使用）、I2（電機起動正常運行后使用），因此I1、I2的整定計算應為：

3.3.3 零序電流保護整定計算

由于防城港的高壓電機中性點不接地，因此只有接地電流在10A以上時，短路電流對其鐵芯才有影響，因此零序電流保護統一整定為：3I0=10A（一次值），保護動作時限T均取0s。

3.3.4 過負荷保護整定計算

目前，防城港的高壓電機過負荷保護均是通過定時限過流保護實現，無論南自或德力西的微機保護裝置，其定時限過流保護均系電機啟動結束后（即>TN）才投入，其動作電流整定計算如下：

I=K×IN

K為可靠系數，在不少繼電保護資料中，一般推薦K=KK×KX/KF（KK為可靠系數，取1.2，KX為繼電器返回系數，取085，KF為電流互感器結線系數），按此計算，K應取2～2.5。但筆者認為，這有所偏大。根據防城港的設備狀況，其皮帶機長度最長不超過1.2km，其額定流量為3600t/h。在額定流量內，其高壓電機電流一般不會超過IN，當皮帶以2000t物料起動時，其起動時間一般最大不會超過10s，因此，結合生產實際，可靠系統K統一取1.5，動作時限統一整定為T=0.5s。

3.3.5 低電壓保護整定計算

根據廠家提供的參數，高壓電機在0.8UN以下時不宜再工作，因此其保護值可整定為：U=80V（二次值），動作時限T=0.5s。

4 結論

高壓電機的繼電保護整定，是一項理論與實踐緊密結合的工作。目前，防城港的高壓電機所設置的繼電保護，基本上可保證高壓電機在發生故障后，迅速地從電網中切除，有效的保護了高壓電機。但目前國內外除電機發熱保護外，其它保護都難以在電機要發生故障前，提前動作或報警，如何更有效地保護高壓電機，仍是一個需努力探討的課題。

參考文獻：

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