电动机综合保护整定原则

电动机综合保护整定原则
1、差动电流速断保护
按躲过电动机空载投入时最大暂态电流引起的不平衡电流最大外部以及短路时的不平衡电流整定整定
一般取： Idz=KIe/n
式中：Idz：差电流速断的动作电流
Ie：电动机的额定电流
K：一般取6~12
2、纵差保护
1） 纵差保护最小动作电流的整定 最小动作电流应大于电动机启动过程中时的不平衡电流
Idz.min=KKΔmIe/n
式中： Ie：电动机的额定电流
n：电流互感器的变比
KK：可靠系数，取3~4
Δm：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，一般取0.1
在工程实用整定计算中可选取Idz.min=（0.3~0.6）Ie/n。
2）比率制动系数K 按最大外部短路电流下差动保护不误动的条件，计算最大制动系数
K =KKKfzq Ktx Kc
式中： Ktx：电流互感器的同型系数，Ktx=0.5
KK：可靠系数，取2~3
Kc：电流互感器的比误差，取0.1
Kfzq：非周期分量系数，取1.5~2.0
计算值Kmax=0.3，但考虑电流互感器的饱和和暂态特性畸变的影响，在工程实用整定计算中可选取K=0.5~1.0
3、相电流速断保护
1）速断动作电流高值Isdg
Isdg = Kk / Ist
式中，Ist：电动机启动电流（A）
Kk：可靠系数，可取Kk = 1.3
2）速断电流低值Isdd
Isdd可取0.7~0.8Isdg，一般取0.7Isdg
3）速断动作时间tsd
当电动机回路用真空开关或少油开关做出口时，取tsd =0.06s，当电动机回路用FC做出口时，应适当延时以保证熔丝熔断早于速断保护。
4、电动机启动时间tqd
按电动机的实际启动时间并留有一定裕度整定，可取tqd =1.2倍实际启动时间。
5、负序过流保护
1）负序动作电流I2dz
I2dz按躲过正常运行时允许的负序电流整定
一般地，
保护断相和反相等严重不平衡时，可取I2dz =（0.6~0.8）Ie
作为灵敏的不平衡保护时，可取I2dz =（0.2~0.4）Ie
2）负序动作时间常数T2
在母线二相短路时，电动机回路有很大的负序电流存在，因此，T2应整定为大于外部两相短路的最长切除时间。在FC回路中，应躲过不对称短路时熔丝熔断，即负序保护不能抢在熔丝熔断前动作。
3) 设定两段定时限保护
6、接地保护
保护装置的一次动作电流，按躲过被保护分支外部单相接地故障时，从被保护元件流出的电容电流及按最小灵敏系数1.25整定
Idz ≥Kk Icx
Idz ≤(Ic∑-Icx)/1.25
式中： Icx：被保护线路外部发生单相接地故障时，从被保护元件流出的电容电流
Ic∑：电网的总单相接地电容电流
Kk：可靠系数，可取Kk=4~5
7、过热保护
过热保护涉及发热时间常数Tfr和散热时间Tsr二个定值。
1）发热时间常数Tfr
发热时间常数Tfr应由电动机制造厂提供，若制造厂没有提供该值，则可按下列方法之一进行估算。
A 由制造厂提供的电动机过负荷能力数据进行估算
如在X倍过负荷时允许运行t秒，则可得，
Tfr =（X2-1.052）t
若有若干组过负荷能力数据，则取算出得Tfr值中最小者。
B 若已知电动机的温升值和电流密度，可用下式估算Tfr值：
Tfr =（150×θe）×（θM /θe -1）/（1.05×Je2）
式中，θe：电动机定子绕组额定温升
θM：电动机所采用绝缘材料的极限温升
Je ：定子绕组额定电流密度
例如：电动机采用B级绝缘，其极限温升θM =80℃，电动机定子绕组额定温升θe =45℃，定子绕组额定电流密度Je =3.5A/mm2，则：
Tfr ={（150×45）/（1.05×3.52）}×（80/45-1）=408（s）
C 由电动机启动电流下的定子温升决定发热时间常数
Tfr =（θ×Ist2×tst）/θ1st
式中，θ：电动机额定连续运行时的稳定温升
Ist ：电动机启动电流倍数
tst ：电动机启动时间
θ1st t：电动机启动时间的定子绕组温升
D 根据电动机运行规程估算Tfr值
例如：某电动机规定从冷态启动到满转速的连续启动次数不超过两次，又已知该电动机的启动电流倍数Ist和启动时间tst，则：
Tfr ≤2（Ist2-1.052）tst
2) 散热时间Tsr
按电动机过热后冷却至常态所需时间整定。
8、电动机过热禁止再启动保护
过热闭锁值θb按电动机再正常启动成功为原则整定，一般可取θb=0.5。
9、长启动保护
长启动保护涉及电动机额定启动电流Iqde 和电动机允许堵转时间tyd二个定值。
1）电动机额定启动电流Iqde
取电动机再额定工况下启动时的启动电流（A）。
2）电动机允许堵转时间tyd
取电动机最长安全堵转时间（S）。
10、正序过流保护
正序过流保护涉及正序过流动作电流I1g1 和正序过流动作时间t1g1二个定值。

1）正序过流动作电流I1gl
一般可取I1gl=（1.5~2.0）Ie
2）正序过流动作时间t1gl
一般可取t1gl=（1.5~2.0）tyd
11、低电压保护
1） 按切除不重要电动机的条件整定
低电压动作值：
对中温中压电厂 Udz=60~65% Ue
对高温高压电厂 Udz=65~70%
为了保护重要电动机的自起动，采用最小时限 t=0.5S
2) 按躲过保证电动机自起动时供电母线的最小允许电压，并计入可靠系数及电压继电器的返回系数
对中温中压电厂 Udz=(60~65%)Ue/(KKKf) 一般取40%Ue
对高温高压电厂 Udz=(65~70%)Ue/(KKKf) 一般取45%Ue
按保证技术安全及工艺过程特点的条件整定，时限足够大，只有当电压长期下降或消失才断开电动机 一般取： t=9S


变压器综合保护整定原则
1、差动电流速断保护
按躲过变压器空载投入时励磁涌流和外部短路时流入保护的最大不平衡电流整定
一般取： Idz=KIe/n
式中：Idz：差电流速断的动作电流
Ie：变压器的额定电流
K：倍数 6300KVA及以下 7~12
6300~31500KVA 4.5~7.0
40000~120000KVA 3.0~6.0
120000KVA 2.0~5.0
2、纵差保护
1） 纵差保护最小动作电流的整定 最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流
Idz.min=KK(Kc+ΔU+Δm)Ie/n
式中： Ie：变压器的额定电流
n：电流互感器的变比
KK：可靠系数，取1.3~1.5
Kc：电流互感器的比误差，10P型取0.03×2，5P型和TP型取0.01×2
ΔU：变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值
Δm：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，一般取0.05
在工程实用整定计算中可选取Idz.min=（0.3~0.5）Ie/n。
2） 比率制动系数K的整定
纵差保护的动作电流应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。
Ibph=(Kfzq Ktx Kc+ΔU+Δm)IK.max/n
式中： Ktx：电流互感器的同型系数，Ktx=1.0
IK.max：外部短路时，最大穿越短路电流周期分量
Kfzq：非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5~2.0。
ΔU：变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值
Δm：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，一般取0.05
KK：可靠系数，取1.3~1.5
差动保护的动作电流
Idz.max =KK Ibph.max
最大制动系数
Kmax= Idz.max/ Izd.max
当Izd.max=IK.max时，Kmax= KK Ibph.max / IK.max
式中： IK.max：最大短路电流
在工程实用整定计算中可选取K=0.3~1.0
3） 二次谐波制动比的整定
一般取：15%~20%
4） 涌流间断角整定
闭锁角可取： 60°~70°
3、零序差动保护
当采用比率制动差动保护，与纵差保护相同。ΔU=0。当采用不带比率制动差动保护整定。
1） 按躲过外部单相接地短路时的不平衡电流整定
Idz.0= KK(Kfzq Ktx Kc+Δm)3I0.max/n
式中： Idz.0：零序差动保护动作电流
Ktx互感器的同型系数，同型时取0.5，不同型时取1.0
KK：可靠系数，取1.3~1.5
Kc：电流互感器的比误差，取0.1
Kfzq：非周期分量系数，两侧同为TP级电流互感器取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5~2.0。
Δm：由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，一般取0.05
3I0.max：保护区外部最大单相或两相短路零序电流的三倍
2） 按躲过外部三相短路时不平衡电流整定
Idz.0= KKKfzq Ktx Kc×IK.max/n
式中： Ktx互感器的同型系数，同型时取0.5，不同型时取1.0
KK：可靠系数，取1.3~1.5
Kc：电流互感器的比误差，取0.1
Kfzq：非周期分量系数，电流互感器同型取1.0，两侧同为P级电流互感器取1.5~2.0。
IK.max：外部最大三相短路电流
3）按躲过励磁涌流产生的零序不平衡电流整定 指穿越性电流
一般取： Idz.0=（0.3~0.4）Ie/n
按零序差动保护区内发生金属性接地短路校验灵敏系数
4、电流速断保护定值计算：
1）按躲变压器低压侧母线三相短路电流整定
Idz.gl≥(KkKjx/Kf)×Kzq×(Ie/n)
Kk：可靠系数，取1.2~1.3；
Kf：返回系数，取0.8~0.95；
Kzq：负荷自起动系数，取1.2~1.5；
Kjx：接线系数
n：电流互感器变化
2）按躲过分支线上需要自起动的电动机的最大起动电流之和，即
Idz.gl = (KkKjx/Kf)×Kzqd×(Ie/n)
Kk：可靠系数，取
Kzq：需要自起动的全部电动机再自起动时所引起的过电流倍数，可近似按前式求出。
3）按灵敏度进行校验：
Klm = I(2)d.min/ Idz.gl(n)
I(2)d.min:变压器低压侧故障时的最小两相短路电流；
Klm:变压器低压侧故障时的灵敏度，一般
定时限过电流保护的动作时间整定：
tfz:低压断路器动作时间；
tdz = tfz.max + △t
动作时间应比上一级定时限过电流保护的动作时间小一个时间差（取△t=0.5S）。通常低压短路器动作切故障时间都在0.1S左右，故过电流动作时间应大于0.5~0.8S。
△t:时间级差，取△t=0.5S
5、低压侧零序过电流保护的整定计算
1）按躲过正常运行时变压器低压侧中性线上流过的最大不平衡电流
Idz = Kk(0.25Ie)
Kk：可靠系数，取为1.2；
Ie：变压器额定电流
2）按与相邻元件保护的动作电流相配合
a) 当低压厂用变无分支线时，与低压电动机相间保护配合
Idz = Kk KphKqdIe
Kk:可靠系数，取为1.2;
Kph:配合系数，取为1.1;
Kqd:自起动系数（电动机起动电流倍数），取5
Ie:最大电动机的额定电流
b) 当低压厂用变有分支线时，与厂用分支线上的零序保护配合：
Idz = KphKqd.fz
Kph:配合系数，取为1.1;
Kqd.fz:厂用分支线上零序保护的动作电流
c)灵敏度校验：
Klm = I(1)d.min/ Idz
I(1)d.min:最小运行方式下，厂用变压器低压侧母线上发生单相接地短路时，流经变压器中性线电流互感器的电流值
要求：Klm 1.5~2
d)低压侧零序保护动作时间整定：
按与低压侧速断保护配合，
Tgldz = t0.4/sddz+△T
6、高压侧过负荷保护IG
对称过负荷保护的动作电流，按躲过额定电流整定
Idz = Kk/KF×(Ie/n)
式中，I2:低压变压器的负序电流
Kk:可靠系数，采用1.05
KF:返回系数，采用0.85
Ie/n:保护安装侧的额定电流
7、负序过流保护
1)负序动作电流I2dz
I2dz按躲过正常运行时允许的负序电流整定（如母线电压不对称可产生负序电流）。
一般地，
保护断相和反相等严重不平衡时，可取I2dz = (0.8~1.0) Ie
作为灵敏的不平衡保护时，可取I2dz = (0.2~0.4) Ie
2)负序动作时间常数T2
在母线二相短路时，电动机回路有很大的负序电流存在，因此，T2应整定为大于外部两相短路的最长切除时间。在FC回路中，应躲过不对称短路时熔丝熔断，即负序保护不能抢在熔丝熔断前动作。

厂用分支综合保护整定原则
1、定时限电流速断保护
1） 电流动作值Idz
按躲过相邻元件末端最大三相短路电流或相邻元件电流速断保护的动作电流配合，按两个条件中较大整定
Idz = Kk Kjx Id.max(3) / n
式中， Kk：可靠系数，可取Kk=1.2~1.5
Id.max(3)：最大运行方式下相邻元件末端三相短路稳态电流
Kjx：接线系数，接于相电流时取1，接于相电流差时取√3
n：电流互感器变比
2）速断动作时间tsd 应较相邻元件电流速断保护大一个时限
一般取：0.5~0.7S
3) 灵敏系数校验
在线路末端发生短路时 Km= Id.min(2)/ Idz
2、过电流保护
1） 电流动作值Idz
按躲过厂用变压器或分支线上需要自起动的电动机最大起动电流之和来整定
Idz=KK×Kzq×Ie
Kzq=1/(Ud%/100+ Se/ Kqd Sd∑)
式中： KK：可靠系数，取为1.2
Ie：厂用变压器或分支线上的额定电流
Kzq：需要自起动的全部电动机在自起动时所引起的过电流倍数
Ud%：变压器的百分阻抗值
Sd∑：需要自起动的全部电动机总容量（KVA）
Se：变压器的额定容量（KVA）
Kqd：电动机起动时的电流倍数，一般取5
2) 灵敏系数校验
在线路末端发生短路时 Km= Id.min(2)/ Idz
3、过负荷保护 按额定负荷电流整定
Idz = KkIe / n KF
式中， Kk：可靠系数，可取Kk=1.1~1.2
Ie：厂用变压器或分支线上额定电流
n：电流互感器变比
KF:返回系数，采用0.85
4、接地保护
保护装置的一次动作电流，按躲过被保护分支外部单相接地故障时，从被保护元件流出的电容电流及按最小灵敏系数1.25整定
Idz ≥Kk Icx
Idz ≤(Ic∑-Icx)/1.25
式中： Icx：被保护线路外部发生单相接地故障时，从被保护元件流出的电容电流
Ic∑：电网的总单相接地电容电流
Kk：可靠系数，可取Kk=4~5