廠用電系統(tǒng)保護整定計算培訓解讀課件

1、繼電保護定值研討會（廠用電部分）一、整定計算內容6（10）KV工作進線及備用進線保護高壓電動機保護低壓廠變保護主廠房、輔助廠房PC及MCC段保護快切、備自投變頻設備定值UPS的相關定值整定直流系統(tǒng)定值整定柴油發(fā)電機定值整定二、整定計算依據保護裝置廠家說明書主設備參數電氣設計圖紙系統(tǒng)綜合阻抗3110KV電網繼電保護裝置運行規(guī)程 DL/T 584-95三相交流系統(tǒng)短路電流計算GB/T 15544-1995繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程GB 14285-93火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)定 DL/T 5153-2002防止電力生產重大事故的二十五項重點要求繼電保護 實施細則最大方式與最小方式的確定：最大

2、方式為所有發(fā)電機均開啟，廠用由廠 高帶，最小方式為，廠用系統(tǒng)由備高變帶。但不可全部按照此來，應比較備高變與廠高變的阻抗 值，確定最小運行方式，一般情況下，由備高變帶廠用為最小運行方式。三、整定計算參考資料電力工程設計手冊（西北電力設計院主編）電力系統(tǒng)繼電保護典型故障分析（國家電力調度通信心）發(fā)電機變壓器繼電保護整定算例（王維儉）發(fā)電機變壓器繼電保護應用（國家電力調度通信中心）四、整定計算方案（一） 6KV工作進線及備用進線保護（二）廠用電零序電流保護（三）低壓廠變保護（四）高壓電動機保護此方案按30萬以上機組適用廠用電保護沒有完整的計算規(guī)程與導則，現有的規(guī)程主要針對電網而定，廠用電的要求更嚴格

3、。電網整定對暫態(tài)特性要求不多，對穩(wěn)定性的要求高，暫態(tài)時應考慮時間常數。（一） 6KV工作進線及備用進線保護影響保護定值的因素1.大型電動機（給水泵，增壓風機）的啟動。2.大型電動機（沒有差動保護）速斷保護配合。3.低壓廠變速斷保護的配合。4.與在本段切換過程配合。（1）切換方式：串聯切換、并聯切換、殘壓切換(慢切)。（2）備用方式：明備用、暗備用、運行一段再投入一段。（3）電動機反饋電流的影響。5.廠用電短路保護最大動作時間不準許超過3秒。一般不大于2秒，同時不應小于1秒。第一級動作時間為0。5秒，形成級差，每一級級差為0。3秒，對于廠用電如時間級配合不夠時（即總的動作時間過長時），應考慮適當

4、增加差動保護等。6.靈敏系數一般要求大于1.5、零負序保護大于2 。7.動作時間不應小于1秒。實驗驗證短路電流由零增加至峰值時不到半個周波。如電流回路電纜過長時，應考核CT的10%誤差。廠用母線的進線開關一般的遮斷容量為40KA，在發(fā)生短路時，高壓電動機的反饋電流一般占遮斷容量的40%即16KA，因 此在發(fā)生短路時，廠高變提供的短路電流為2425KA，此時可根據24KA這一數值計算出上級變壓器的容量，以及此處的保護定值，即24*（一） 6KV工作進線及備用進線保護整定方案工作進線和備用進線保護保護配置：6KV出線一般只整定限時限過流一段。A.按躲切換過程中電動機啟動電流計算（以慢速切換考慮）I

5、op=Krel.Kss.InKco：配合系數取1.1Krel: 可靠系數取1.2Kst.: 電動機群起倍數1.9-3.5(需要計算）（電動機的群起倍數采用下表中的結果（與我的計算結果進行比較，當備用電源正常運行時屬于投入運行狀態(tài)下，即正常運行備用電源帶部分負荷運行，此時群起倍數采用第3個計算公式。）In：變壓器額定電流（按半穿越電流計算）（對于分裂繞組變壓器采用半穿越電流進行計算，此時另一繞組對變壓器的影響較小，一般為23%，如需考慮時，則在定值中加入負荷電流部分。）1.當備用電源為明備用時2.當備用電源為暗備用時3.備用電源為明備用帶一段負荷時，再投入另一段負荷（一） 6KV工作進線及備用進

6、線保護群起倍數計算（一）6KV工作進線及備用進線保護整定方案B.按躲過最大電動機（給水泵）的啟動電流計算：Iop=Kco.Krel(Ilin.n-Im.n+Im.s)Iop: 保護動作電流Kco：配合系數取1.1Krel: 可靠系數取1.2Ilin.n: 分支額定電流（按半穿越額定電流）Im.n：電動機額定電流Im.s：電動機的啟動電流。5000KW電動機的啟動電流為5.6倍，8000KW電動機的啟動倍數不大于5.4倍，10000KW電動機啟動倍數不大于5倍。電動機越大，其啟動倍數越小。電機的啟動倍數應采用錄波形式記錄，應多次記錄取平均值進行計算。 電動機的啟動時間 給水泵為60S，風機、磨等

7、為60S，其它水泵為30S，具體啟動電流倍數及啟動時間可查閱電機的相關規(guī)程與訂貨技術條件等。電動機一般設計在8090%額定功率下運行。（一） 6KV工作進線及備用進線保護整定方案C.按躲過無差動保護的最大電動機速斷保護計算。Iop=Kco(Ilin.n-Im.n+Iop.0)Iop: 保護動作電流Kco：配合系數取1.1Ilin.n: 分支額定電流（按半穿越額定電流）Im.n：電動機額定電流Iop.0：電動機的速斷保護電流所有電動機中速斷保護的靈敏度均不能滿足要求。（一）6KV工作進線及備用進線保護整定方案D.按躲過最大變壓器速斷保護計算。Iop=Kco(Ilin.n-Im.n+Iop.0)I

8、op: 保護動作電流Kco：配合系數取1.2Ilin.n: 分支額定電流（按半穿越額定電流）Itn：變壓器額定電流Iop.0：變壓器的速斷保護電流（一） 6KV工作進線及備用進線保護E.工作進線及備用進線延時說明1、工作進線及備用進線動作時間不小于1S。特殊情況下采用0.8秒 原因：高壓電電動機啟動過程暫態(tài)影響。 廠用電系統(tǒng)切換暫態(tài)影響。 系統(tǒng)故障引起的波動影響。 PC母線故障暫態(tài)影響。 正常運行情況下，變壓器正常運行負荷占變壓器容量的50%。正常運行時，如需啟動一臺電機，此時母線電壓會降80%Un，但啟動時由80%升至100%所需的時間 不確定。60萬機組的設計采用邊緣設計，即設備的容量裕度

9、不大。2、出線保護時間最小整定0.5S。3、廠用電時間階梯為0.3S。4、相或零序過流全停發(fā)變組、啟備變，最好大于工作及備用進線2個級差，但是最好不大于2S,如果大于2S則電纜出線用差動保護。 （一） 6KV工作進線及備用進線保護復壓過流整定方案動作電流：一般取1.2-1.5倍的額定電流負序電壓：取67V低電壓：1.按躲過正常時可能出線的最低工作電壓。 2.按躲過自啟動時的最母線殘壓。 3.如果考慮遠后備必須考慮電纜的影響。 4.考慮切換過程中可能出現的低壓。復壓過流保護的延時不應放在電流元件的后，應放各判別元件的后邊。變壓器復壓過流取自變壓器高壓側互感器。復壓過流的電壓取自變壓器低壓側的電壓

10、互感器，應是與低壓最近的一個PT，中間不應有開關。如低壓側有分支，則兩個分支的PT均應接入保護。變壓器復壓過流保護一般不應進行靈敏度校驗。變壓器下一級出線或設備具有低電壓保護時，則對于0。5秒就跳閘的電負荷，不需與變壓器復壓過流配合，對于9S跳閘的負荷，需與變壓器復壓過流保護配合。下一級為50V，9S動作，變壓器復壓過流為70V。6KV電源時線不裝設復壓過流保護。變壓器的復壓過流的時間定值為滿足配合與靈敏度要求時，復壓過過流的時間定值應比下一級保護的時間多兩個時間級差。復壓過流延時一般不低于1.7秒。PT斷線功能對兩側全部為三角接線的變壓器，其斷線判別為虛假的。（二）廠用電零序電流保護電壓等級

11、:6(10)KV和0.4KV(380V/220V).高壓廠變中性點采用經電阻接地，一般最大接地電流為400A、200A、150A、90A等。 注意：接地電阻在額定電流時的時間最大為10S. （二）廠用電零序電流保護 A.高壓廠變零序保護整定計算高壓廠變分支零序電流保護一般可取30-40Iop=0.3-0.4In.r In.r:最大接地電流動作時間一般分兩段但是動作電流值相同：一段跳分支啟動閉鎖快切t=t+0.3S二段全停發(fā)電機組t=t+0.6S母線PT開口電壓整1015V 2.5S信號（二）廠用電零序電流保護 B.高壓電動機零序過流保護整定計算 跳閘段：一般可取1012A. 動作時間取0.5秒

12、跳閘。 在電動機額定電流大于最大接地電流時取最大接地電流10-20，小于最大接地電流時一般可取電動機額定電流的10-20，如果計算結果小10A時可取10A. 動作時間取0.5秒跳閘。 信號段：躲過電容電流、啟動過程中的不平衡電流，一般取3A動作時間取3秒信號。（二）廠用電零序電流保護 C.低壓廠變零序保護整定計算 跳閘段：在變壓器額定電流大于最大接地電流時一般可取最大接地電流的10-20；或在變壓器額定電流小于最大接地電流時一般可取變壓器額定電流的10-20，如果計算結果小10A時可取10A. 動作時間取0.5秒跳閘。 信號段：躲過電容電流，啟動過程中的不平衡電流，一般取3A動作時間取3秒信號

13、。（二）廠用電零序電流保護 S（mm）Ue（kV）610100.330.46160.370.52250.460.62350.520.69500.590.77700.710.9950.82（0.98）1.01200.89（1.15）1.11501.1（1.33）1.31851.2（1.5）1.42401.3（1.7）附件：610kV電纜的電容電流（A/km） 注：括號內為實測值（二）廠用電零序電流保護 低壓廠變零序保護整定計算 低壓廠變低壓側中性點接地一般采用直接接地和高阻接地, (高阻接地電阻45歐姆、電流5A)兩種.低壓廠變低壓側中性點高阻接地保護配置：只有信號段動作,電流一般為2A/5s低

14、壓廠變低壓側中性點接地直接接地保護配置：低壓廠變低壓側零序電流保護一般分一段跳閘。 1.躲過變壓器額定電流的2550 Iop=0.5In In：變壓器低壓側額定電流。 2.與分支零序保護配合 配合系數取1.1。 （二）廠用電零序電流保護 低壓廠變零序保護整定計算 3.與相間保護作為零序保護的最大電動機進線配合。 Iop=Kco.Krel.Ks.In Kco: 配合系數取1.1。 Krel:可靠系數取1.5。 Ks:電動機啟動倍數取7。 In:電動機額定電流。 動作時間t=t+0.3S（二）廠用電零序電流保護 低壓廠變零序保護整定計算注意：變壓器的接線組別，(當Uk=4-10%時)如果是Dyn接

15、線單相金屬性接地的短路電流為：如果是Yyn接線單相金屬性接地的短路電流為(不計系統(tǒng)阻抗):（三）低壓廠變保護 低壓廠變保護配置：1.差動保護（大于2000KVA靈敏不滿足要求的）2.速斷過流3.延時過流4.過負荷信號5.負序過流保護（建議：F-C負荷開關使用）6.高壓側零序信號及跳閘7.低壓側零序信號或跳閘8.溫度啟動/停止風扇、信號/跳閘9.如果有分支要有分支過流保護（三）低壓廠變保護 低壓廠變保護整定計算：1.差動保護（參照整定計算導則）(1)躲過最大不平衡電流整定Iop=0.4pu 靈敏系數大于2(2)折點及制動系數Ires.1=0.8-1pu S1=30% Ires.2=2-3pu S

16、2=60%-80%(3)諧波制動偶次諧波取1520 奇次諧波不投或取2030 (4)無制動差動保護Iop=812pu 或實測（一般靈敏系數夠可取10倍）（三）低壓廠變保護 低壓廠變保護整定計算：2.速斷過流保護(1)躲過低壓母線短路最大電流整定Iop=Kk.IdKk:可靠系數取1.2-1.3，可靠系統(tǒng)一般取1。3Id:低壓母線最大三相短路電流靈敏系數大于2注意：如果開關使用F-C負荷開關速斷保護應有0.3-0.5秒延時，主要考慮要躲過10倍熔斷器額定電流的熔斷時間為0.4S,負荷開關額定電流一般為400A,遮斷短路電流3800A,熔斷器額定電流一般不大于200A，10pu時的熔斷時間0.4S（

17、三）低壓廠變保護 低壓廠變保護整定計算： 3.延時過流保護（與母線過流保護方法一致）(1)躲過電動機的群起動電流整定Iop=Kk.Kst.InKk:可靠系數取1.2Kst:電動機群起倍數In:變壓器額定電流(2)躲過最大電動機的啟動電流Iop=Kk.（In-In.m+Ks.In.m)= Kk.6.In.m=8.In.mIn.m：電動機的啟動電流（3）動作時間為 T=t+0.5S（4）靈敏系數大于1.5（三）低壓廠變保護 1.當備用電源為明備用時2.當備用電源為暗備用時3.備用電源為明備用帶一段負荷時，再投入另一段負荷群起倍數計算（三）低壓廠變保護 低壓廠變保護整定計算：4.過負荷信號按照躲過變

18、壓器額定電流計算動作電流Iop=Kk.In=1.2In 動作時間top=9s5.高壓側零序信號及跳閘跳閘段：在變壓器額定電流大于最大接地電流時一般可取最大接地電流的20-30；或在變壓器額定電流小于最大接地電流時一般可取變壓器額定電流的20-30，如果計算結果小10A時可取10A. 動作時間取0.5秒跳閘 信號段：躲過電容電流，啟動過程中的不平衡電流，一般取3A動作時間取3秒信號（三）低壓廠變保護 低壓廠變保護整定計算：6.低壓側零序信號或跳閘低壓廠變低壓側中性點高阻接地保護配置：只有信號段,電流一般為2A/3s低壓廠變低壓側中性點接地直接接地保護配置：低壓廠變低壓側零序電流保護一般分一段跳閘

19、。 1.躲過變壓器額定電流的2550 Iop=0.5In In：變壓器低壓側額定電流。 2.與分支零序保護配合 配合系數取1.1。（三）低壓廠變保護 低壓廠變保護整定計算：3.與相間保護作為零序保護的最大電動機進線配合。 Iop=Kco.Krel.Ks.In Kco: 配合系數取1.1。 Krel:可靠系數取1.5。 Ks:電動機啟動倍數取7。 In:電動機額定電流。 動作時間t=t+0.3S（三）低壓廠變保護 低壓廠變保護整定計算：8.溫度啟動/停止風扇、信號/跳閘9.如果有分支要有分支過流保護同6KV工作進線及備用進線保護變壓器本體溫度風機停止停止風扇70變壓器本體溫度風機啟動啟動風扇90

20、變壓器本體超溫信號信號125變壓器本體超溫跳閘信號150變壓器鐵心超溫信號信號130（四）高壓電動機保護 高壓電動機保護發(fā)展狀況：1.微機化：功能全、體積小、壽命短、故障率高（相對電磁或其它靜態(tài)繼電器）時常出線“死機”現象。2.智能化：可以判斷啟動，自啟動功能這點對整定計算極為重要。3.保護工作模式多樣化。4.保護廠家對電動機工作狀況研究不透，不能對電機保護到位。5.保護不能測到啟動電流啟動時間值，不能“自適應”相關定值，整定無法精確。（四）高壓電動機保護1.差動保護（大于2000KKW）2.速斷過流保護3.延時過流保護4.過負荷信號5.負序過流信號6.負序過流跳閘7.過熱保護8.欠載跳閘9.

21、欠載信號10.啟動時間過長保護11.賭轉保護12.零序過流信號13.零序過流跳閘14.過壓保護15.低壓保護16.低壓禁止自啟動保護17. 啟動次數限制保護18電動機溫度保護高壓電動機保護配置（四）高壓電動機保護1.額定功率2.額定電壓3.額定電流4.計算額定電流5.效率6.功率因數7.絕緣等級8.電動機啟動電流9.電動機啟動時間10.發(fā)熱時間常數11.正序電流發(fā)熱系數12.負序電流發(fā)熱系數1.電流互感器變比及接線方式2.電壓互感器變比及進線方式3.電纜型號及長度4.電動機在電廠中的類別高壓電動機保護整定計算用參數電動機參數輔助設備參數繼電器參數1.額定工作電壓2.額定輸入電流電壓（1or5A

22、、100or57V)3.通訊地址、波特率、通訊協議、遠方控制4.口令（密碼）4.屏幕保護時間（四）高壓電動機保護1.差動保護整定計算所用參數額定電流計算：P：KW基本側選定：電動機一般選定高壓側中性點平衡系數：電動機頭尾CT變比相同二次額定電流計算兩側電纜阻抗盡量匹配，可用多根電纜并聯減少阻抗。2.差動速斷保護Iop=(58)pu 靈敏系數大于1.2。建議取6倍（四）高壓電動機保護2.比例制動差動保護最小動作值：Iop=Krel.Kap.Kcc.Ker(pu)Krel:可靠系數取1.3-1.5Kap: 外部短路引起最大誤差1.5-2Kcc:電流互感器同型系數，相同取0.5,不同取1。Ker：電

23、流互感器誤差取0.1。一般：Iop=(0.30.5)pu 靈敏系數大于1.2。制動系數 一般：S1=0.30.4 S2=0.60.8制動折點： Ires.1=(0.80.1)pu Ires.21=(4 8)pu整定計算（四）高壓電動機保護2.速斷過流保護躲過電動機啟動電流計算Iop=Krel.Kst(pu)Krel: 可靠系數取1.3-1.5Kst：電動機啟動電流倍數取67。F-C負荷開關加延時0.3-0.4S ,躲過熔斷器熔斷時間，動作值可按0.8倍速斷過流計算。3.延時過流保護(保護必須能躲過啟動自啟動）躲過電動機自啟動電流計算Iop2=0.8Iop1延時：0.4S整定計算（四）高壓電動機

24、保護4.過負荷信號躲過電動機正常運行電流計算Iop=Krel(pu)Krel: 可靠系數取1.2動作時間：取1.2Tst。 5.負序過流信號躲過電動機正常運行時不平衡電流計算，（考慮裝置特性）Iop=Krel(pu) Krel: 可靠系數取0.1-0.15動作時間：9S。 6.負序過流跳閘考慮低負荷時電動機斷相時有1.3的靈敏度Iop=Krel(pu) Krel: 可靠系數取0.5-0.8動作時間：與其它設備相間過流保護配合，增加0.5S.整定計算（四）高壓電動機保護負序過流保護說明: 不同負荷斷相情況下的負序電流：額定負載（pu)1009080706050轉差率S4.453.212.5321

25、.661.33電動機電流Im/In2.361.861.591.311.110.91負序電流I2/In1.361.070.920.750.640.52整定計算（四）高壓電動機保護整定計算7.過熱保護一般由于機械原因電流增大使電機過熱。有熱告警，熱跳閘，熱禁止啟動等功能。按照電動機發(fā)熱方程計算，但是要看保護能否判斷電動機啟動自啟動。反時限過流保護一般使用IEC極端反時限8.欠載（流）跳閘。主要反映低載運行，如對輪斷銷子等。躲過空載電流的1.2倍，躲過啟動電流取30S。一般空載電流為30左右，有的電機空載電流高達50此保護無法使用。建議投信號。（四）高壓電動機保護整定計算9.啟動時間過長保護躲過啟動

26、時間，根據電動機的啟動時間確定。電動機啟動時間加5秒的延時。10.賭轉保護23pu額定電流,動作時間是啟動時間的1.2-1.5倍12.零序過流信號 整3安培，3S跳閘。13.零序過流跳閘 見第二章。14.過壓保護1.3pu 動作時間可整120S.與電動機機的絕緣等級，類型有關。15.低壓保護與電動機的類別有關，一類0.5pu 9s 二類0.7pu 0.5S16.低壓禁止自啟動保護 0.70pu 9S 。17.電動機溫度保護 與絕緣等級有關。（四）高壓電動機保護整定計算10.啟動時間過長保護躲過啟動時間，根據電動機的啟動時間確定。電動機啟動時間加5秒的延時。11.賭轉保護1.5-2pu額定電流,

27、動作時間是啟動時間的1.2-1.5倍12.零序過流信號 整（4）安培，3S跳閘。13.零序過流跳閘 見第二章。14.過壓保護1.3pu 動作時間可整9S。15.低壓保護與電動機的類別有關，一類0.45-50pu 9s 二類0.65-70pu 0.5S16.低壓禁止自啟動保護0.65-70pu 0.5S （四）高壓電動機保護如何獲得電動參數1.額定功率 銘牌2.額定電壓銘牌3.額定電流 銘牌。4.計算額定電流I=Pn/1.7326(0.750.82),與功率、轉速。型號（Y系列、YR系列）有關5.效率 銘牌或手冊。6.功率因數 銘牌或手冊，一般0.79-0.97.絕緣等級 銘牌銘牌8.電動機啟動

28、倍數 銘牌 9.電動機啟動時間 實測，估算，給水泵，磨煤，一般風機20s,吸送風機25S，其它1015S.（四）高壓電動機保護如何獲得電動參數10.發(fā)熱時間常數 形式試驗報告或計算(通過啟動電流及啟動時間計算)。負序電流發(fā)熱系數 6啟動時間常數2030min。賭轉時間常數1015min。冷卻時間常數3040min。（五）低壓設備保護A、電動機(包括電梯，空調，空壓機，皮帶機等電動設備)1.框架式斷路器配智能型脫扣器,MT系列M6P系列。(1)、長延時過流保護啟動電流保護整定1.2pu， 6pu、16s。(2)、瞬時過流保護整定7倍啟動電流,可靠系數取1.5，時間0s。(3)、短延時過流保護整定

29、6pu，時間0.2s。(4)、接地過流保護0.5pu，時間0.2s。2.空氣開關配智能型脫扣器，NS系列+STR系列。(1)、長延時過流保護啟動電流保護整定1.2pu。(2)、瞬時過流保護整定7倍啟動電流,可靠系數取1.5,考慮峰值影響。最 終取12pu，時間0s。(3)、短延時過流保護整定7pu，時間0.2s。(4)、接地過流保護0.5pu，時間0.2s。（五）低壓設備保護A、電動機(包括電梯，空調，空壓機，皮帶機等電動設備)3.空氣開關配熱磁型(或電子型)熱繼電器+TM系列(1)、熱磁型(電子型)熱繼電器整定1.2pu，時間特性3pu大于25s（脫扣類別10）。(2)、空氣開關出廠固定10

30、-12pu，時間0s。4.附加零序過流保護。0.5pu，時間0 s。（五）低壓設備保護C、變頻及軟啟動電動機保護1.框架式斷路器配智能型脫扣器, MT系列M6P系列。(1)、長延時過流保護啟動電流保護整定1.2pu， 6pu、16s。(2)、瞬時過流保護整定5倍啟動電流,可靠系數取1.5，時間0s。(3)、短延時過流保護整定4pu，時間0.2s。(4)、接地過流保護0.5pu，時間0.2s。2.空氣開關配智能型脫扣器，NS系列+STR系列。(1)、長延時過流保護啟動電流保護整定1.2pu。(2)、瞬時過流保護整定5倍啟動電流,可靠系數取1.5,考慮峰值影響。最終取8pu，時間0s。(3)、短延

31、時過流保護整定4pu，時間0.2s。(4)、接地過流保護0.5pu，時間0.2s。（五）低壓設備保護D、變頻及軟啟動電動機保護3.空氣開關配熱磁型(或電子型)熱繼電器+TM系列(1)、熱磁型(或電子型)熱繼電器整定1.2pu，時間特性3pu大于25s（脫扣類別10）。(2)、空氣開關出廠固定10-12pu，時間0s。4.附加零序過流保護。 0.5pu，時間0 s。 （五）低壓設備保護E、MCC（包括保安段等）出線保護1.框架式斷路器配智能型脫扣器, MT系列M6P系列。(1)、長延時過流保護退出。(2)、瞬時過流保護退出。(3)、短延時過流保護整定6pu，時間0.2-0.8s。根據延時取值范圍及低壓系統(tǒng)時間配合確定。(4)、接地過流保護無法實現退出。2.空氣開關配智能型脫扣器NS系列+STR系列。(1)、長延時啟動電流保護整定1.2pu，時間特性3pu大于30s。(2)、瞬時過流保護整定10pu，時間0s。(3)、短延時過流保護整定6pu，時間0.2-0.8s。(4)、接地過流