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    淺談發(fā)電廠低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器在廠用電系統(tǒng)的應(yīng)用
    閱讀:      時(shí)間:2023/09/25

    摘 要:發(fā)電廠低壓廠用電系統(tǒng)使用的通常為380V系統(tǒng)供電,隨著社會(huì)發(fā)展發(fā)電機(jī)組容量持續(xù)增加,使得原有的單一工作段配電方式逐漸轉(zhuǎn)換成為電動(dòng)機(jī)動(dòng)力中心(MCC)以及低壓動(dòng)力中心(PC)的方式,這給用電保護(hù)整定帶來(lái)了困難,本文針對(duì)現(xiàn)有供電方式下的發(fā)電廠低壓廠用電保護(hù)整定配合進(jìn)行了分析,重點(diǎn)針對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的整定配合原則進(jìn)行研究。

    關(guān)鍵詞發(fā)電廠;低壓廠用電;保護(hù);整定配合

    一、引言

    在進(jìn)行繼電保護(hù)整定計(jì)算時(shí),對(duì)于被保護(hù)設(shè)備的故障電流和故障電壓的計(jì)算是*基礎(chǔ)的,只要能夠準(zhǔn)確計(jì)算上述的故障電流和故障電壓,那么后續(xù)的整定過(guò)程就比較簡(jiǎn)單。就當(dāng)前情況而言,系統(tǒng)保護(hù)和發(fā)電組保護(hù)都有對(duì)應(yīng)的導(dǎo)則和規(guī)程指導(dǎo)操作。但是在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中,發(fā)電廠低壓廠用電的繼電保護(hù)配置存在很多種形式,沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于低壓廠用電而言,有MCC電動(dòng)機(jī)控制中心以及PC電動(dòng)機(jī)動(dòng)力中心,與PC母線相關(guān)的開(kāi)關(guān)有很多,如進(jìn)線開(kāi)關(guān)、備用進(jìn)線開(kāi)關(guān)等,都是非常重要的電氣設(shè)施。已有的技術(shù)規(guī)范中已經(jīng)明確規(guī)定,低壓廠變壓器必須要配置速斷保護(hù)、接地保護(hù)以及定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)等。對(duì)于母線支路中的大容量電機(jī)及其配電線路通常都安裝帶脫扣器的開(kāi)關(guān),而其他位置的開(kāi)關(guān)通常都設(shè)置為熱繼電器或者熔斷器以達(dá)到保護(hù)的目的。針對(duì)接地保護(hù),部分設(shè)計(jì)中沒(méi)有配置零序過(guò)流保護(hù),部分設(shè)計(jì)中則會(huì)配置零序過(guò)流保護(hù)。由于缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,給低壓系統(tǒng)繼電保護(hù)的整定計(jì)算造成了極大的不便。

    二、發(fā)電廠低壓廠用電系統(tǒng)分析

    在發(fā)電廠中,對(duì)于大容量機(jī)組的廠用低壓變壓器而言,通常都是根據(jù)“暗備用”的模式進(jìn)行配置,也就是同時(shí)安裝有兩臺(tái)低壓變壓器,其中一臺(tái)投入使用,另外一臺(tái)作為備用。如果其中一臺(tái)變壓修時(shí),通過(guò)開(kāi)關(guān)切換啟動(dòng)備用變壓器。

    通常而言,低壓電機(jī)都是通過(guò)熱繼電器或者熔斷器進(jìn)行短路保護(hù),包括接地短路和相間短路,MCC進(jìn)線開(kāi)關(guān)通常器出現(xiàn)故障問(wèn)題或者需要停機(jī)檢都是通過(guò)開(kāi)關(guān)脫扣器實(shí)施保護(hù),PC進(jìn)線開(kāi)關(guān)通過(guò)繼電器或者開(kāi)關(guān)脫扣器實(shí)施保護(hù),分段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)同樣如此。

    對(duì)于變壓器而言,在高壓側(cè)通常都會(huì)配備有速斷保護(hù)、接地保護(hù)、過(guò)流保護(hù),在變壓器低壓側(cè)通常會(huì)配備有中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù),開(kāi)關(guān)脫扣器通常會(huì)配備有接地保護(hù)、速斷保護(hù)、延時(shí)過(guò)流保護(hù)。

    三、發(fā)電廠低壓廠用電保護(hù)整定配合分析

    3.1根據(jù)低壓母線電機(jī)啟動(dòng)電流的原則進(jìn)行整定匹配

    行業(yè)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中已經(jīng)給出明確的規(guī)定,低壓廠中使用的變壓器必須要配備電流保護(hù),確保在發(fā)生短路問(wèn)題時(shí)能夠?qū)⒆儔浩鲀蓚?cè)的開(kāi)關(guān)斷開(kāi),以達(dá)到保護(hù)變壓器和相關(guān)電氣元件的目的。如果變壓器同時(shí)給兩個(gè)及以上分段進(jìn)行供電,那么每個(gè)分段上都應(yīng)該配備電流保護(hù)。

    由于低壓母線通常都不會(huì)配備低電壓保護(hù),因此當(dāng)出現(xiàn)母線故障時(shí)連接在母線上的電源開(kāi)關(guān)都不會(huì)發(fā)生動(dòng)作,此時(shí)當(dāng)恢復(fù)電壓后電機(jī)就會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)?;诖?,在設(shè)計(jì)母線進(jìn)線過(guò)流保護(hù)時(shí),不可以只是簡(jiǎn)單的考慮電機(jī)啟動(dòng)電流,同時(shí)考慮容量*電機(jī)的啟動(dòng)電流和正常運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷電流也不符合實(shí)際情況,正確的做法應(yīng)該是將所有電機(jī)啟動(dòng)電流進(jìn)行綜合考慮。

    對(duì)于變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè),在設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)時(shí)考慮的因素類似,因此本文只針對(duì)低壓側(cè)的情況進(jìn)行分析。通常情況下,在設(shè)計(jì)低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)時(shí)考慮的原則就是避開(kāi)低壓母線電機(jī)啟動(dòng)電流,雖然該方法得到了很多的使用,然而實(shí)際上這種方法是存在一定缺陷的,因?yàn)樵谑褂迷摲N方法時(shí)不能與對(duì)應(yīng)的熱繼電器或容電器保護(hù)特性進(jìn)行很好的匹配,帶來(lái)的問(wèn)題就是電機(jī)部分出現(xiàn)短路故障使得變壓器出現(xiàn)過(guò)流保護(hù)而引發(fā)越級(jí)跳閘現(xiàn)象。工作進(jìn)線可能出現(xiàn)變壓器高壓母線電源慢速切換的問(wèn)題,所以在設(shè)計(jì)過(guò)流保護(hù)時(shí)需要將母線電機(jī)成組自啟動(dòng)現(xiàn)象考慮在內(nèi)。為了滿足實(shí)際需要,正確的做法應(yīng)該是考慮母線全部電機(jī)成組自啟動(dòng)電流以及其他所有負(fù)荷電流后,還需要檢驗(yàn)其與熔斷器特性之間的配合情況。

    通常而言,熔斷器額定電流值為電機(jī)額定電流值的1.3–1.5倍,其熔斷特性呈現(xiàn)出反時(shí)限特征。當(dāng)熔斷器中流過(guò)的電流值過(guò)額定電流值1.2倍后,熔斷器能夠在0.1s的時(shí)間內(nèi)熔斷。

    如果電機(jī)和熔斷器的額定電流值相差較大,或者電機(jī)的電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí),發(fā)生在電纜末端的短路電流可能還無(wú)法達(dá)到熔斷器的閾值而進(jìn)入反時(shí)限特性,但是對(duì)于根據(jù)定時(shí)限進(jìn)行整定的母線而言,已經(jīng)過(guò)了定時(shí)限過(guò)流,此時(shí),進(jìn)線過(guò)流保護(hù)就會(huì)出現(xiàn)越級(jí)跳閘現(xiàn)象。低壓PC端如果母線失電可能造成部分機(jī)組停電或者是負(fù)荷降低。

    對(duì)于容量較大且電纜很長(zhǎng)的電機(jī),需要檢驗(yàn)電纜末端出現(xiàn)短路故障時(shí),母線進(jìn)線過(guò)流保護(hù)與熔斷器特性之間的配合問(wèn)題。如果兩者之間不匹配,可以采取的措施主要有加大電纜橫截面積、更換電機(jī)熔斷器為脫扣器開(kāi)關(guān)等。經(jīng)驗(yàn)表明,當(dāng)電機(jī)額定電流不過(guò)100A,電纜長(zhǎng)度大于150m時(shí)就需要開(kāi)展上述的配合檢驗(yàn)工作。當(dāng)電機(jī)額定電流過(guò)100A,則應(yīng)該使用脫扣器開(kāi)關(guān)進(jìn)行保護(hù)。

    不同保護(hù)之間延時(shí)配合的情況如下:末級(jí)負(fù)荷按照瞬時(shí)考慮,MCC進(jìn)線、PC聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)、PC進(jìn)線開(kāi)關(guān)、變壓器高壓側(cè)的短延時(shí)電流分別按照0.2s、0.3s、0.4s和0.7s進(jìn)行考慮。

    3.2變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)整定配合分析

    通常情況下對(duì)于低壓變壓器都是設(shè)計(jì)成Dyn接線,將低壓側(cè)中性點(diǎn)進(jìn)行接地,目的在于提升發(fā)生接地短路時(shí)的短路電流。所以,通常對(duì)低壓系統(tǒng)相間短路保護(hù)整定作為主保護(hù),而將支線路開(kāi)關(guān)脫扣器接地保護(hù)整定作為備用保護(hù)。在變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)配備的零序過(guò)電流保護(hù)劃分成為兩段,分別為零序過(guò)流反時(shí)限以及零序過(guò)流定時(shí)限。若根據(jù)定時(shí)限進(jìn)行配合整定,由于低壓電機(jī)通常通過(guò)熱繼電器或者熔斷器進(jìn)行保護(hù),如果電機(jī)電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)短路故障電流值可能無(wú)法達(dá)到熔斷器的閾值,兩者之間出現(xiàn)不匹配的問(wèn)題。若根據(jù)反時(shí)限進(jìn)行配合整定,如果電機(jī)電纜長(zhǎng)度較長(zhǎng),在電纜末端出現(xiàn)短路故障電流時(shí)為了讓其與熔斷器特征進(jìn)行匹配,需要把變壓器中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)設(shè)置成為反時(shí)限特性。但是此時(shí)無(wú)法達(dá)到快速切斷的要求,實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,支路電纜的長(zhǎng)度如果大于100m,就無(wú)法滿足快速切斷的要求?;诖?,在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該盡可能縮短電纜的長(zhǎng)度。

    根據(jù)定時(shí)限出口的方式切除故障的方法比較合適,但這種方法要求發(fā)生接地故障時(shí)具有足夠大的零序電流。具體措施為提升電纜以及零回路導(dǎo)體橫截面積,或者控制電纜長(zhǎng)度。

    3.3開(kāi)關(guān)脫扣器與熱繼電器、熔斷器特性配合分析

    通常而言開(kāi)關(guān)脫扣器具有長(zhǎng)延時(shí)動(dòng)作特征,該特征與熔斷器相同,因此其在匹配時(shí)需要從動(dòng)作門檻方面著手。如果熱繼電器或熔斷器設(shè)置在末級(jí)支路中,進(jìn)線開(kāi)關(guān)脫扣器只能整定出短延時(shí)接地段和過(guò)流段,只有在電纜長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí)才能夠整定出瞬時(shí)段。對(duì)于瞬時(shí)段和短延時(shí)段,其整定原則類似變壓器過(guò)流保護(hù)。接地段與熱繼電器或熔斷器通常情況下是匹配的,如果不匹配則可以優(yōu)化零序阻抗的方法進(jìn)行匹配,而不應(yīng)該通過(guò)增加延時(shí)的措施進(jìn)行匹配。

    四、ARD系列電動(dòng)機(jī)保護(hù)器產(chǎn)品選型介紹

    ARD智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機(jī)回路,集保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。其完善的保護(hù)功能確保電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行,帶有邏輯可編程功能,可以滿足多種控制方式。該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu),由主體、顯示單元、互感器組成,可適應(yīng)各種柜體的安裝??蛇x配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)通訊需求。

    4.1、功能特點(diǎn)

    ■支持基波和全波電力參數(shù)測(cè)量(U、I、P、Q、S、PF、F、EP、EQ),電流及電流不平衡度、電流正序、負(fù)序、零序分量、電壓、三相電壓相角、剩余電流。

    ■保護(hù)功能包括過(guò)載反時(shí)限、過(guò)載定時(shí)限、接地、起動(dòng)時(shí)、漏電、欠載、斷相、堵轉(zhuǎn)、阻塞、短路、溢出、不平衡(電流、電壓)、過(guò)功率、欠功率、過(guò)壓、欠壓、相序、溫度、tE時(shí)間、外部故障、起動(dòng)次數(shù)限制、運(yùn)行時(shí)間報(bào)警、故障次數(shù)報(bào)警。

    ■9路可編程DI輸入,默認(rèn)采用內(nèi)置DC24V電源,也可選擇外部有源濕接點(diǎn)。

    ■5路可編程DO輸出,滿足直接起動(dòng),星—三角起動(dòng),自耦變壓器起動(dòng),等多種起動(dòng)方式,可通過(guò)通訊總線實(shí)現(xiàn)主站對(duì)電動(dòng)機(jī)的遙控“起/?!?。

    ■可選抗晃電功能:支持晃電立即再啟動(dòng)、失壓重起動(dòng)。

    ■可選配MODBUS_RTU通訊、PROFIBUSDP通訊,支持*多2路通訊接口。

    ■可選配1路DC4-20mA模擬量輸出接口,與DCS系統(tǒng)相接,可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)控。

    ■具有故障記錄、起動(dòng)記錄、停車記錄、DI變位記錄和再起動(dòng)記錄等各類事件記錄。

    ■顯示界面液晶顯示,支持中/英文切換。

    4.2、產(chǎn)品選型

    名稱

    型號(hào)

    圖片

    功能

    系統(tǒng)組態(tài)軟件

    Acrel-2000M

    db8ee4a03eb4c519bbadf5afd6694fc

    安科瑞Acrel-2000M馬達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好,能夠以配電一次圖的形式直觀顯示電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各電機(jī)PTC阻值、電壓、電流、功率、功率因數(shù)等電參數(shù)信息,動(dòng)態(tài)監(jiān)視各電參量,有關(guān)故障、告警等信號(hào)。

    智能通信管理機(jī)

    ABOX數(shù)據(jù)采集箱

    e4e6821230d40ccff8b37a8267ffe06

    壁掛安裝,支持2G/4G全網(wǎng)通、網(wǎng)口、光纖多種通訊模式。支持多種串、網(wǎng)口通訊協(xié)議。斷網(wǎng)數(shù)據(jù)保存,支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)傳。支持遠(yuǎn)程更新升級(jí)和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控,減少現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作。掉電檢測(cè)功能,實(shí)時(shí)檢測(cè)電站停電狀態(tài)。高性能,支持多平臺(tái)不同協(xié)議上傳數(shù)據(jù)。支持XML/JSON格式壓縮上傳,提供AES加密及MD5身份等安全策略

    微機(jī)保護(hù)裝置

    AM6-X

    AM5SE

    相間電流速斷保護(hù),相間限時(shí)電流速斷保護(hù)(可帶低壓閉鎖),相間過(guò)電流保護(hù)(可帶低壓閉鎖),兩段式零序過(guò)流保護(hù),反時(shí)限相間過(guò)流保護(hù)(可帶低壓閉鎖),零序反時(shí)限過(guò)流保護(hù),過(guò)負(fù)荷保護(hù),控制回路異常告警。

    智能操控裝置

    ASD500

    HG9A5394

    一次回路模擬圖及開(kāi)關(guān)狀態(tài)指示,高壓帶電顯示及核相,自動(dòng)溫濕度控制,加熱回路故障告

    警,分合閘回路完好指示、分合閘回路電壓測(cè)量、預(yù)分預(yù)合閃光指示、電氣節(jié)點(diǎn)無(wú)線測(cè)溫,人體感應(yīng)自動(dòng)照明,語(yǔ)音提示,電參數(shù)測(cè)量及RS485通訊接口等眾多功能,集操作、顯示于一體。

    低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器

    ARD3M

    ARD2Fde3fba3bfcb96b30a6f76602799835a

    智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器(以下簡(jiǎn)稱保護(hù)器)適用于額定電壓至660V的低壓電動(dòng)機(jī)回路,集保護(hù)、測(cè)量、控制、通訊、運(yùn)維于一體。其完善的保護(hù)功能確保電動(dòng)機(jī)安全運(yùn)行,帶有邏輯可編程功能,可以滿足多種控制方式??蛇x配不同通訊模塊適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)通訊需求。該產(chǎn)品采用分體式結(jié)構(gòu),由主體、顯示單元、互感器組成,可適應(yīng)各種柜體的安裝。具有許昌開(kāi)普研究有限公司、*繼電保護(hù)及自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)中心檢測(cè)合格的型式檢驗(yàn)報(bào)告證書和電磁兼容檢驗(yàn)證書,產(chǎn)品防護(hù)等級(jí)均達(dá)到IP65,符合管廊綜合監(jiān)控系統(tǒng)中對(duì)相關(guān)產(chǎn)品功能、防護(hù)等級(jí)及電磁兼容的要求。

    低壓線路保護(hù)器

    ALP220

    2b085044e7609f070e2025706a6e5a8

    具有反時(shí)限過(guò)流、低定時(shí)限過(guò)流、高定時(shí)限過(guò)流、低定時(shí)限零序、高定時(shí)限零序、反時(shí)限零序、斷相保護(hù)、電流不平衡、需量保護(hù)、聯(lián)動(dòng)保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、漏電保護(hù)等功能。

    保護(hù)型互感器

    AKH-0.66P

    1a4efe71171dfcca7c113d94745d16e

    保護(hù)型互感器,測(cè)量交流電流信號(hào)

    剩余電流互感器

    AKH-0.66L

    97f325dcee275d6bf0cd9f8a41870aa

    剩余互感器,采集剩余電流信號(hào)

    五、結(jié)束語(yǔ)

    對(duì)于低壓過(guò)流保護(hù)而言,不應(yīng)該只是簡(jiǎn)單的根據(jù)母線電機(jī)啟動(dòng)電流完成整定匹配,在考慮母線全部電機(jī)成組自啟動(dòng)電流以及其他所有負(fù)荷電流后,還需要檢驗(yàn)其與熔斷器特性之間的配合情況。對(duì)于變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)零序過(guò)流保護(hù)而言,需要考慮其余熱繼電器或者熔斷器特征的整定配合問(wèn)題。

    產(chǎn)品分類
    公司信息
    安科瑞電氣股份有限公司

    聯(lián)系人:周經(jīng)理

    電話:13641972652

    手機(jī):13641972652

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