继电保护及整定计算方法

夏爽

摘要：此文简单介绍了高压电机的具体使用情况，详细分析了高压电机机电保护的选择标准，并研究了电机保护的整定计算方法。

关键词：高压电机;继电保护;整定计算

高压电动机作为生产中的主要动力设备，随着单机容量的不断增大和应用越来越广泛，要求对其实行有效保护，防止电动机故障引起损坏及对电力系统的影响。高压电机作为防城港码头输送设备的主要大功率驱动设备，对我港生产量的提高发挥了非常重要的作用。为了保证高压电机既能满足生产要求，又能有效的防止电机故障引起损坏及对电力系统的影响，合理的选择继电保护方式及整定值计算至关重要。

一、高压电机使用工况

目前，防城港所有的高压电机均为江特公司生产的YKK-450/10kV系列电机，主要用于皮带输送设备。高压电机采用熔断器+真空接触器的供电控制模式（简称F-C回路）[1]。电机安装在露天环境下，由于当地气候属典型的热带海洋气候，空气盐度较大，夏季高温多雨，春季雾天较长，再加上散货特点，生产时的场地烟尘较大，电机使用工况较为恶劣。如果维护保养不当，或者继电保护设置不合理，有可能引发严重故障，损坏高压电机。

二、高压电机继电保护的选择

（一）电流速断保护

当高压电机发生相间短路时，会瞬间产生巨大的短路电流，对电机的损害也最为严重，并使供电网络电压降低，影响其它负荷的正常工作。因此，要求采用无时限动作的电流速断保护，这是高压电机的主保护[2]。

（二）负序电流保护

高压电机发生定子绕组匝间短路时，电机损害也是比较严重的。检测电机发生定子绕组匝间短路时产生的电流负序分量，可简单可靠地实现对电机的保护。同时，这一方式还可实现对高压电机三相不平衡运行等故障的保护，也是高压电机的主保护之一[3]。

（三）零序电流保护

防城港的高压电机的供电系统中性点均是不接地的，虽然定子绕组的单相接地短路危险性较小，但考虑到变电站到高压电机有一定的距离，电缆单相接地短路的故障相对较多的实际情况，因此仍装设零序电流保护用于单相接地保护。

（四）过负荷保护

主要用于电机过载的保护，利用电机过载时产生的较大电流实现保护动作（即过电流保护），但受动作时限的设置，只能作为高压电机的后备保护[4]。

（五）低电压保护

为保证生产安全，防城港的高压电机均不允许低压起动，在系统供电容量不足及系统突然停电时，低电压保护将动作，将高压电机从电网中自动断开。

三、电机保护的整定计算

（一）微机保护装置

目前防城港采用的是德力西的CDMA200和南自的PDS766A电动机保护装置，不同的装置在同一保护上的整定计算上有一定的差异，这将在下面分别阐述。

（二）整定计算的基本参数

由于整定计算的需要，高压电机常使用到下面几个基本参数：IN电机额定电流，TN电机启动时间，Imax电机最大起动电流。

（三）保护的整定计算

1.电流速断保护整定计算（保护动作时T均取0s）

通过微机保护装置控制真空接触器通断，当使用CDMA200微机保护装置时，其电流速断动作值按躲开电机最大起动电流Imax计，即：I=7.21N。当使用PDS766A微机保护装置时，根据电机启动和正常运行的不同情况，其程序自动设置两个电流速断动作值：I1（电机起动时使用）、12（电机起动正常运行后使用），因此I1、12的整定计算应为：

I1=7.2IN，I2=2.5IN

2.负序电流保护整定计算

由于产品功能的不同，目前，CDMA200型微机保护装置采用的是1段式定时限保护，整定计算为：I=0.71N，T=0.3S。而PDS766A装置采用的是反时限負序电流保护，整定计算为：

t=80tp/[（I2/Ip）2-1]

其中12为电机实测电流，Ip为电流基准值，一般取0.7IN，tp为时间常数，一般取0.6S。

3.零序电流保护整定计算

由于防城港的高压电机中性点不接地，因此只有接地电流在10A以上时，短路电流对其铁芯才有影响，因此零序电流保护统一整定为：3I0=10A（一次值），保护动作时限T均取0s。

4.过负荷保护整定计算

目前，防城港的高压电机过负荷保护均是通过定时限过流保护实现，无论南自或德力西的微机保护装置，其定时限过流保护均系电机启动结束后（即>TN）才投入，其动作电流整定计算如下：

I=K×I

K为可靠系数，在不少继电保护资料中，一般推荐K=KK×KX/KF（KK为可靠系数，取1.2，KX为继电器返回系数，取0.85，KF为电流互感器结线系数），按此计算，K应取2～2.5。但笔者认为，这有所偏大[5]。根据防城港的设备状况，其皮带机长度最长不超过1.2km，其额定流量为3600t/h。在额定流量内，其高压电机电流一般不会超过IN，当皮带以2000t物料起动时，其起动时间一般最大不会超过10s，因此，结合生产实际，可靠系统K统一取1.5，动作时限统一整定为T=0.5s。

5.低电压保护整定计算

根据厂家提供的参数，高压电机在0.8UN以下时不宜再工作，因此其保护值可整定为：U=80V（二次值），动作时限T=0.5s。

四、结束语

高压电机的继电保护整定，是一项理论与实践紧密结合的工作。目前，防城港的高压电机所设置的继电保护，基本上可保证高压电机在发生故障后，迅速地从电网中切除，有效的保护了高压电机。但目前国内外除电机发热保护外，其它保护都难以在电机要发生故障前，提前动作或报警，如何更有效地保护高压电机，仍是一个需努力探讨的课题。

参考文献：

[1]解奎元.继电保护整定计算方法的研究及优化[J].机电信息，2019（17）：79-80.

[2]符云，陈大华，郑秋元，黄欢.基于电网自适应动态分区的继电保护一体化整定计算方法浅析[J].自动化技术与应用，2019，38（02）：174-176+185.

[3]王慧芳，陈梦骁，沈绍斐，何奔腾.继电保护整定计算电源运行方式优化选择方法[J].浙江大学学报（工学版），2018，52（09）：1753-1761.

[4]赵文博，李文斌，李畅.电动机继电保护原理分析及整定计算[J].化工管理，2018（24）：156-157.

[5]颜全椿，杨宏宇，李辰龙.发电厂继电保护中IEC反时限特性级差配合的整定计算方法[J].电气技术，2017（05）：63-67.