低壓系統(tǒng)繼電保護整定計算課件

1、400V低壓系統(tǒng)繼電保護整定計算2011年繼電保護資料第1頁，共34頁。低壓系統(tǒng)繼電保護整定計算 目錄一、400V低壓電動機運行特性：二、400V低壓系統(tǒng)短路計算:三、400V低壓設備保護種類：四、 400V低壓系統(tǒng)保護整定原則2011年繼電保護資料第2頁，共34頁。一、400V低壓電動機運行特性 異步電動機的等值電路圖2011年繼電保護資料由上述等值電路圖我們可以看出，當定子和轉子的電阻和漏抗數值不變時，從定子側看電動機的輸入電抗值和阻抗角只與轉差率s有關。而電動機的定子電流I1等于激磁電流I0與折算到定子側的轉子電流I2的矢量和。第3頁，共34頁。一、 400V低壓電動機運行特性電動機故障

2、及異常狀態(tài)：電動機的主要故障是定子繞組的相間短路。由于短路產生短路電流往往很大，會使繞組的絕緣損壞、鐵芯燒毀，甚至會導致供電網絡電壓的顯著降低，從而破壞其他負荷的正常工作。因此必須裝設相間短路保護。此外電動機故障還有定子繞組的單相接地保護，單相接地故障電流的大小取決于電源變壓器中性點接地方式。一般來說，電源變壓器中性點是直接接地的，發(fā)生單相短路時短路電流較大，需要裝設單相接地保護裝置，無時限的切除故障電動機。電動機不正常運行方式主要是過電流。引起過電流的原因有很多：如電動機所帶機械的過負荷、系統(tǒng)電壓或頻率的降低造成轉速降低、單相斷線等等，長時間的過電流會使電動機繞組的溫升超過容許值，絕緣迅速老

3、化，大大降低電動機使用壽命，嚴重時會燒毀電動機。因此應加裝過電流保護。 2011年繼電保護資料第4頁，共34頁。二、400V低壓系統(tǒng)短路計算400V低壓廠用系統(tǒng)短路計算基本上與高壓系統(tǒng)短路計算相同，但在具體計算時，側重點有所不同：1、短路阻抗值選取周期分量有效值計算。2、短路阻抗值主要計及廠用變壓器低壓側阻抗及400V動力電纜阻抗，可忽略6kV以上系統(tǒng)阻抗。廠用變壓器低壓側阻抗計算：1）正序電阻其中： ：廠變歸算至低壓側額定電壓的正序電阻值。 ：廠變短路損耗（kW）。 ：廠變低壓側額定電壓（V）。 ：廠變額定容量（kVA）。2011年繼電保護資料第5頁，共34頁。二、400V低壓系統(tǒng)短路計算2

4、) 正序阻抗其中： ：廠變短路電壓。3) 正序電抗: 對于廠用低壓變壓器為Dyn11(Dyn1)，變壓器零序電阻 ， 零序電抗 對于廠用低壓變壓器為Yyn0, 變壓器零序電阻 ， 零序電抗2011年繼電保護資料第6頁，共34頁。二、400V低壓系統(tǒng)短路計算低壓電纜阻抗計算：1）相線正序電阻、電抗：2）相線零序電阻、電抗：3）中性線零序電阻、電抗：故障點綜合阻抗計算：1）故障點綜合正序電阻、電抗： 、2）故障點綜合零序電阻、電抗： 、 2011年繼電保護資料第7頁，共34頁。二、400V低壓系統(tǒng)短路計算短路電流計算：1) 三相短路電流計算：2) 兩相短路電流計算：3) 單相短路電流計算：2011

5、年繼電保護資料第8頁，共34頁。三、400V低壓系統(tǒng)保護種類目前，電廠400V低壓廠用系統(tǒng)保護種類大致有如下幾種： 1、 低壓熔斷器保護。 2、 熱繼電器保護。 3、 繼電器式電流保護。 4、 單相接地保護。 5、 具有脫扣功能的自動空氣斷路器。 6、 400V低電壓保護。 2011年繼電保護資料第9頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則一）、低壓熔斷器保護： 熔斷器是一種最簡單的保護裝置，作為設備短路保護使用。 熔斷器的保護特性：2011年繼電保護資料第10頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則一）、低壓熔斷器保護：整定原則一：可按躲過電動機啟動電流來選取。 見如下公

6、式： 為保證電動機起動時熔件可靠不熔斷，根據電動機啟動特性，對應不同系數。1）當電動機起動時間2S時，為保證電動機起動時熔件可靠不熔斷， 取 。2）當2S電動機起動時間10S時，為保證電動機起動時熔件可靠不熔斷，取 對于低壓電動機而言： ，單臺電動機起動電流對于低壓饋線而言： 指饋線上正常最大起動電流之和。2011年繼電保護資料第11頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則一）、低壓熔斷器保護：整定原則二：根據運行經驗值，低壓熔件額定電流的經驗公式： 按躲過22.5倍正常負荷電流選取。 其中：Krel可靠系數，一般取22.5。 Ie 電動機額定電流。指饋線上正常最大起動電流之和。熔斷

7、器熔件校核： 如果電磁接觸器不能切除短路電流，只能斷、合電動機起動電流時， 還應校核與電磁接觸器動作時間配合關系。所以當電動機或電纜發(fā) 生短路故障時，應保證熔斷器熔件先熔斷、電磁接觸器后斷開的原 則。 2011年繼電保護資料第12頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則二）、熱繼電器保護：傳統(tǒng)意義上的熱繼電器是采用兩片膨脹系數不同的雙金屬片受熱彎曲而動作切除故障。熱繼電器具有反時限特性。當過負荷電流倍數愈大時，熱繼電器動作時間愈短；反之，過電流倍數愈小時，動作時間愈長。 熱繼電器保護特性：2011年繼電保護資料熱繼電器保護整定倍數動作時間原始狀態(tài)1長期不動作1.2小于20min從熱態(tài)

8、開始1.5小于2min從熱態(tài)開始6小于5min從冷態(tài)開始第13頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則二）、熱繼電器保護：熱繼電器額定電流整定原則： 應可靠大于被保護電動機長時間通過的最大電流，即電動機額定電流 整定。 ，一般取1.21.3倍。2011年繼電保護資料第14頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則三）、繼電器式電流保護： 400V低壓廠用電保護配置示意圖 2011年繼電保護資料適用環(huán)境： 400V系統(tǒng)出線電纜截面較小，電纜長度較長的情況。此時由于電纜過長，電纜末端短路時短路電流較小，自動空氣開關保護靈敏度不夠，應使用繼電器式電流保護切除遠故障；而當靠近電源出口

9、處發(fā)生短路故障時，短路電流高達數萬安培，由于電流互感器極度飽和，繼電器式電流保護可能拒動，宜使用自動空氣斷路器保護切除近故障。第15頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則三）、繼電器式電流保護：繼電器式速斷保護整定：1、電動機保護： 1）動作電流計算：按躲過電動機起動電流計算。 計算公式： 其中：Krel可靠系數，用于GL型電流元件時取1.8，DL型電流元件時取1.5。 2）動作時間top計算：取 。 3）靈敏度Ksen校驗： 校驗電動機入口處兩相短路時靈敏度。 2011年繼電保護資料第16頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則三）、繼電器式電流保護：繼電器式速斷保護整

10、定：2、饋線保護：1）、動作電流計算：按與MCC母線上所接設備最大速斷動作電流配合計算，即 其中：Kph-配合系數，取 。2）、躲過MCC段可能的總自起動電流Ist計算，即 其中：Krel-可靠系數，取 。2011年繼電保護資料第17頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則三）、繼電器式電流保護：繼電器式速斷保護整定：2、饋線保護：2）動作時間top計算：取 。用作MCC饋線的短延時保護可選用定時限或反時限保護。1）MCC母線上所接設備均為瞬時速斷保護時，按與MCC母線上所接設備最 大速斷動作時間相配合選定時限短延時保護，即取 2）MCC母線上所接設備用熔斷器保護時，反時限短延時保護

11、動作時間應 與短延時過電流動作電流對應熔斷器的熔斷時間tfu相配合。即 。其中： 。 3）、靈敏度Ksen校驗：校驗饋線末端兩相短路時保護靈敏度 2011年繼電保護資料第18頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則四）、單相接地保護：單相接地保護裝設原則：低壓廠用變壓器，一般供動力和照明用電，中性點是直接接地的。當電動機發(fā)生單相接地故障時，流過的是單相接地短路電流。由于變壓器的零序阻抗一般很大，單相接地短路電流較小。對于容量較大的低壓電動機，相間短路保護整定值都比較大，兼作單相接地保護靈敏度往往不能滿足要求。因此對于容量較大如100kW及以上電動機需要單獨裝設單相接地保護。低壓饋線保

12、護一般也須裝設單相接地保護。2011年繼電保護資料第19頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則四）、單相接地保護：單相接地整定計算原則：1、電動機保護：1）一次動作電流計算：有零序電流互感器TA0的電動機單相接地保護，一次三相電流平衡時，由于三相電流產生的漏磁通不一致，于是在零序電流互感器內產生磁不平衡電流。按躲過電動機起動時最大不平衡電流計算，低壓電動機單相接地保護動作電流可取由于400V單相接地電流均很大，低壓電動機單相接地時靈敏度足夠，一般根據經驗公式?。?。2）、動作時間top計算：取 。3）、靈敏度Ksen校驗：校驗電動機入口處單相接地時靈敏度。 2011年繼電保護資料第

13、20頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則四）、單相接地保護：單相接地整定計算原則：2、饋線保護：1）一次動作電流計算。（1）按躲過正常最大不平衡電流計算。由于饋線負荷中一般多有單相負荷，所以正常運行時有很大的不平衡電流。根據經驗公式：按躲過正常最大不平衡電流計算，即 。（2）與下一級未單獨配置零序保護的電動機速斷保護配合計算， 即 。（3）與下一級所接設備最大接地保護配合計算， 即 。2）動作時間：與下一級零序保護動作時間相配合。3）靈敏度Ksen校驗：校驗饋線末端單相接地時保護靈敏度 。2011年繼電保護資料第21頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功

14、能的自動空氣斷路器： 自動空氣斷路器廣泛地使用與500V以下低壓廠用電系統(tǒng)中，自動空氣斷路器的過流脫扣器可作為過負荷保護和短路保護，失壓脫扣可作為低電壓保護。由于自動空氣開關的保護特性比熔斷器穩(wěn)定得多，而且可以比較精確地整定其脫扣電流，與熔斷器相比較，可實現多次動作，運行比較方便。2011年繼電保護資料第22頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動空氣斷路器：不可調整低壓自動空氣斷路器選?。?、低壓自動開關額定電流Iqn的選?。?）用于電動機保護時，M型額定電流為：Iqn=Imn或略大于Imn。2）用于非電動機保護時，E型額定電流為：Iqn=1.2Imn或略大于

15、1.2Imn2、一次脫扣電流Iqop的選?。?）用于電動機保護時，M型一次脫扣動作電流為：Iqop=12*Iqn。其一次動作電流按躲過電動機起動電流計算：Iqop=Krel*Kst*Imn.其中：Krel可靠系數，取1.8。2）用于非電動機保護時，E型一次脫扣動作電流為：Iqop=10*Iqn3、設備允許遮斷電流Ibrl.al校核：低壓自動空氣斷路器允許遮斷電流Ibrl.al應大于最大短路電流。計算公式：Ibrl.alIkmax 2011年繼電保護資料第23頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動空氣斷路器：可調整的低壓自動空氣斷路器保護及智能開關保護整定 開關

16、各保護功能的特性曲線如下:2011年繼電保護資料第24頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動空氣斷路器：電動機保護整定計算原則：1、瞬時電流速斷保護：1）瞬時一次動作電流Iop計算：按躲過電動機起動電流計算， 即： 其中：Krel-可靠系數，一般取1.5。2）動作時間top計算：取 。3）靈敏度Ksen校驗： 校驗電動機入口處兩相短路時靈敏度。 。2011年繼電保護資料第25頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動空氣斷路器： 電動機保護整定計算原則： 2、長延時過流保護： 1）一次動作電流整定值Ir1計算： 按躲過電動機額定電

17、流或正常最大負荷電流計算， 即 其中：Krel-可靠系數，取 。 2）動作時間top計算：按躲過電動機正常最長起動時間tstmax整定。 取 。 其中：Krel-動作時間可靠系數，取 。 2011年繼電保護資料第26頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動空氣斷路器： 電動機保護整定計算原則：2、長延時過流保護：3）長延時過電流保護動作常數整定值T： 按躲過電動機正常最長起動時間計算。 動作公式為： 動作常數整定值 其中nI 為裝置長延時動作時間常數對應的電流值。2011年繼電保護資料第27頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動

18、空氣斷路器：饋線保護整定計算原則：1、相電流瞬時電流速斷保護計算：1）瞬時一次動作電流Iop計算：按躲過饋線末端短路計算， 即 其中：Krel-可靠系數，一般取 。2）動作時間top計算：取 。3）靈敏度Ksen校驗：校驗饋線始端兩相短路時保護靈敏系數 。4）若饋線電纜較短，靈敏度可能不滿足要求，建議此保護功能退出。2011年繼電保護資料第28頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動空氣斷路器：饋線保護整定計算原則：2、相電流短延時過電流保護計算：1）短延時過電流保護動作電流Iop計算：（1）按與MCC母線上所接設備最大速斷動作電流配合計算， 即（2）躲過MCC段可能的總自起動電流Ist計算，即 其中：Krel-可靠系數，取 。2）靈敏度Ksen校驗： 校驗饋線末端兩相短路時保護靈敏系數 。3）短延時動作時間top的計算。與下級保護動作時間相配合。2011年繼電保護資料第29頁，共34頁。四、400V低壓系統(tǒng)保護整定計算原則五）、有脫扣功能的自動空氣斷路器：饋線保護整定計算原則：3、長延時過電流保護計算：1）一次動作電流整定值Iop計算：（1）按躲過可能出現的最大負荷電流計算，即 其中：Krel：為動作電流可靠系數，取 。（2）、按電纜允許的安全電流計算 當按可能最大負荷電流計算不準或無法確定時，可按電纜允許的安全電流計算，即 其中：Kr