低压厂用电系统保护配合

1、 低压厂用电系统保护定低压厂用电系统保护定值整定配合分析值整定配合分析大唐东北电力试验研究所大唐东北电力试验研究所 1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题 2 厂用电保护的主要特点厂用电保护的主要特点 3 低压厂用电保护整定计算原则低压厂用电保护整定计算原则 4 低压厂用电保护配置及整定计算低压厂用电保护配置及整定计算 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 与主设备继电保护相比，有关厂用电继电保护配置和整定计算的依据标准非常有限，只有继电保护和安全自动装置技术规程、火力发电厂厂用电设计技术规定(DL/T5153-2002)、电力工程电气设计手册以及电气主设备继电保护原理与应用等标准和手册。1

2、 1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题 主要的不足之处是：对现场装置实际整定的指主要的不足之处是：对现场装置实际整定的指导性较差：个别标准或手册只是对常规的保护导性较差：个别标准或手册只是对常规的保护配置和取值作了规定，不能适应目前普遍使用配置和取值作了规定，不能适应目前普遍使用的微机综合保护。过去的厂用电保护配置非常的微机综合保护。过去的厂用电保护配置非常简单，电源进线及负荷的保护配置以电流速断简单，电源进线及负荷的保护配置以电流速断保护、过电流保护为主，再辅以母线的低电压保护、过电流保护为主，再辅以母线的低电压保护，这就构成了整个厂用电系统的保护。保护，这就构成了整个厂用电系统

3、的保护。1 1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题 厂用的电气主接线是按负荷对象分布的，大容厂用的电气主接线是按负荷对象分布的，大容量负荷接在高压厂用母线上，低压负荷则按系量负荷接在高压厂用母线上，低压负荷则按系统划分，由于很多电厂用辅机和系统都直接影统划分，由于很多电厂用辅机和系统都直接影响到发电机组的运行状态，一旦某些辅机或系响到发电机组的运行状态，一旦某些辅机或系统失电，很可能导致发电机减负荷甚至停机。统失电，很可能导致发电机减负荷甚至停机。因此，对保护可靠性、速动性、选择性之间的因此，对保护可靠性、速动性、选择性之间的配合要求很高。但是，厂用电系统接线分级较配合要求很高。但是

4、，厂用电系统接线分级较多，如何保证这方面的要求则是个难题。多，如何保证这方面的要求则是个难题。1 1 厂用电保护应用常见问题厂用电保护应用常见问题 由于发电机、电动机是旋转设备，其运行工况由于发电机、电动机是旋转设备，其运行工况远比电网中的线路复杂，因此配置的保护种类远比电网中的线路复杂，因此配置的保护种类非常多非常多 厂用电继电保护装置的国内外生产厂家众多，厂用电继电保护装置的国内外生产厂家众多，不同厂家的产品所配的保护种类各不相同，原不同厂家的产品所配的保护种类各不相同，原理差异也很大理差异也很大 馈线出口短路电流特别大而馈线出口短路电流特别大而CTCT变比过小的矛盾变比过小的矛盾2 2

5、厂用电保护的主要特点厂用电保护的主要特点 380V380V厂用电系统采用动力中心（厂用电系统采用动力中心（PC)PC)和电动机和电动机控制中心控制中心(MCC(MCC）的供电方式。）的供电方式。3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则 低压厂用变压器按成对配置、互为备用的原低压厂用变压器按成对配置、互为备用的原则设置。则设置。 重要的电动机也采用双套辅机互为备用的方重要的电动机也采用双套辅机互为备用的方式。式。 低压电机一般采用熔断器或热继电器作为相低压电机一般采用熔断器或热继电器作为相间短路和接地短路的保护，间短路和接地短路的保护，MCCMCC进线开关一般进线开关一般使

6、用开关脱扣器做保护，使用开关脱扣器做保护，PCPC进线、分段联络进线、分段联络开关使用开关脱扣器和继电器两种形式。开关使用开关脱扣器和继电器两种形式。 开关脱扣器配置有长延时过流、短延时过流、开关脱扣器配置有长延时过流、短延时过流、瞬时速断、接地保护。瞬时速断、接地保护。3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则厂用电厂用电保护保护低厂变保护电动机保护馈线保护分段断路器保护3 3 低压低压 厂用电保护整定计算原则厂用电保护整定计算原则 高低压厂用变压器的电流、电压保护整定计算高低压厂用变压器的电流、电压保护整定计

7、算 过电流保护，而实际是带时限的电流速断保护，因此整定过电流保护，而实际是带时限的电流速断保护，因此整定计算往往不能简单的按定时限过电流保护处理。计算往往不能简单的按定时限过电流保护处理。 低压厂变过电流保护的动作时间整定计算低压厂变过电流保护的动作时间整定计算 厂用电系统的整定计算侧重于防止越级跳闸厂用电系统的整定计算侧重于防止越级跳闸,在满足灵敏在满足灵敏度要求的前提下度要求的前提下,尽量缩短切除故障的时间尽量缩短切除故障的时间.低压厂变过电流低压厂变过电流保护的动作时间可用保护的动作时间可用0.6-0.7s，一般动作时间不超过，一般动作时间不超过1s。3 3 低压低压 厂用电保护整定计算

8、原则厂用电保护整定计算原则 快速性、灵敏性和选择性的考虑快速性、灵敏性和选择性的考虑 上下级保护时间级差的选择上下级保护时间级差的选择 厂用系统继电保护所用电流互感器厂用系统继电保护所用电流互感器CTCT的选择的选择 6.3kV6.3kV高压电动机和低压厂变保护所用高压电动机和低压厂变保护所用CTCT，不应根据电，不应根据电动机或低压厂用变压器的额定电流选择动机或低压厂用变压器的额定电流选择CTCT变比，应根据实变比，应根据实际短路电流水平，选择足够大的变比、短路电流倍数、容际短路电流水平，选择足够大的变比、短路电流倍数、容量，以保证保护在各种短路情况下保护的可靠动作。量，以保证保护在各种短路

9、情况下保护的可靠动作。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 低厂变继电保护配置低厂变继电保护配置(l)(l)电流速断保护电流速断保护(2) 2000kVA(2) 2000kVA及以上变压器当速断保护灵敏系数不够及以上变压器当速断保护灵敏系数不够时，应设纵联差动保护时，应设纵联差动保护(3)(3)高压侧过流保护高压侧过流保护(4)(4)高压侧单相接地保护高压侧单相接地保护(5)(5)低压侧中性点零序过流保护低压侧中性点零序过流保护(6)(6)过负荷报警过负荷报警(7)(7)温度保护温度保护4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 电流速断保

10、护(l)(l) 躲过外部短路时流过保护的最大短路电流躲过外部短路时流过保护的最大短路电流(2)(2)按躲过空载合闸时励磁涌流计算按躲过空载合闸时励磁涌流计算 变压器电流速断保护装置分为变压器电流速断保护装置分为top=0s (top=0s (速断跳闸速断跳闸) )、top= 0.5s(top= 0.5s(延时速断跳闸延时速断跳闸) )两种。两种。灵敏系数不小于灵敏系数不小于2 2。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 纵联差动保护纵联差动保护的整定值可纵联差动保护的整定值可以按躲过外部故障时的最以按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定。大不平衡电流整定。 纵联差动保

11、护的动作时限取纵联差动保护的动作时限取0s。 按变压器低压侧引出线上的最按变压器低压侧引出线上的最小两相短路电流校验灵敏系数，小两相短路电流校验灵敏系数，不小于不小于2即可。即可。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 高压侧过电流保护保护变压器及相邻元件的相间短路故障，带时限切除变保护变压器及相邻元件的相间短路故障，带时限切除变压器各侧断路器；当变压器供电给两个分段及以上时，压器各侧断路器；当变压器供电给两个分段及以上时，应在各分支上装设过电流保护，带时限跳开本分支开关。应在各分支上装设过电流保护，带时限跳开本分支开关。规程未明确单分支时是否需配置过流保护。规程未

12、明确单分支时是否需配置过流保护。对于备用变压器，当以备自投的方式投入时，如果过电对于备用变压器，当以备自投的方式投入时，如果过电流仍然存在，可认为是投入至永久性故障上，此时过流流仍然存在，可认为是投入至永久性故障上，此时过流保护可加速跳闸。一般情况下当发生过流保护动作时闭保护可加速跳闸。一般情况下当发生过流保护动作时闭锁备自投，防止故障扩大。锁备自投，防止故障扩大。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 高压侧过电流保护l 躲过变压器所带负荷中需要自起动的电动机最大起动躲过变压器所带负荷中需要自起动的电动机最大起动电流之和电流之和l 躲过低压侧一个分支负荷自起动电流

13、和其他分支正常躲过低压侧一个分支负荷自起动电流和其他分支正常负荷总电流负荷总电流 Idz =Kk(lq+lfh)l 按与低压侧分支过电流保护配合整定按与低压侧分支过电流保护配合整定 Idz =Kk( Idz+lfh)4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 高压侧过电流保护l 动作时间配合级差微机保护取动作时间配合级差微机保护取0.3sl 按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上两相短路按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上两相短路时流过继电器的最小短路电流校验灵敏系数，应不小于时流过继电器的最小短路电流校验灵敏系数，应不小于1.5。l 在低压厂变低压侧没有装设零序过电

14、流保护时，高压在低压厂变低压侧没有装设零序过电流保护时，高压侧的过流保护应考虑对低压侧单相接地短路时的动作灵侧的过流保护应考虑对低压侧单相接地短路时的动作灵敏性。敏性。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 高压侧单相接地零序电流保护高压厂用电系统当单相接地短路高压厂用电系统当单相接地短路电流电流10A时，接地保护应动作时，接地保护应动作于于跳闸跳闸；当单相接地电流；当单相接地电流10A时，时，接地保护可动作于接地保护可动作于发信号发信号。u中性点不接地中性点不接地u中性点经中阻或低阻接地。中性点经中阻或低阻接地。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护

15、配置及整定计算 高压侧单相接地零序电流保护中阻接地系统单相接地短路电流约为中阻接地系统单相接地短路电流约为100-200A100-200A，低阻接，低阻接地系统单相接地短路电流约为数百安到上千安。以典型地系统单相接地短路电流约为数百安到上千安。以典型的中阻接地系统为例，高压厂用电额定电压为的中阻接地系统为例，高压厂用电额定电压为6.3kV6.3kV，中性点接地电阻为中性点接地电阻为4040。在零序网络中，中性点电阻远。在零序网络中，中性点电阻远远大于其它元件的零序阻抗，即该电阻在零序网中占主远大于其它元件的零序阻抗，即该电阻在零序网中占主导地位。导地位。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计

16、算厂用电保护配置及整定计算 高压侧单相接地零序电流保护则任一点单相金属性接地短路时，接地电流均约为则任一点单相金属性接地短路时，接地电流均约为 由此可见，单相接地短路时，电流很大，保护应动由此可见，单相接地短路时，电流很大，保护应动作于跳闸。作于跳闸。 零序过电流保护的定值应从高压厂用电系统的最末零序过电流保护的定值应从高压厂用电系统的最末一级起逐级往上配合。通常，最末一级的保护动作值可一级起逐级往上配合。通常，最末一级的保护动作值可整定为整定为1OA1OA，瞬时动作。，瞬时动作。4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 低压侧中性点零序电流保护(1)(1)躲过正常运

17、行时变压器中性线上流过的最大不平衡躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡电流，按经验此电流一般不应超过低压线圈额定电流的电流，按经验此电流一般不应超过低压线圈额定电流的25%25%， 即即 3Idz= Kk (0.25le)(2)(2)与下一级元件保护的动作电流相配合。与下一级元件保护的动作电流相配合。 1)1)当低压厂用变压器低压侧有分支线时，与分支线当低压厂用变压器低压侧有分支线时，与分支线零序保护相配合，即：零序保护相配合，即：4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 低压侧中性点零序电流保护2)2)当低压厂用变压器无分支线时，且所带低压电动机和当低压厂用

18、变压器无分支线时，且所带低压电动机和馈线上装有零序过流保护的，则与所带负荷的零序过流馈线上装有零序过流保护的，则与所带负荷的零序过流保护相配合，躲过所带负荷最大的零序保护动作电流，保护相配合，躲过所带负荷最大的零序保护动作电流，即：即：3)3)当低压厂用变压器无分支线时，且所带负荷上没有装当低压厂用变压器无分支线时，且所带负荷上没有装设零序过流保护的，则与所带负荷的电流速断保护相配设零序过流保护的，则与所带负荷的电流速断保护相配合，躲过所带负荷的速断保护动作电流，即：合，躲过所带负荷的速断保护动作电流，即：4 4 低压低压 厂用电保护配置及整定计算厂用电保护配置及整定计算 低压侧中性点零序电流

19、保护当无厂用分支线时，低压厂用变压器零序保护应比下一当无厂用分支线时，低压厂用变压器零序保护应比下一级电动机和馈线的零序保护最大动作时限大一个时限级级电动机和馈线的零序保护最大动作时限大一个时限级差。当电动机发生接地短路时，熔断器的熔断时间一般差。当电动机发生接地短路时，熔断器的熔断时间一般约为约为0.2-0.3s0.2-0.3s，保护装置的动作时限选用，保护装置的动作时限选用0.7s0.7s。如果熔。如果熔断器的熔断时间大于断器的熔断时间大于0.2-0.3s0.2-0.3s，则应根据具体情况整定。，则应根据具体情况整定。如有厂用分支时，低厂变低压侧中性线上的零序电流保如有厂用分支时，低厂变低

20、压侧中性线上的零序电流保护动作时间应较厂用分支线上保护的动作时限大一个时护动作时间应较厂用分支线上保护的动作时限大一个时限级差。对于使用空气开关的电动机，应严格按照厂家限级差。对于使用空气开关的电动机，应严格按照厂家说明书的要求进行时间配合，说明书的要求进行时间配合，t t选选0.5s0.5s。 按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上单相接按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上单相接地短路时校验地短路时校验灵敏系数灵敏系数，应不小于，应不小于1.51.5。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 案例一简要经过：简要经过：20152015年年1 1月月9 9日日13:37:1713:37:17，某电厂

21、，某电厂1 1号机脱硫号机脱硫运行盘面发报警信号，运行盘面发报警信号，DCSDCS画面显示画面显示1 1号吸收塔号吸收塔A A、B B、C C、D D四台浆液循环泵减速箱润滑油泵、四台浆液循环泵减速箱润滑油泵、1 1号吸收塔号吸收塔B B、D D浆液浆液循环泵跳闸。脱硫运行值班员立即启动循环泵跳闸。脱硫运行值班员立即启动A A浆液循环泵，浆液循环泵，但在开启但在开启A A浆液循环泵电动入口门过程中，浆液循环泵电动入口门过程中，13:4213:42：21 121 1号锅炉号锅炉MFTMFT动作，机组跳闸。首出信号为动作，机组跳闸。首出信号为1 1号吸收塔号吸收塔A A、B B、C C、D D四台

22、浆液循环泵全停。四台浆液循环泵全停。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 案例一5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 案例一原因分析：原因分析： 1 1）1 1号吸收塔号吸收塔D D搅拌器电机接地故障，综保搅拌器电机接地故障，综保装置无零序保护功能，造成装置无零序保护功能，造成380V380V脱硫保安脱硫保安MCC AMCC A段母线段母线工作电源开关越级跳闸工作电源开关越级跳闸, ,导致四台浆液循环泵全停。导致四台浆液循环泵全停。2 2）1 1号吸收塔号吸收塔A A、B B、C C、D D浆液循环泵减速箱润滑油泵为同浆液循环泵减速箱润滑油泵为同一段母线供电，在一段母线供电，在380V380V脱硫保安

23、脱硫保安MCC AMCC A段母线备用电源段母线备用电源投入后，由于综保装置无自启动功能，造成减速箱润滑投入后，由于综保装置无自启动功能，造成减速箱润滑油泵未能启动。后续处置不够及时，恢复过程较长导致油泵未能启动。后续处置不够及时，恢复过程较长导致锅炉锅炉MFTMFT动作。动作。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 案例一处理建议：处理建议：1 1）立即将）立即将1 1号吸收塔号吸收塔B B浆液循环泵减速箱润浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安滑油泵电源由脱硫保安MCC AMCC A段移至脱硫段移至脱硫PC APC A段，将段，将2 2号号吸收塔吸收塔B B浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安

24、浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安MCC MCC B B段移至脱硫段移至脱硫PC BPC B段，以提高润滑油泵供电可靠性。段，以提高润滑油泵供电可靠性。2 2）对现有脱硫系统的综保装置进行更换升级，包括加装零对现有脱硫系统的综保装置进行更换升级，包括加装零序保护和自启动功能。序保护和自启动功能。3 3）及时改进供电方式，将四台）及时改进供电方式，将四台浆液循环泵、四台浆液循环泵减速箱润滑油泵浆液循环泵、四台浆液循环泵减速箱润滑油泵2:22:2分段分段接线、加装接线、加装UPSUPS柜。柜。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 案例二事故经过：事故经过：（1 1）20102010年年2 2月月1

25、818日日10:4010:40分，化学分，化学2 2号清水号清水泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，但用变联动成功，但2 2秒后也被零序保护动作切除。秒后也被零序保护动作切除。（2 2）20092009年年6 6月月2222日日2323时，化学时，化学3 3号生水泵故障，引起号生水泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，但马上被过流保护切除。但马上被过流保护切除。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 案例二事故原因：事故原因：（1 1）查找故障原因时发现

26、电机热继电器未）查找故障原因时发现电机热继电器未动作、熔断器接地相熔断其他两相未熔断；真正原因为动作、熔断器接地相熔断其他两相未熔断；真正原因为2 2号清水泵电机电源电缆单相绝缘破损与电缆管接地引号清水泵电机电源电缆单相绝缘破损与电缆管接地引起。起。 （2 2）查找故障原因时发现电机热继电器可能动作但接）查找故障原因时发现电机热继电器可能动作但接触器粘死、熔断器接地相熔断其他两相未熔断，但其刀触器粘死、熔断器接地相熔断其他两相未熔断，但其刀熔开关着火引起相间短路致使过流动作。真正原因为熔开关着火引起相间短路致使过流动作。真正原因为3 3号生水泵电机由于电机振动与接线合摩擦，引起单相绝号生水泵电

27、机由于电机振动与接线合摩擦，引起单相绝缘受损接地引起。缘受损接地引起。5 5 越级跳闸案例越级跳闸案例 案例二原因分析：原因分析：该厂低压厂用段开关由该厂低压厂用段开关由DW914DW914型型AHAH开关和刀开关和刀熔开关两种。熔开关两种。AHAH开关用于控制大功率重要用电负荷，开开关用于控制大功率重要用电负荷，开关自身带有短路、过流、接地等保护；刀熔开关用于控关自身带有短路、过流、接地等保护；刀熔开关用于控制小用电负荷，它配有制小用电负荷，它配有20-300A20-300A熔断器，熔断器，100A100A以下配以下配RTORTO型，大于型，大于100A100A配配NTONTO型。型。 该厂化学变设有零序保护，零序保护继电器型号为该厂化学变设有零序保护，零序保护继电器型号为BL-4/5BL-4/5，变流比为，变流比为15