摘要：隨著冶金企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大,原有繼電保護定值可能無法保證可靠性，需要進行校驗,由此帶來龐大的工作量,而借助工程軟件可以極大提高整定效率和質(zhì)量。對具體工程實例進行繼電保護定值計算和校驗,并利用ETAP進行保護曲線配合分析。實際運行效果表明,借助ETAP能快速準確地輸出TCC曲線,定值及曲線,可以極大地提高校驗效率和質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：繼電保護，ETAP，定值校驗，保護配合

　　概述：在冶金企業(yè)中，隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，供電系統(tǒng)短路容量、電源關(guān)系都發(fā)生了變化，有可能影響到原有繼電保護定值的準確性。為此，冶金企業(yè)需要對廠內(nèi)變電所、發(fā)電站的電氣設(shè)備及線路的繼電保護定值校核，使其滿足選擇性、速動性、靈敏性及可靠性的要求。

　　ETAP軟件是一款功能全面的電氣分析計算軟件，可以完成電氣系統(tǒng)的建模、仿真計算以及結(jié)果分析等工作。由于其簡潔的建模方式、全面的數(shù)據(jù)集成、直觀的結(jié)果展示以及豐富多樣的輸出報告等特點，ETAP軟件廣泛應用在工業(yè)企業(yè)電氣系統(tǒng)建模仿真計算領(lǐng)域。

　　電力論文投稿刊物：《中國電業(yè)》(月刊)創(chuàng)刊于1950年，由中國電力報社主辦。報道電力工業(yè)的重大事件以及電力行業(yè)在政策與體制、投資與融資、基本建設(shè)、企業(yè)管理和經(jīng)營、杰出人物、農(nóng)村電氣化、世界各國電力發(fā)展等多方面的理論研究和工作實踐。內(nèi)容豐富，設(shè)計和制作精美。

　　計算模型

　　綜保計算模型的選擇

　　針對電流速斷、定時限過電流保護，國內(nèi)外的綜保廠家均采用“門檻”原則，動作原理是一致的。因此不同模型的選用，對計算結(jié)果無影響。可根據(jù)現(xiàn)場實際設(shè)置的保護功能，選擇保護裝置模型。

　　異步電動機的啟動曲線和過熱曲線

　　在電動機的啟動瞬間，轉(zhuǎn)子因慣性還未轉(zhuǎn)動起來，旋轉(zhuǎn)磁場以最大的切割速度(同步轉(zhuǎn)速)切割轉(zhuǎn)子繞組，使轉(zhuǎn)子繞組感應起可能達到的最高的電動勢，因而，在轉(zhuǎn)子導體中流過很大的電流，這個電流產(chǎn)生抵消定子磁場的磁能。定子為了維護與該時電源電壓相適應的原有磁通，遂自動增加電流。因為此時轉(zhuǎn)子的電流很大，故定子電流也增得很大，甚至高達額定電流的4~7倍。

　　隨著電動機轉(zhuǎn)速增高，定子磁場切割轉(zhuǎn)子導體的速度減小，轉(zhuǎn)子導體中感應電動勢減小，轉(zhuǎn)子導體中的電流也減小，于是定子電流中用來抵消轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁通影響的那部分電流也減小，所以定子電流就從大變到小，直到正常運行電流。

　　起動電流最大值出現(xiàn)在電機接通電源后的0.02s以內(nèi)，隨著時間的推移按指數(shù)規(guī)律衰減，衰減速度與電機的時間常數(shù)有關(guān)。本文采用靜態(tài)電機起動模型與電動機保護進行配合，能夠滿足工程計算的需要。

　　ta——電動機的啟動時間;

　　tp——電動機啟動峰值電流時間;

　　Ie——電動機額定電流;

　　Ia——電動機啟動電流;

　　Ip——電動機啟動峰值電流(堵轉(zhuǎn)電流)。

　　保護定值校驗

　　在冶金企業(yè)內(nèi)部，電氣設(shè)備的種類與數(shù)量繁多，不可能也沒有必要對每臺設(shè)備回路都進行校驗，可以僅針對相同類型、容量，且電源來自同一段母線、繼電保護定值相同的設(shè)備作為典型回路進行校驗，其它設(shè)備回路定值可參照此回路進行調(diào)整。

　　搭建繼電保護模型

　　由于企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，內(nèi)部電網(wǎng)系統(tǒng)短路容量與最初設(shè)計時可能存在明顯偏差，同時，企業(yè)在日常生產(chǎn)過程中，有可能調(diào)整了系統(tǒng)的運行方式。這些都會直接影響到繼電保護定值校驗結(jié)果的準確性。

　　因此，搭建繼電保護模型時，需要收集廠內(nèi)從總降變電站進線到末級配電室饋線的全部電氣系統(tǒng)資料，與業(yè)主確認廠內(nèi)正常運行時的系統(tǒng)運行方式。同時，需要與業(yè)主確認近期是否存在可能顯著影響短路電流結(jié)果的改造，比如增加限流電抗器、發(fā)電機數(shù)量的調(diào)整等。

　　電動機回路繼電保護校核

　　電動機回路一般設(shè)置電流速斷保護、極端反時限過電流保護。主要校驗電流速斷保護及過電流保護定值及靈敏度。

　　(1)定值大小與保護配合進行校驗。

　　通過ETAP繼電保護校驗功能，生成保護裝置配合特性曲線：

　　11091#風口中套泵-100%曲線——電動機的啟動曲線;

　　11091#風口中套泵保護-P—繼電保護裝置保護曲線;

　　11091#風口中套泵—電動機定子過負荷曲線

　　11091#風口中套泵電纜-P——電纜熱曲線

　　保護曲線由速斷保護與反時限過流保護兩條曲線合成，其中X軸數(shù)值不隨時間變化的部分為速斷保護曲線，弧線部分為反時限曲線。電動機啟動曲線包括啟動曲線與運行曲線兩部分，從圖中可以看出，速斷保護定值大于電機啟動值，已躲過電動機啟動電流，滿足繼電保護定值要求。

　　反時限過流保護應躲過電動機啟動曲線與運行曲線，同時要小于電動機電子過負荷曲線，以起到保護電動機的作用。當前反時限保護未躲過電機啟動曲線，應當在啟動時閉鎖，啟動后投入，作為速斷保護的后備保護。

　　(2)速斷保護靈敏度校驗

　　根據(jù)繼電保護靈敏度要求，速斷保護應在系統(tǒng)最小方式下電動機機端發(fā)生二相短路時可靠動作。在報告中，OC1-50代表保護裝置速斷保護功能，通過校驗表明：電動機機端發(fā)生最小運行方式的兩相短路時，速斷保護在50ms后啟動，發(fā)出跳閘命令，在100ms后，斷路器完成跳閘動作，速斷保護正確動作。

　　車間動力變壓器回路繼電保護校核

　　車間動力變壓器一般設(shè)置電流速斷保護和過電流保護。主要校驗電流速斷保護及過電流保護定值及靈敏度。

　　速斷保護定值及靈敏度校驗

　　根據(jù)繼電保護定值要求，速斷保護定值的計算條件為：

　　1)應躲過變壓器外部三相短路時，流過保護裝置的最大短路電流。

　　2)應躲過變壓器的勵磁電流。

　　按照條件1)的要求，系統(tǒng)最大運行方式下，在變壓器二次側(cè)模擬發(fā)生三相短路故障。在報告中，OC1-51代表保護裝置過流保護功能，通過校驗表明：變壓器二次側(cè)發(fā)生三相短路時，過流保護在300ms后啟動，發(fā)出跳閘命令，在350ms后，斷路器完成跳閘動作，速斷保護(OC1-50)沒有動作，保護動作序列正確。

　　根據(jù)繼電保護靈敏度要求，速斷保護應在系統(tǒng)最小方式下，保護安裝處發(fā)生二相短路時可靠動作，即在變壓器一次側(cè)模擬兩相短路故障。

　　總結(jié)

　　ETAP軟件建模方便、界面友好，其動作序列仿真功能可以直觀反映出保護裝置配合關(guān)系，最終生成的報告與曲線清晰反映了分析計算的準確性。將模型建立、短路計算、整定配合和時序驗證等部分結(jié)合成一套完整的體系，適合在冶金企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)繼電保護定值校驗中應用。

　　作者：鄭廣龍