淺談反時(shí)限過電流保護(hù)在水泥廠應(yīng)用方案

時(shí)間：2022-06-24作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：172

摘要：目前水泥廠中針對(duì)變壓器、高壓電機(jī)等主機(jī)設(shè)備的保護(hù)多采用三段式定時(shí)限過電流保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)具有整定計(jì)算簡單、保護(hù)配合簡單等優(yōu)點(diǎn)。但為了保證保護(hù)的選擇性，定時(shí)限過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限通常逐級(jí)提高，這樣*造成離電源側(cè)較近的短路故障保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較長，不利于故障的切除。

關(guān)鍵詞：水泥廠;高壓設(shè)備;微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置;過電流保護(hù)
反時(shí)限過電流保護(hù)的特點(diǎn)是短路電流大，動(dòng)作時(shí)間短，其優(yōu)點(diǎn)是靠近電源側(cè)短路時(shí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)限較定時(shí)限保護(hù)明顯縮短。由于整定習(xí)慣的問題，反時(shí)限過電流保護(hù)在國內(nèi)水泥廠的應(yīng)用還不太普遍，但在大部分國外水泥廠得到了廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合我院承擔(dān)設(shè)計(jì)的約旦某水泥廠，從保護(hù)曲線選擇、參數(shù)整定和保護(hù)配合等方面對(duì)水泥廠高壓設(shè)備的反時(shí)限過電流保護(hù)進(jìn)行介紹。


1 短路電流計(jì)算
短路電流計(jì)算是進(jìn)行綜保整定的前提。本文以該廠石灰石破碎車間配電室為例，其11kV配電系統(tǒng)見圖1。
根據(jù)業(yè)主提供的當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)出口處的短路參數(shù)以及電纜、變壓器和電機(jī)等設(shè)備參數(shù)，短路電流計(jì)算結(jié)果見表1。

2 定時(shí)限過流保護(hù)整定
電源進(jìn)線采用兩段式過電流保護(hù)，即電流速斷保護(hù)和定時(shí)限過電流保護(hù)，車間變壓器和高壓電機(jī)采用電流速斷保護(hù)和反時(shí)限過電流保護(hù)。根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》*三版，電源進(jìn)線的過電流保護(hù)動(dòng)作電流按照躲過線路的過負(fù)荷電流整定，則保護(hù)裝置 的一次動(dòng)作電流。
 

 
式中：Krel—可靠系數(shù)，用于過電流保護(hù)時(shí)一般取1.2； Igh—線路過負(fù)荷電流，A；Kr—返回系數(shù)，微機(jī)保護(hù)一般取0.95；
動(dòng)作時(shí)限取0.5S，靈敏系數(shù)：
 

 
式中：I2k2·min—運(yùn)行方式下線路末端兩相短路短路電流，其值為運(yùn)行方式下三相短路電流的0.866倍，A；Iop—保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流，A。
 
3  反時(shí)限過流保護(hù)整定
3.1反時(shí)限過流保護(hù)整定
目前國內(nèi)外常用的反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作特性可分為3種，
按照IEC標(biāo)準(zhǔn)：
（1）標(biāo)準(zhǔn)反時(shí)限特性：
 

 
（2）非常反時(shí)限特性：
 

 
（3）反時(shí)限特性：
 

 
式中：I—故障電流，A；t—保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，S；Ip—保護(hù)動(dòng)作電流整定值，A；tp—時(shí)間常數(shù)整定值，S。
不同的反時(shí)限保護(hù)特性適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合。非 常反時(shí)限特性常用于被保護(hù)線路首末端短路故障電流變化較大的場(chǎng)合；反時(shí)限特性常用于反映過熱狀況的保護(hù)，如變壓器、電動(dòng)機(jī)等。因此對(duì)于石破配電室的變壓器和電動(dòng)機(jī)保護(hù)我們選用反時(shí)限保護(hù)特性，以下以破碎電動(dòng)機(jī)為例進(jìn)行整定計(jì)算。
3.2反時(shí)限保護(hù)定值計(jì)算
反時(shí)限過流保護(hù)的動(dòng)作電流按照定時(shí)限過流保護(hù)整 定原則來計(jì)算，根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》*三版，電動(dòng)機(jī)的過電流保護(hù)動(dòng)作電流按照躲過電動(dòng)機(jī)的額 定電流整定，則保護(hù)裝置的一次動(dòng)作電流：
 

 
式中：Krel—可靠系數(shù)，用于過電流保護(hù)時(shí)一般取1.2；IrM為電動(dòng)機(jī)額定電流，A；Kr為返回系數(shù)，微機(jī)保護(hù)一般取0.95。
反時(shí)**間常數(shù)按照電動(dòng)機(jī)在N倍過負(fù)荷電流情況下允許允許T秒這一原則來整定，一般情況下繞線電機(jī)2.5倍額定電流堵轉(zhuǎn)時(shí)允許持續(xù)時(shí)間為2S，即：
 

 
3.3保護(hù)配合
電動(dòng)機(jī)反時(shí)限過電流保護(hù)整定好后，還需要跟上一級(jí)電源進(jìn)線的定時(shí)限過電流保護(hù)進(jìn)行配合校驗(yàn)，保護(hù)曲線見圖2。
首先求出反時(shí)限特性得出曲線上幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)值，當(dāng)故障電流為336A時(shí)反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.75S，當(dāng)反時(shí)限保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0.5S時(shí)故障電流為401A。由圖2可以看出，當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)，若故障 電流在115A和336A之間或者故障電流大于401A時(shí)，故 障由電動(dòng)機(jī)反時(shí)限過流保護(hù)切除；若故障電流在336A 和401A之間時(shí)，由于電源進(jìn)線過流保護(hù)時(shí)限短，故障 由進(jìn)線定時(shí)限過流保護(hù)切除，這樣就*發(fā)生越級(jí)跳閘 的現(xiàn)象，失去了保護(hù)的選擇性。
為了保證上下級(jí)過流保護(hù)之間配合的合理性，需要 將上級(jí)電源進(jìn)線保護(hù)曲線右移或者上移，即增大上級(jí)進(jìn)線保護(hù)動(dòng)作電流或者動(dòng)作時(shí)限。這里我們將電源進(jìn)線定時(shí)限過流保護(hù)動(dòng)作電流增大為401A，同時(shí)為了確保電 源進(jìn)線和電動(dòng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作之間延時(shí)的可靠性，將電源進(jìn) 線過流動(dòng)作時(shí)限增大為0.6S，靈敏系數(shù)：
 

 
優(yōu)化后的保護(hù)曲線配合見圖3。


4 安科瑞ARD系列產(chǎn)品選型介紹
 
 
4.1 ARD3 智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器
ARD3 智能型電動(dòng)機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至 AC 690V、額定電流至 AC 800A、額定頻率為 50/60Hz 的電動(dòng)機(jī)。產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和 1/4 模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動(dòng)化水平。
ARD3 采用模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，包括主體控制模塊、互感器模塊和顯示模塊，并可根據(jù)需要選配 ARD3 的其他功能模塊或附件，與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等   功能。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領(lǐng)域。
4.2技術(shù)參數(shù)

 
注：1、附加功能可以同時(shí)選擇多種，起動(dòng)方式、額定電流只能選擇一種，如有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)電流為 45A，直接起動(dòng)需要有通訊功能、剩余電流保護(hù)、溫度保護(hù)功能，顯示方式為分體液晶顯示，訂貨型號(hào)為 ARD3—100T/LTC-90L。
2、剩余電流分為接地電流和漏電流，二者只能選其一。接地電流采用三相電流矢量和疊加而成；漏電流通過使用漏電互感器檢測(cè)，在訂貨時(shí)注明漏電流信號(hào)量程，便于出廠設(shè)置，   漏電互感器標(biāo)配。電流規(guī)格為 1A、5A 時(shí)，需選用孔徑合適的漏電流互感器。
3、4～20mA 模擬量出廠默認(rèn)為電動(dòng)機(jī) 2 倍額定電流，即電動(dòng)機(jī) 2 倍額定電流對(duì)應(yīng) 20mA，
0 對(duì)應(yīng) 4mA。用戶可選擇模擬量對(duì)應(yīng)的電量參數(shù)：如 A 相電流，B 相電流，C 相電流，AB 線電壓，BC 線電壓，CA 線電壓，有功功率等。訂貨時(shí)注明具體要求，否則按默認(rèn)值設(shè)置。
4、過載保護(hù)選擇是 tE 時(shí)間保護(hù)或反時(shí)限過載保護(hù)，默認(rèn)是反時(shí)限過載保護(hù)，需要 tE保護(hù)時(shí)要在訂貨單中注明，否則按默認(rèn)值設(shè)置。
5、電動(dòng)機(jī)保護(hù)器應(yīng)與其產(chǎn)品編號(hào)一致的電流互感器、零序電流互感器配套使用。
6、選擇雙通訊（2C）時(shí)，不能再選擇溫度保護(hù)功能，32、33 作為*二路通訊接口
 
5 結(jié)束語 
以約旦某水泥廠為例介紹了反時(shí)限過電流保護(hù)在水 泥廠高壓設(shè)備保護(hù)中的應(yīng)用，反時(shí)限過流保護(hù)較目前常 用的定時(shí)限過流保護(hù)能較好的反映被保護(hù)設(shè)備的過流過 載特性，為反時(shí)限過流保護(hù)在水泥廠中的應(yīng)用提供了一定的參考。

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