基于ETAP軟件的反時(shí)限定值分析

王新憲，張志剛，王立新，杜文亮，張建信，萬永濤

（1.中國石油工程建設(shè)有限公司華北分公司，河北 任丘062552；2.華北油田電力分公司，河北 任丘062552）

反時(shí)限保護(hù)特性與電機(jī)等負(fù)載的故障特性相似，反時(shí)限保護(hù)動作時(shí)間與故障電流的大小相關(guān)，電流越大動作時(shí)間越短，反之故障電流小，動作時(shí)間則長，區(qū)內(nèi)平均動作時(shí)間減小，保護(hù)選擇性上優(yōu)于階梯形折線的定時(shí)限保護(hù)。

但各種反時(shí)限曲線形狀、陡度不直觀，在保護(hù)定值整定計(jì)算、現(xiàn)場調(diào)試時(shí)容易出現(xiàn)一些問題。

本文結(jié)合某高壓電機(jī)起動時(shí)發(fā)生過流保護(hù)跳閘案例，通過定值校核，采用發(fā)輸電、供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、模擬、運(yùn)行的分析平臺——ETAP軟件進(jìn)行定值配合檢查，找到了問題根源。

1 故障概況

某6 kV 450 kW 高壓電機(jī)，繼電保護(hù)裝置為某公司REF542plus[1]產(chǎn)品。

電機(jī)在電氣調(diào)試工作完成后，進(jìn)行電機(jī)送電啟動時(shí)，高壓柜斷路器跳閘，保護(hù)裝置顯示過流保護(hù)動作。

對有關(guān)一次、二次設(shè)備檢查、試驗(yàn)，沒有發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)一步對保護(hù)定值分析。

核對保護(hù)定值通知單與REF542plus 裝置整定值，電機(jī)設(shè)置了速斷、過流反時(shí)限、低電壓等保護(hù)，其中反時(shí)限曲線類型定值通知單要求為長延時(shí)反時(shí)限，裝置實(shí)際設(shè)置為一般反時(shí)限，按照DL/T 584—2017《3 kV～110 kV 電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程》進(jìn)行保護(hù)定值校核。

2 定值核算過程

電機(jī)電流保護(hù)為速斷和反時(shí)限過流，主要考慮定時(shí)限過電流保護(hù)的動作時(shí)限是固定的，不能隨著故障電流做出自適應(yīng)調(diào)整，但是反時(shí)限過流保護(hù)當(dāng)故障電流較小時(shí)反而延長了動作時(shí)間，所以采用速斷和反時(shí)限過流保護(hù)相結(jié)合，速斷為主保護(hù)，反時(shí)限過流作后備保護(hù)，比采用速斷和過流均為定時(shí)限保護(hù)性能優(yōu)越。

相關(guān)定值核算過程[2]：

速斷電流定值：按躲過電機(jī)最大啟動電流整定。

式中：Krel為可靠系數(shù)，取值為1.5；Kst為電機(jī)啟動電流與額定電流倍數(shù)取值為7；Ie為電機(jī)額定電流，52.2 A；nTA為電流互感器變比，75/1。

速斷時(shí)間定值為0 s。

速斷靈敏度校驗(yàn)：按電機(jī)接線口最小兩相短路條件校驗(yàn)。

REF542plus 保護(hù)裝置內(nèi)置4 種反時(shí)限曲線：一般反時(shí)限、極反時(shí)限、甚反時(shí)限、長延時(shí)反時(shí)限，綜合考慮各種情況，選擇長延時(shí)反時(shí)限。

根據(jù)相關(guān)資料，IEC長延時(shí)反時(shí)限公式為：

式中：t為動作時(shí)間；TMS為時(shí)間調(diào)節(jié)因子；I為故障電流；Ip2為反時(shí)限動作電流。

動作電流定值：按躲過正常運(yùn)行時(shí)電機(jī)最大負(fù)荷電流整定。

式中：Krel為可靠系數(shù)，1.2；Ie為電機(jī)額定電流，52.2 A。

時(shí)間調(diào)節(jié)因子：按躲過電機(jī)的啟動時(shí)間7 s 整定。

3 ETAP保護(hù)調(diào)試

將上述數(shù)據(jù)輸入ETAP軟件進(jìn)行定值配合檢查，ETAP軟件在國內(nèi)外電氣領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛，可以進(jìn)行短路計(jì)算、電機(jī)啟動分析、繼電保護(hù)配合等工作，功能很強(qiáng)大。

ETAP檢查結(jié)果如圖1所示，可見定值計(jì)算和反時(shí)限曲線選擇沒有問題。

圖1 長延時(shí)反時(shí)限曲線

再把長延時(shí)反時(shí)限改為一般反時(shí)限，用ETAP檢查結(jié)果如圖2 所示，可見反時(shí)限曲線和電機(jī)起動電流曲線交叉，起動時(shí)跳閘是必然的。

根源找到了，現(xiàn)場調(diào)試人員將REF542plus反時(shí)限類型由一般反時(shí)限改為長延時(shí)反時(shí)限，電機(jī)送電起動成功。

圖2 一般反時(shí)限曲線

4 結(jié)束語

本次故障可見，同樣數(shù)值的動作電流和時(shí)間調(diào)整因子，不同反時(shí)限類型保護(hù)曲線差別很大，不論是繼電保護(hù)定值整定計(jì)算人員還是現(xiàn)場調(diào)試人員，都必須引起高度重視。