负载电动机保护断路器整定值研究

李浩军 徐正喜 吴大立 魏华

(1. 91278部队， 大连 116041； 2. 武汉第二船舶设计研究所，武汉 430064)

船舶电力系统为全船负载设备提供电能[1～3]，其中绝大多数负载设备为电动机拖动设备，为保证负载电动机能正常运行，其保护断路器保护整定至为重要。既要考虑短路保护的准确性，又要确保在各工况下包括在岸电供电的情况下能正常启动与运行。

1 保护整定原则

为了对负载电动机保护，其保护断路器整定应考虑如下因素：

1） 断路器应能在船上电力系统供电的情况下能正常启动与运行；

2） 断路器应能在岸电供电的情况下能正常启动与运行；

3） 断路器应在电动机金属性短路或非金属性短路情况下实现保护；

4） 断路器在其它支路发生短路时不因电动机反馈电流而跳闸；

5） 断路器的选取应能对线路实现保护。

2 保护器械选择与特性分析

在船用电力系统中，负载电动机保护断路器都选用塑壳式断路器，目前船用断路器可选的系列主要有DZ28系列与DZ48系列，下面主要对DZ48系列塑壳断路器特性进行分析。

H-DZ48热磁型塑壳断路器由绝缘外壳、操作机构、脱扣机构、触头灭弧系统和附件等组成。附件包括分励脱扣器、欠电压脱扣器、辅助触头、报警触头和插入式安装台。

H-DZ48热磁型塑壳断路器具有热—电磁脱扣器，分为作配电保护用的 P型、作电动机保护用的 D型、仅有电磁脱扣器的 S型和仅有热保护的 R型。该热磁型断路器只有长延时保护和瞬时保护，其长延时过电流脱扣器的保护特性采用反时限特性，瞬时过电流脱扣器采用电磁式结构。H-DZ48系列热磁型塑壳断路器按电流等级分为63 A、100 A、200 A和400 A，就额定极限短路分断能力来说，除了 H-DZ48-63为 12 kA，其余等级的均为35 kA。H-DZ48系列热磁型断路器瞬时过电流保护特性见表 1。该断路器主要用于底层级配电板以及电力配电箱，作为负载的保护开关。

表1 H-DZ48系列热磁型断路器瞬时过电流保护特性

3 断路器保护整定

3.1 负载电动机启动电流分析

目前船用电动机 JY-H系列堵转电流与额定电流之比在 7.5至 8.9范围内，JYDD系列电动机堵转电流与额定电流之比大约为 5.5。如何选取断路器瞬时整定值？从断路器系列样本有两种可以选择，一是配电保护型，另一时电动机保护型。如选用的是 JY-H系列电机，由于在额定电压下启动电流达到8到9倍电机额定电流，考虑在岸电供电的情况下，其电压可能高达 120%额定电压，还要考虑断路器瞬时整定误差±20%，所以一般选取电动机保护型断路器，其脱扣器额定电流应满足：

如选用的是 JYDD系列电机，由于在额定电压下启动电流达到 5.5倍电机额定电流，考虑在岸电供电的情况下，其电压可能高达 120%额定电压，还要考虑断路器瞬时整定误差±20%，所以可以选取配电保护型断路器，其脱扣器额定电流应满足：

3.2 断路器瞬时保护出厂整定

塑壳式断路器瞬时保护出厂整定是根据标准GJB5329进行整定的，在出厂整定过程中，一般采用两相进行整定，与实际启动电流或三相短路而言是有差别的，对某船电机启动电流进行了实际监测，实际启动电流最大值小于塑壳式断路器瞬时保护不动作值，但实际断路器就跳闸了，经对该断路器进行三相试验，三相整定值与两相整定值进行了试验与分析，其结果两相整定值比三相整定值大了 7%。因此在进行保护整定时还应考虑该因素。

3.3 电动机反馈短路电流[4,5]

一台 37 kW 电动机短路反馈电流的仿真波形见图1，仿真峰值电流852 A 。按JT/T 101－1991（原 GB 3321-82）方法计算最大非对称短路电流峰值：833.4 A，最大非对称短路电流有效值：494.5 A。相当于额定电流6.8倍。即使选用配电型断路器也可以保证反馈电流不会使得非故障支路跳闸。

图1 某37 kW电动机短路反馈电流

3.4 瞬时保护与启动电流匹配分析

电动机瞬时保护主要是用于对付金属性低阻抗故障，能迅速将故障电动机切除，以减少对系统和设备的危害。对于非金属高阻抗短路，其短路电流可能小于电动机启动电流，仅依靠瞬时保护无法切除故障，但由于断路器本身具有过载保护功能，比如在 6倍额定电流下小于 32 s可以跳闸，在进行瞬时保护整定时还应考虑该因素。

4 结束语

本文对负载电动机保护断路器瞬时整定进行了全面分析，提出了对负载电动机保护断路器整定时应综合考虑电动机的启动电流倍数、塑壳式断路器特性、塑壳断路器出厂整定标准以及系统保护等综合因素。

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