浅谈反时限保护的适用范围及整定方案

浅谈反时限保护的适用范围及整定方案

张克平

摘要：白银电网负荷大部分是工业和电力提灌负荷，因此网内存在着大量的大型高压电动机。相当一部分配网线路的定时限过流保护定值须躲电机启动电流，导致过电流定值很大，甚至有超限时速断电流定值的情况，而此时低电压及负序电压对线末没有灵敏度。电网的快速发展，使保护配合的级数增加，部分配网及用户变电所时间级差已非常紧张。因此，寻找能很好躲电机启动电流及缓解时间级差的保护类型显得尤为迫切，而反时限保护能很好的躲电机启动电流——只要选择适当的曲线类型和时间常数；同时其动作时限与故障电流的大小成反比，上下级保护之间只需一个时间级差配合，缓解时间级差效果明显。 一、定时限过流保护陷入窘境的几个案例 ㈠ 王岘水泥厂117水泥磨线过电流保护

YJV-2×(3×120)/0.7

117 水泥磨线

K1

0.0556

0.64441.373王岘水泥厂

5.75

1#4.6%0.8MVA 5.75

2#4.6%0.8MVA K2

K3

R:2800kW +560kW 0.4kV:1377kW

保护型号：PMC-651F 装置版本号：V1.60.00

1、 参数计算

1）电缆YJV-3×120/10，r=0.158Ω/㎞ x=0.0755Ω/㎞ Z=0.1751Ω/㎞ Z*=0.1588 2）短路电流：

A I

7857)3(K1

=

)(1538)

3(K2并列A I =

A I

3334)2(K1

=

A I

663)2(K2

=

A I 3469

))

2((=小首 A I

7391)2()

(=大首

2、保护主要功能：1）瞬时电流速断；2）复压（方向）限时电流速断；3）复压（方向）定限时限过流；4）相电流加速；5）反时限过流；6）过负荷保护；7）零序过流；8）重合闸；9）低周、低

压减载；10）绝缘监视；11）TV 断线、控制回路断线监视；12）检同期功能。 3、过电流保护整定 CT ：300/5 PT ：100

1）YJV22-3×120电缆最大允许载流量：323A ；ＣＴ一次值：300A ；

2）负荷电流：配电变压器，2×46.2=92.4A ；2800kW 电机，190A ；560kW 电机， 2×38=76A ；最大绕线式电机启动电流（软启动）Iqd=2Ie=2×190=380A ；Ifh ·max=92.4+76+380=548.4A 。

（1）按定时限躲电机启动电流整定：A 9.120

685.04

.5482.1I dz =⨯⨯=

与主变过流（4.85A 800/5 0.7S ）配合，A 8.100

62.1160

85.4I dz =⨯⨯=

取12.9A 0.4S K2点灵敏度：Klm=

86.060

9.12663

=⨯ 不满足 （2）加复合电压：Ifh ·max=92.4+76+190=358.4A 。

A 4.80

685.04

.3582.1I dz =⨯⨯=

取8.4A 0.4S （II 、III 段时限停用）

K2点灵敏度：Klm=

32.160

4.8663

=⨯ 满足 低电压：65V ； 负序电压：7V 。 复压灵敏度：K2点故障 U 大=

V 82100875.20556.06444.0 2.8750.0556=⨯+++ ，U 小=

V 8110075.50556.0373.175

.50.0556=⨯+++ 低电压不满足 U 2大=

V 55075.50556.06444.0444.60=⨯++ ，U 2小=V .695075

.50556.0373.173

.31=⨯++

负序电压在系统大方式，1、2#变分裂运行时没有灵敏度，故负序电压也不满足。

结论1：由以上计算可以得出结论，定时限过电流保护对117水泥磨线不能兼顾保护相邻设备和有效躲过电机启动电流的功能，相邻上级断路器不能有效切除1、2#动力变上的故障，加之时限上已没有配合裕度，因此定时限过流保护实现不了保护任务。 （3）若按反时限整定：A 4.80

685.04

.3582.1I dz =⨯⨯=

（取曲线C3，极端反时限：180t 2-=M t p ）

根据绿皮书396页资料，绕线式电机启动电流持续时间在10~15S ，当最大电机按2倍的启动电流启动（即M=548.4÷505.98=1.084）时，保护动作时间不小于15S 。于是：

033.080

15

)1084.1(2=⨯-=p t 取最小值05.0=p t

当K1点小方式两相短路故障，S 094.01

)98.505/3334(80

05.0t 2=-⨯=

，会先于II 段动作。

当K2点小方式两相短路故障，S 6.51

)98.505/663(80

05.0t 2

=-⨯=

，此运行方式下后备保护切除故障时间较长，为安全起见，动力变可配置定值对低压侧故障有灵敏度的电流速断保护。 当K2点大方式三相短路故障，S 49.01

)98.505/1538(80

05.0t 2=-⨯=

结论2：反时限保护实现了对1、2#动力变的远后备保护功能，实现了有选择切除故障设备，而不影响对非故障设备正常供电的目的。过电流保护选反时限是适宜且有效的。

㈡中堡变611独石头线

1、参数计算

1）导线排列方式 ：三角排列，几何均距 D=07.14.194.094.03=⨯⨯，查表取D=1.1。 2）各型号导线的参数如下：

LGJ-120：425.00=Z ，0708.10=*Z ； LGJ-95：47.00=Z ，1842.10=*

Z ； LGJ-70： 567.00=Z ，4512.10=*Z ； LGJ-50：741.00=Z ，867.10=*Z ； LGJ-35： 925.00=Z ，3306.20=*Z ；

3）负荷中的高压电机：2×260kW ﹢2×440kW ﹢2×360kW ，cos φ=0.85；配变：3180kV A 。 ①阻抗图

0.96232.1473

LGJ-120/0.01

0.0107

LGJ-120/1.398

LJ-50/3.964

LGJ-120/1.035

LGJ-50/0.91LGJ-120/0.01

LGJ-70/0.312

LGJ-70/2.068

LGJ-50/2.713

LGJ-120/2.218LGJ-95/0.5

LGJ-120/0.22

LGJ-50/0.995LGJ-70/0.8

LGJ-50/0.546LGJ-50/0.5LGJ-35/0.374

K1

K2

K3

K4

K5

中堡变

611独石头线

王家咀二级

小坪三级

王家咀高压泵

独石四级河靖六级

8#

21#

49#66#80#

1.497

2.3750.59210.2356

1.85770.9335

0.8716

1.1611.01945.06523.00110.4528

1.699

7.3409

1.1083

②短路电流：

1.4m

0.94m

0.

94m