安科瑞 鮑靜君

　　摘要：目前水泥廠中針對變壓器、高壓電機等主機設備的保護多采用三段式定時限過電流保護，定時限過電流保護具有整定計算簡單、保護配合簡單等優點。但為了保證保護的選擇性，定時限過電流保護的動作時限通常逐級提高，這樣容易造成離電源側較近的短路故障保護動作時限較長，不利于故障的切除。

　　關鍵詞：水泥廠;高壓設備;微機保護測控裝置;過電流保護

　　反時限過電流保護的特點是短路電流大，動作時間短，其優點是靠近電源側短路時保護動作時限較定時限保護明顯縮短。由于整定習慣的問題，反時限過電流保護在國內水泥廠的應用還不太普遍，但在大部分國外水泥廠得到了廣泛應用。本文結合我院承擔設計的約旦某水泥廠，從保護曲線選擇、參數整定和保護配合等方面對水泥廠高壓設備的反時限過電流保護進行介紹。

　　1 短路電流計算

　　短路電流計算是進行綜保整定的前提。本文以該廠石灰石破碎車間配電室為例，其11kV配電系統見圖1。

　　根據業主提供的當地電網出口處的短路參數以及電纜、變壓器和電機等設備參數，短路電流計算結果見表1。

　　2 定時限過流保護整定

　　電源進線采用兩段式過電流保護，即電流速斷保護和定時限過電流保護，車間變壓器和高壓電機采用電流速斷保護和反時限過電流保護。根據《工業與民用配電設計手冊》三版，電源進線的過電流保護動作電流按照躲過線路的過負荷電流整定，則保護裝置 的一次動作電流。

　　式中：Krel—可靠系數，用于過電流保護時一般取1.2； Igh—線路過負荷電流，A；Kr—返回系數，微機保護一般取0.95；

　　動作時限取0.5S，靈敏系數：

　　式中：I2k2·min—運行方式下線路末端兩相短路短路電流，其值為運行方式下三相短路電流的0.866倍，A；Iop—保護裝置一次動作電流，A。

　　3  反時限過流保護整定

　　3.1反時限過流保護整定

　　目前國內外常用的反時限保護動作特性可分為3種，

　　按照IEC標準：

　　（1）標準反時限特性：

（2）非常反時限特性：

（3）反時限特性：

　　式中：I—故障電流，A；t—保護動作時間，S；Ip—保護動作電流整定值，A；tp—時間常數整定值，S。

　　不同的反時限保護特性適用于不同的應用場合。非 常反時限特性常用于被保護線路首末端短路故障電流變化較大的場合；反時限特性常用于反映過熱狀況的保護，如變壓器、電動機等。因此對于石破配電室的變壓器和電動機保護我們選用反時限保護特性，以下以破碎電動機為例進行整定計算。

　　3.2反時限保護定值計算

　　反時限過流保護的動作電流按照定時限過流保護整 定原則來計算，根據《工業與民用配電設計手冊》三版，電動機的過電流保護動作電流按照躲過電動機的額 定電流整定，則保護裝置的一次動作電流：

　　式中：Krel—可靠系數，用于過電流保護時一般取1.2；IrM為電動機額定電流，A；Kr為返回系數，微機保護一般取0.95。

　　反時*常數按照電動機在N倍過負荷電流情況下允許允許T秒這一原則來整定，一般情況下繞線電機2.5倍額定電流堵轉時允許持續時間為2S，即：

3.3保護配合

　　電動機反時限過電流保護整定好后，還需要跟上電源進線的定時限過電流保護進行配合校驗，保護曲線見圖2。

　　首先求出反時限特性得出曲線上幾個關鍵點的數值，當故障電流為336A時反時限保護動作時限為0.75S，當反時限保護動作時限為0.5S時故障電流為401A。由圖2可以看出，當電動機發生故障時，若故障 電流在115A和336A之間或者故障電流大于401A時，故 障由電動機反時限過流保護切除；若故障電流在336A 和401A之間時，由于電源進線過流保護時限短，故障 由進線定時限過流保護切除，這樣就容易發生越級跳閘 的現象，失去了保護的選擇性。

　　為了保證上下級過流保護之間配合的合理性，需要 將上級電源進線保護曲線右移或者上移，即增大上級進線保護動作電流或者動作時限。這里我們將電源進線定時限過流保護動作電流增大為401A，同時為了確保電 源進線和電動機保護動作之間延時的可靠性，將電源進 線過流動作時限增大為0.6S，靈敏系數：

　　優化后的保護曲線配合見圖3。

　　4 安科瑞ARD系列產品選型介紹

4.1 ARD3 智能電動機保護器

　　ARD3 智能型電動機保護器適用于額定電壓至 AC 690V、額定電流至 AC 800A、額定頻率為 50/60Hz 的電動機。產品體積小，結構緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和 1/4 模數及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。

　　ARD3 采用模塊化的產品結構形式，包括主體控制模塊、互感器模塊和顯示模塊，并可根據需要選配 ARD3 的其他功能模塊或附件，與接觸器、電動機起動器等電器元件構成電動機控制保護單元，有遠程自動控制、現場直接控制、面板指示、信號報警、現場總線通信等   功能。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領域。

　　4.2技術參數

　　注：1、附加功能可以同時選擇多種，起動方式、額定電流只能選擇一種，如有一臺電動機電流為 45A，直接起動需要有通訊功能、剩余電流保護、溫度保護功能，顯示方式為分體液晶顯示，訂貨型號為 ARD3—100T/LTC-90L。

　　2、剩余電流分為接地電流和漏電流，二者只能選其一。接地電流采用三相電流矢量和疊加而成；漏電流通過使用漏電互感器檢測，在訂貨時注明漏電流信號量程，便于出廠設置，   漏電互感器標配。電流規格為 1A、5A 時，需選用孔徑合適的漏電流互感器。

　　3、4～20mA 模擬量出廠默認為電動機 2 倍額定電流，即電動機 2 倍額定電流對應 20mA，

　　0 對應 4mA。用戶可選擇模擬量對應的電量參數：如 A 相電流，B 相電流，C 相電流，AB 線電壓，BC 線電壓，CA 線電壓，有功功率等。訂貨時注明具體要求，否則按默認值設置。

　　4、過載保護選擇是 tE 時間保護或反時限過載保護，默認是反時限過載保護，需要 tE保護時要在訂貨單中注明，否則按默認值設置。

　　5、電動機保護器應與其產品編號一致的電流互感器、零序電流互感器配套使用。

　　6、選擇雙通訊（2C）時，不能再選擇溫度保護功能，32、33 作為二路通訊接口

　　5 結束語

　　以約旦某水泥廠為例介紹了反時限過電流保護在水 泥廠高壓設備保護中的應用，反時限過流保護較目前常 用的定時限過流保護能更好的反映被保護設備的過流過 載特性，為反時限過流保護在水泥廠中的應用提供了一定的參考。