無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

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引風機高壓電機保護整定的研究計算

無錫友聯(lián)熱電股份有限公司 曹玉華

【摘要】該文分析了熱電企業(yè)燃煤鍋爐高壓引風機電機的繼電保護、裝置選型和整定計算，以及整定計算中出現(xiàn)的注意問題。

【關(guān)鍵詞】燃煤鍋爐；高壓電動機；繼電保護；裝置選型；整定計算

1 前言

高壓電動機是電力系統(tǒng)中重要的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，無錫友聯(lián)熱電二期150T/h循環(huán)流化床鍋爐配置1臺湘潭YKK5602 －6引風機，調(diào)速采用大連液力YOT調(diào)速型液力耦合器，該引風機能否可靠安全運行，直接關(guān)系鍋爐的正常運行，因此對其的保護與整定的研究計算，對保證機組正常運行具有重要的意義。

2 引風機電機一次系統(tǒng)圖3 引風機電機保護配置規(guī)定

友聯(lián)熱電電機保護裝置采用東大金智WDZ-430電動機綜合保護測控裝置，根據(jù)根據(jù)DL/T5153-2002《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，裝置配置的保護為：電流速斷、負序I段過電流保護、負序II段過電流保護、過熱保護整定計算、堵轉(zhuǎn)保護、長起動保護、正序過電流保護、過負荷信號、 單相接地保護、低電壓保護。[2]

4 引風機電機保護原理及實例計算

引風機電動機YKK5602－6，PN＝900kW，IN＝119A，UN=6kV，TA變比300／5A。微機綜合保護器：東大金智WDZ－430。

4.1 電流速斷電流計算

發(fā)電廠重要輔機一旦出現(xiàn)過電流，很大情況為嚴重機械故障，需要快速的切除故障電機，因此需要配置速斷保護，保護在電動機啟動時，帶有約70ms延時，以避開啟動開始瞬間的暫態(tài)峰值電流。

（1）動作判據(jù)：Imax=max（Ia，Ic），Isdg為速斷動作電流高值，Isdd： 速斷動作電流低值。

（3）電流速斷低值動作電流，按躲過電動機最大反饋電流計算：

式中Kfb反饋電流倍數(shù)取6；Krel可靠系數(shù)，取1.3。按躲過電動機自啟電流計算：

式中Kpst自啟電流倍數(shù)取5，Krel可靠系數(shù)取1.3。取電流速斷低值一次動作電流IOP.L＝15.6×40=624A。

（4）電動機出口故障時靈敏度計算：

4.2 負序過電流計算

負序過電流作為高壓電機兩相運行、電源相序接反、電動機定子繞組兩相或匝間短路保護，因根據(jù)不同的動作判據(jù)、不同保護功能進行整定

4.2.1 負序I段過電流保護

I2.opI=0.4 Im.n=0.4×2=0.8A

負序I段動作時間t2set.I=1秒。

4.2.2 負序II段過電流保護

考慮電動機躲過正常時不平衡電流計算：

I2.opII=0.12Im.n=0.12×2=0.24A

負序II段動作時間t2set.II=25秒。

考慮電動機小匝數(shù)匝間短路具有保護作用，如某電動機IM..N=108A,正常動行電流為60A，當出現(xiàn)同相同槽匝間短路時，正常相為92A，故障相為110A，不平衡電流：△I=(110-92)/110=0.1636，當整定I2.opII=0.25Im.n 25s時電動機曾運行8小時未發(fā)展為相間短路，而造成單相接地，此時如采用較小整定值，較長的動作時間可能保護動作后能減小電動機損壞程度。

4.3 正序過電流保護作為過負荷保護外，主要是機械堵轉(zhuǎn)或機械故障的輔助保護

然后判斷下述條件滿足其一，正序過流保護投入：1）在計算啟動時間tqdj結(jié)束時，Imax＜1.125Ie，即電動機正常啟動；2）啟動時間超過允許堵轉(zhuǎn)時間，t＞tyd。

動作電流按躲過正常電流計算為：

Iop=1.3 Im.n=1.3×2=2.6A

動作時間按躲過自啟動和啟動時間計算為：

top=60s

4.4 單相接地零序過電流計算

采用零序電流互感器獲取電動機的零序電流，構(gòu)成電動機的單相接地保護。為防止在電動機較大的啟動電流下，由于零序不平衡電流引起本保護誤動作，保護采用了最大相電流Imax作制動量。[1]

（1）動作判據(jù)：式中I0：電動機的零序電流倍數(shù)，I0dz：零序電流動作值（倍）。

（2）一次動作電流3I0.OP按躲過區(qū)外單相接地時，流過保護按裝處單相接地電流計算 3I0.OP.set= Krel，其中=3Ic，Ic為被保護設(shè)備的電容電流，電纜長途不超過0.1km，所以＝0.1A。Krel可靠系數(shù)動作信號取2，所以3I0.OP.set=2×0.1=0.2A。繼電器最小可整定的最小動作電流不超過1A，取3I0.OP.set為1A。

（3）靈敏度計算。由于6kV I段母線出線總電纜長途不超過2km，所以：

5 高壓電機保護配置存在的問題

（1）電動機啟動時電流高達6-8倍額定電流，電流速斷保護按躲過電動機啟動電流計算，其值比較大，為提高相間短路故障時電流速斷保護的靈敏度，我國90年代微機綜合保護廣泛采用翻倍原則判據(jù)，經(jīng)多年運行實踐，在相鄰設(shè)備短路或電機自啟動時，多次發(fā)生正常運行中電機速斷保護誤動，造成被迫停機。

（2）電動機定子繞組過電流主要原因為過負荷或機械故障，發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)電機普遍存在機械過負荷，其他重要輔機一般不可能出現(xiàn)機械過負荷，所以一旦出現(xiàn)過電流，應(yīng)判斷為嚴重機械故障，但由于機械故障時，出現(xiàn)較小的過電流，所以正確動作，就能較早切除故障電機，減少設(shè)備損壞程度。

（3）中性點不接地系統(tǒng)單相接地的零序過電流整定計算，給出的一次動作電流整定值，但裝置動作判據(jù)與裝置的整定值都要求是二次電流的倍數(shù)，由于小電流接地系統(tǒng)的零序電流互感器TAO的特殊性，TAO變比與零序電流回路阻抗有關(guān)，且TAO一、二次電流是非線性關(guān)系。[3]所以往往給定倍數(shù)后，一次動作電流誤差較大，所以現(xiàn)場調(diào)試時，因以通入一次電流為準。

6 結(jié)論

無錫友聯(lián)熱電輔機自投運以來，整定計算合理，繼電保護裝置未有任何不正確的拒動和誤動，作為第一道防線，很好的保障了主設(shè)備的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]WDZ-430電動機綜合保護裝置技術(shù)說明書.南京.2003.

[2]方大千,方立,方成.繼電保護實用技術(shù)手冊[M].北京:金盾出版社,2012.

[3]高春如.發(fā)電廠廠用電及工業(yè)用電系統(tǒng)繼電保護整定計算[M].北京:中國電力出版社,2012.

曹玉華（1981—），男，江蘇無錫人，大學本科，電氣工程師，研究方向：電氣工程。

作者簡介：