大功率冷卻水泵保護(hù)配置及整定計(jì)算淺析

唐可偉

(攀枝花攀鋼設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川攀枝花 617023)

大功率冷卻水泵保護(hù)配置及整定計(jì)算淺析

唐可偉

(攀枝花攀鋼設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川攀枝花 617023)

大功率冷卻水泵具有起動(dòng)條件嚴(yán)重,起動(dòng)難度大,運(yùn)行過程復(fù)雜等特點(diǎn),且運(yùn)行過程中易發(fā)生相間短路故障、單相接地故障及失電故障。本文以功率為2000kW的電爐冷卻水泵保護(hù)配置為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合工程實(shí)例,對大功率冷卻水泵的保護(hù)做初步探究。

大功率冷卻水泵 保護(hù)配置 整定計(jì)算

1 前言

在冶金行業(yè)的電爐冶煉過程中，一般會(huì)采用很多大功率冷卻水泵電機(jī)來完成冶煉過程中的冷卻工作。這些水泵如果突然斷電會(huì)燒壞爐壁、爐殼、風(fēng)口、渣口和鐵口水套等設(shè)備，使生產(chǎn)造成重大損失，甚至危及現(xiàn)場工作人員的生命安全。但是，由于大功率水泵起動(dòng)條件嚴(yán)重，起動(dòng)難度大，運(yùn)行過程復(fù)雜，且運(yùn)行過程中易發(fā)生各種故障，如：相間短路故障、單相接地故障及失電故障等，所以必須裝設(shè)必要的保護(hù)。

通常，大功率冷卻水泵的保護(hù)需裝設(shè)相間短路保護(hù)、單相接地保護(hù)、低電壓保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)。

相間短路保護(hù)應(yīng)采用以下方式：

(1)電流速斷保護(hù)：宜采用兩相式，可以用GL型繼電器構(gòu)成兩相不完全星型連接方式；對于容量相對較小的水泵，也可以采用兩相一繼電器接線。(2)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：用于功率為2000kW及以上或功率小于，h5J/O1{3fZG電力自動(dòng)化，變電檢修，繼電保護(hù)，遠(yuǎn)動(dòng)通信，電力技術(shù)，高壓試驗(yàn)，輸電線路，變電運(yùn)行，整定計(jì)算，規(guī)章規(guī)程，電力論壇，電力技術(shù)，高壓實(shí)驗(yàn)，電網(wǎng)，供電局，供電公司，電業(yè)局或或2000kW裝設(shè)速斷保護(hù)不能滿足靈敏度要求的水泵。一般采用三相式，對于功率小于5000kW的水泵，可以采用兩相式。

動(dòng)作電流按躲過電動(dòng)機(jī)的最大啟動(dòng)電流來整定，相間短路保護(hù)裝置應(yīng)無時(shí)限動(dòng)作于跳閘。

單相接地保護(hù)：

當(dāng)接地電流(自然接地電流)大于5A時(shí)，裝設(shè)單相接地保護(hù)，保護(hù)裝置由零序電流互感器及電流繼電器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)接地電流＞10A時(shí)，保護(hù)裝置動(dòng)作于跳閘；當(dāng)單相接地電流為≤10A時(shí)，動(dòng)作于跳閘或信號(hào)。當(dāng)保護(hù)裝置靈敏性不夠時(shí)，允許帶短時(shí)限(0.5～1s)動(dòng)作于跳閘。

低電壓保護(hù)，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘：

(1)用于電源電壓短時(shí)降低或中斷時(shí)，不需要自起的水泵，或?yàn)楸ＷC重要水泵的自起需斷電的次要水泵，或者在冶煉中不允許自起的水泵。電壓繼電器按60%-70%Ued整定，動(dòng)作時(shí)間取0.5s。(2)需要自起但根據(jù)保安條件在電源電壓長時(shí)間消失后需從電網(wǎng)自動(dòng)斷開的水泵，電壓繼電器按30%-50%Ued整定，動(dòng)作時(shí)間取5-10s。

過負(fù)荷保護(hù)：

(1)用于生產(chǎn)中易發(fā)生過負(fù)荷的水泵，保護(hù)裝置應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)、跳閘或自動(dòng)減載。(2)用于起動(dòng)或自起動(dòng)條件嚴(yán)重(直接起動(dòng)時(shí)間≥20s)的水泵，需防止起動(dòng)時(shí)間過長，保護(hù)裝置應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘，時(shí)限避開水泵的起動(dòng)時(shí)間，若負(fù)荷為沖擊負(fù)荷時(shí)，需避開水泵允許生產(chǎn)過程中短時(shí)沖擊負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間，一般取10-16s。

動(dòng)作電流按躲過電水泵最大起動(dòng)電流整定，也可利用速斷保護(hù)的反時(shí)限過電流裝置實(shí)現(xiàn)。

2 水泵保護(hù)原理圖(圖1)

圖1 功率≥2000kW水泵的保護(hù)原理圖

3 工程實(shí)例

瑞鋼工業(yè)有限公司電爐冷卻水泵功率為2000kW，選用電流互感器變比為200/5，保護(hù)裝置采用THINKBOY電機(jī)保護(hù)裝置。電爐冷卻水泵保護(hù)采用相間短路保護(hù)(電流速斷保護(hù))、過負(fù)荷保護(hù)、低電壓保護(hù)及單相接地保護(hù)共計(jì)四種保護(hù)。

其中相間短路保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)及低電壓保護(hù)動(dòng)作于跳閘；單相接地保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)。

表1 水泵基本參數(shù)表

4 保護(hù)整定值計(jì)算

4.1 計(jì)算條件

上級(jí)變電所變壓器單臺(tái)分列運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)短路容量683.65MVA，穩(wěn)態(tài)短路電流有效值為10.54kA，短路延續(xù)時(shí)間0.2s，假想時(shí)間0.25s；變壓器兩臺(tái)并列運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)短路容量為1080.1MVA，穩(wěn)態(tài)短路電流有效值為17.65kA，短路延續(xù)時(shí)間0.2s，假想時(shí)間0.25s。

4.2 水泵參數(shù)(表1)

4.3 水泵啟動(dòng)的繼電保護(hù)整定計(jì)算

4.3.1 電流速斷保護(hù)

采用GL型繼電器，以躲過水泵的起動(dòng)電流為計(jì)算條件，保護(hù)裝置靈敏系數(shù)按最小運(yùn)行方式時(shí)水泵端子上的兩相次暫態(tài)短路電流校驗(yàn)，保護(hù)無時(shí)限動(dòng)作于跳閘。

電流速斷保護(hù)整定值為：37.9A，0S，跳閘。

4.3.2 過負(fù)荷保護(hù)

以躲過電動(dòng)機(jī)的額定電流為計(jì)算條件，保護(hù)裝置時(shí)限以按10倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間來整定。

瞬時(shí)動(dòng)作電流倍數(shù)=瞬時(shí)電流/動(dòng)作電流整定值

取反時(shí)限(Norm)曲線，tset=1.8，10倍動(dòng)作電流下動(dòng)作時(shí)間：

過負(fù)荷保護(hù)整定值為：5.5A，2倍，18s，跳閘。

4.3.3 低電壓保護(hù)

根據(jù)工藝生產(chǎn)過程，電爐冷卻水泵不需要自起動(dòng)，整定應(yīng)躲過最小運(yùn)行電壓。

低電壓保護(hù)整定為：70V，0.5s，跳閘。

4.3.4 單相接地保護(hù)

選取單相接地保護(hù)整定為：5A(一次值)，0.1s，報(bào)警。