摘要：目前水泥廠中針對變壓器、高壓電機等主機設(shè)備的保護(hù)多采用三段式定時限過電流保護(hù)，定時限過電流保護(hù)具有整定計算簡單、保護(hù)配合簡單等優(yōu)點。但為了保證保護(hù)的選擇性，定時限過電流保護(hù)的動作時限通常逐級提高，這樣容易造成離電源側(cè)較近的短路故障保護(hù)動作時限較長，不利于故障的切除。
關(guān)鍵詞：水泥廠;高壓設(shè)備;微機保護(hù)測控裝置;過電流保護(hù)
反時限過電流保護(hù)的特點是短路電流大，動作時間短，其優(yōu)點是靠近電源側(cè)短路時保護(hù)動作時限較定時限保護(hù)明顯縮短。由于整定習(xí)慣的問題，反時限過電流保護(hù)在國內(nèi)水泥廠的應(yīng)用還不太普遍，但在大部分國外水泥廠得到了廣泛應(yīng)用。本文結(jié)合我院承擔(dān)設(shè)計的約旦某水泥廠，從保護(hù)曲線選擇、參數(shù)整定和保護(hù)配合等方面對水泥廠高壓設(shè)備的反時限過電流保護(hù)進(jìn)行介紹。
1 短路電流計算
短路電流計算是進(jìn)行綜保整定的前提。本文以該廠石灰石破碎車間配電室為例，其11kV配電系統(tǒng)見圖1。
根據(jù)業(yè)主提供的當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)出口處的短路參數(shù)以及電纜、變壓器和電機等設(shè)備參數(shù)，短路電流計算結(jié)果見表1。
2 定時限過流保護(hù)整定
電源進(jìn)線采用兩段式過電流保護(hù)，即電流速斷保護(hù)和定時限過電流保護(hù)，車間變壓器和高壓電機采用電流速斷保護(hù)和反時限過電流保護(hù)。根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版，電源進(jìn)線的過電流保護(hù)動作電流按照躲過線路的過負(fù)荷電流整定，則保護(hù)裝置 的一次動作電流。
式中：Krel—可靠系數(shù)，用于過電流保護(hù)時一般取1.2； Igh—線路過負(fù)荷電流，A；Kr—返回系數(shù)，微機保護(hù)一般取0.95；
動作時限取0.5S，靈敏系數(shù)：
式中：I2k2·min—小運行方式下線路末端兩相短路短路電流，其值為小運行方式下三相短路電流的0.866倍，A；Iop—保護(hù)裝置一次動作電流，A。
3 反時限過流保護(hù)整定
3.1反時限過流保護(hù)整定
目前國內(nèi)外常用的反時限保護(hù)動作特性可分為3種，
按照IEC標(biāo)準(zhǔn)：
（1）標(biāo)準(zhǔn)反時限特性：
（2）非常反時限特性：
（3）反時限特性：
式中：I—故障電流，A；t—保護(hù)動作時間，S；Ip—保護(hù)動作電流整定值，A；tp—時間常數(shù)整定值，S。
不同的反時限保護(hù)特性適用于不同的應(yīng)用場合。非 常反時限特性常用于被保護(hù)線路首末端短路故障電流變化較大的場合；反時限特性常用于反映過熱狀況的保護(hù)，如變壓器、電動機等。因此對于石破配電室的變壓器和電動機保護(hù)我們選用反時限保護(hù)特性，以下以破碎電動機為例進(jìn)行整定計算。
3.2反時限保護(hù)定值計算
反時限過流保護(hù)的動作電流按照定時限過流保護(hù)整 定原則來計算，根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版，電動機的過電流保護(hù)動作電流按照躲過電動機的額 定電流整定，則保護(hù)裝置的一次動作電流：
式中：Krel—可靠系數(shù)，用于過電流保護(hù)時一般取1.2；IrM為電動機額定電流，A；Kr為返回系數(shù)，微機保護(hù)一般取0.95。
反時*常數(shù)按照電動機在N倍過負(fù)荷電流情況下允許允許T秒這一原則來整定，一般情況下繞線電機2.5倍額定電流堵轉(zhuǎn)時允許持續(xù)時間為2S，即：
3.3保護(hù)配合
電動機反時限過電流保護(hù)整定好后，還需要跟上一級電源進(jìn)線的定時限過電流保護(hù)進(jìn)行配合校驗，保護(hù)曲線見圖2。
首先求出反時限特性得出曲線上幾個關(guān)鍵點的數(shù)值，當(dāng)故障電流為336A時反時限保護(hù)動作時限 為0.75S，當(dāng)反時限保護(hù)動作時限為0.5S時故障電流為401A。由圖2可以看出，當(dāng)電動機發(fā)生故障時，若故障 電流在115A和336A之間或者故障電流大于401A時，故 障由電動機反時限過流保護(hù)切除；若故障電流在336A 和401A之間時，由于電源進(jìn)線過流保護(hù)時限短，故障 由進(jìn)線定時限過流保護(hù)切除，這樣就容易發(fā)生越級跳閘 的現(xiàn)象，失去了保護(hù)的選擇性。
為了保證上下級過流保護(hù)之間配合的合理性，需要 將上級電源進(jìn)線保護(hù)曲線右移或者上移，即增大上級進(jìn)線保護(hù)動作電流或者動作時限。這里我們將電源進(jìn)線定時限過流保護(hù)動作電流增大為401A，同時為了確保電 源進(jìn)線和電動機保護(hù)動作之間延時的可靠性，將電源進(jìn) 線過流動作時限增大為0.6S，靈敏系數(shù)：
優(yōu)化后的保護(hù)曲線配合見圖3。
4 安科瑞ARD系列產(chǎn)品選型介紹
4.1 ARD3 智能電動機保護(hù)器
ARD3 智能型電動機保護(hù)器適用于額定電壓至 AC 690V、額定電流至 AC 800A、額定頻率為 50/60Hz 的電動機。產(chǎn)品體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，在低壓控制終端柜和 1/4 模數(shù)及以上各種抽屜柜中可直接安裝使用，提高了控制回路的可靠性和自動化水平。
ARD3 采用模塊化的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式，包括主體控制模塊、互感器模塊和顯示模塊，并可根據(jù)需要選配 ARD3 的其他功能模塊或附件，與接觸器、電動機起動器等電器元件構(gòu)成電動機控制保護(hù)單元，有遠(yuǎn)程自動控制、現(xiàn)場直接控制、面板指示、信號報警、現(xiàn)場總線通信等 功能。適用于煤礦、石化、冶煉、電力、船舶、以及民用建筑等領(lǐng)域。
4.2技術(shù)參數(shù)
注：1、附加功能可以同時選擇多種，起動方式、額定電流只能選擇一種，如有一臺電動機電流為 45A，直接起動需要有通訊功能、剩余電流保護(hù)、溫度保護(hù)功能，顯示方式為分體液晶顯示，訂貨型號為 ARD3—100T/LTC-90L。
2、剩余電流分為接地電流和漏電流，二者只能選其一。接地電流采用三相電流矢量和疊加而成；漏電流通過使用漏電互感器檢測，在訂貨時注明漏電流信號量程，便于出廠設(shè)置， 漏電互感器標(biāo)配。電流規(guī)格為 1A、5A 時，需選用孔徑合適的漏電流互感器。
3、4～20mA 模擬量出廠默認(rèn)為電動機 2 倍額定電流，即電動機 2 倍額定電流對應(yīng) 20mA，
0 對應(yīng) 4mA。用戶可選擇模擬量對應(yīng)的電量參數(shù)：如 A 相電流，B 相電流，C 相電流，AB 線電壓，BC 線電壓，CA 線電壓，有功功率等。DC4mA 對應(yīng)所選變量的小值，DC20mA 對應(yīng)所選變量的大值，訂貨時注明具體要求，否則按默認(rèn)值設(shè)置。
4、過載保護(hù)選擇是 tE 時間保護(hù)或反時限過載保護(hù)，默認(rèn)是反時限過載保護(hù)，需要 tE保護(hù)時要在訂貨單中注明，否則按默認(rèn)值設(shè)置。
5、電動機保護(hù)器應(yīng)與其產(chǎn)品編號一致的電流互感器、零序電流互感器配套使用。
6、選擇雙通訊（2C）時，不能再選擇溫度保護(hù)功能，32、33 作為第二路通訊接口
5 結(jié)束語
以約旦某水泥廠為例介紹了反時限過電流保護(hù)在水 泥廠高壓設(shè)備保護(hù)中的應(yīng)用，反時限過流保護(hù)較目前常 用的定時限過流保護(hù)能更好的反映被保護(hù)設(shè)備的過流過 載特性，為反時限過流保護(hù)在水泥廠中的應(yīng)用提供了一定的參考。
參考文獻(xiàn)
[1]張克平，*仁.淺談反時限保護(hù)的適用范圍及整定方案[Z].甘肅省電機工程學(xué)會2012年學(xué)術(shù)年會，甘肅，2012.
[2]李洪林、反時限過電流保護(hù)在水泥廠的應(yīng)用[J] ,中國水泥，2014
[3]安科瑞電力監(jiān)控與保護(hù)類產(chǎn)品選型手冊,2020.01
[4]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊，2019.11.
