低压厂用电系统保护定值整定配合分析 大唐东北电力试验研究所

1 厂用电保护应用常见问题 2 厂用电保护的主要特点 3 低压厂用电保护整定计算原则 4 低压厂用电保护配置及整定计算 5 越级跳闸案例

1 厂用电保护应用常见问题 与主设备继电保护相比，有关厂用电继电保护配置和整定计算的依据标准非常有限，只有《继电保护和安全自动装置技术规程》、《火力发电厂厂用电设计技术规定》(DL/T5153-2002)、《电力工程电气设计手册》以及《电气主设备继电保护原理与应用》等标准和手册。

1 厂用电保护应用常见问题 主要的不足之处是：对现场装置实际整定的指导性较差：个别标准或手册只是对常规的保护配置和取值作了规定，不能适应目前普遍使用的微机综合保护。过去的厂用电保护配置非常简单，电源进线及负荷的保护配置以电流速断保护、过电流保护为主，再辅以母线的低电压保护，这就构成了整个厂用电系统的保护。

1 厂用电保护应用常见问题 厂用的电气主接线是按负荷对象分布的，大容量负荷接在高压厂用母线上，低压负荷则按系统划分，由于很多电厂用辅机和系统都直接影响到发电机组的运行状态，一旦某些辅机或系统失电，很可能导致发电机减负荷甚至停机。因此，对保护可靠性、速动性、选择性之间的配合要求很高。但是，厂用电系统接线分级较多，如何保证这方面的要求则是个难题。

由于发电机、电动机是旋转设备，其运行工况远比电网中的线路复杂，因此配置的保护种类非常多 2 厂用电保护的主要特点 由于发电机、电动机是旋转设备，其运行工况远比电网中的线路复杂，因此配置的保护种类非常多 厂用电继电保护装置的国内外生产厂家众多，不同厂家的产品所配的保护种类各不相同，原理差异也很大 馈线出口短路电流特别大而CT变比过小的矛盾

380V厂用电系统采用动力中心（PC)和电动机控制中心(MCC）的供电方式。 3 低压 厂用电保护整定计算原则 380V厂用电系统采用动力中心（PC)和电动机控制中心(MCC）的供电方式。

低压厂用变压器按成对配置、互为备用的原则设置。 重要的电动机也采用双套辅机互为备用的方式。 3 低压 厂用电保护整定计算原则 低压厂用变压器按成对配置、互为备用的原则设置。 重要的电动机也采用双套辅机互为备用的方式。 低压电机一般采用熔断器或热继电器作为相间短路和接地短路的保护，MCC进线开关一般使用开关脱扣器做保护，PC进线、分段联络开关使用开关脱扣器和继电器两种形式。 开关脱扣器配置有长延时过流、短延时过流、瞬时速断、接地保护。

3 低压 厂用电保护整定计算原则 低厂变保护 电动机保护 厂用电保护 馈线保护 分段断路器保护

高低压厂用变压器的电流、电压保护整定计算 过电流保护，而实际是带时限的电流速断保护，因此整定计算往往不能简单的按定时限过电流保护处理。 3 低压 厂用电保护整定计算原则 高低压厂用变压器的电流、电压保护整定计算 过电流保护，而实际是带时限的电流速断保护，因此整定计算往往不能简单的按定时限过电流保护处理。 低压厂变过电流保护的动作时间整定计算 厂用电系统的整定计算侧重于防止越级跳闸,在满足灵敏度要求的前提下,尽量缩短切除故障的时间.低压厂变过电流保护的动作时间可用0.6-0.7s，一般动作时间不超过1s。

厂用系统继电保护所用电流互感器CT的选择 3 低压 厂用电保护整定计算原则 快速性、灵敏性和选择性的考虑 上下级保护时间级差的选择 厂用系统继电保护所用电流互感器CT的选择 6.3kV高压电动机和低压厂变保护所用CT，不应根据电动机或低压厂用变压器的额定电流选择CT变比，应根据实际短路电流水平，选择足够大的变比、短路电流倍数、容量，以保证保护在各种短路情况下保护的可靠动作。

低厂变继电保护配置 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 (l)电流速断保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 低厂变继电保护配置 (l)电流速断保护 (2) 2000kVA及以上变压器当速断保护灵敏系数不够时，应设纵联差动保护 (3)高压侧过流保护 (4)高压侧单相接地保护 (5)低压侧中性点零序过流保护 (6)过负荷报警 (7)温度保护

电流速断保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 (l) 躲过外部短路时流过保护的最大短路电流 (2)按躲过空载合闸时励磁涌流计算 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 电流速断保护 (l) 躲过外部短路时流过保护的最大短路电流 (2)按躲过空载合闸时励磁涌流计算 变压器电流速断保护装置分为top=0s (速断跳闸)、top= 0.5s(延时速断跳闸)两种。 灵敏系数不小于2。

纵联差动保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 纵联差动保护的整定值可以按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定。 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 纵联差动保护 纵联差动保护的整定值可以按躲过外部故障时的最大不平衡电流整定。 纵联差动保护的动作时限取0s。 按变压器低压侧引出线上的最小两相短路电流校验灵敏系数，不小于2即可。

高压侧过电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 高压侧过电流保护 保护变压器及相邻元件的相间短路故障，带时限切除变压器各侧断路器；当变压器供电给两个分段及以上时，应在各分支上装设过电流保护，带时限跳开本分支开关。规程未明确单分支时是否需配置过流保护。 对于备用变压器，当以备自投的方式投入时，如果过电流仍然存在，可认为是投入至永久性故障上，此时过流保护可加速跳闸。一般情况下当发生过流保护动作时闭锁备自投，防止故障扩大。

高压侧过电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 躲过变压器所带负荷中需要自起动的电动机最大起动电流之和 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 高压侧过电流保护 躲过变压器所带负荷中需要自起动的电动机最大起动电流之和 躲过低压侧一个分支负荷自起动电流和其他分支正常负荷总电流 Idz =Kk(l'q+∑lfh) 按与低压侧分支过电流保护配合整定 Idz =Kk( I'dz+∑lfh)

高压侧过电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 动作时间配合级差微机保护取0.3s 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 高压侧过电流保护 动作时间配合级差微机保护取0.3s 按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上两相短路时流过继电器的最小短路电流校验灵敏系数，应不小于1.5。 在低压厂变低压侧没有装设零序过电流保护时，高压侧的过流保护应考虑对低压侧单相接地短路时的动作灵敏性。

高压侧单相接地零序电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 高压侧单相接地零序电流保护 高压厂用电系统当单相接地短路电流≧10A时，接地保护应动作于跳闸；当单相接地电流<10A时，接地保护可动作于发信号。 中性点不接地 中性点经中阻或低阻接地。

高压侧单相接地零序电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 高压侧单相接地零序电流保护 中阻接地系统单相接地短路电流约为100-200A，低阻接地系统单相接地短路电流约为数百安到上千安。以典型的中阻接地系统为例，高压厂用电额定电压为6.3kV，中性点接地电阻为40Ω。在零序网络中，中性点电阻远远大于其它元件的零序阻抗，即该电阻在零序网中占主导地位。

高压侧单相接地零序电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 则任一点单相金属性接地短路时，接地电流均约为 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 高压侧单相接地零序电流保护 则任一点单相金属性接地短路时，接地电流均约为 由此可见，单相接地短路时，电流很大，保护应动作于跳闸。 零序过电流保护的定值应从高压厂用电系统的最末一级起逐级往上配合。通常，最末一级的保护动作值可整定为1OA，瞬时动作。

低压侧中性点零序电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 低压侧中性点零序电流保护 (1)躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡电流，按经验此电流一般不应超过低压线圈额定电流的25%， 即 3Idz= Kk (0.25le) (2)与下一级元件保护的动作电流相配合。 1)当低压厂用变压器低压侧有分支线时，与分支线零序保护相配合，即：

低压侧中性点零序电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 低压侧中性点零序电流保护 2)当低压厂用变压器无分支线时，且所带低压电动机和馈线上装有零序过流保护的，则与所带负荷的零序过流保护相配合，躲过所带负荷最大的零序保护动作电流，即： 3)当低压厂用变压器无分支线时，且所带负荷上没有装设零序过流保护的，则与所带负荷的电流速断保护相配合，躲过所带负荷的速断保护动作电流，即：

低压侧中性点零序电流保护 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 4 低压 厂用电保护配置及整定计算 低压侧中性点零序电流保护 当无厂用分支线时，低压厂用变压器零序保护应比下一级电动机和馈线的零序保护最大动作时限大一个时限级差。当电动机发生接地短路时，熔断器的熔断时间一般约为0.2-0.3s，保护装置的动作时限选用0.7s。如果熔断器的熔断时间大于0.2-0.3s，则应根据具体情况整定。如有厂用分支时，低厂变低压侧中性线上的零序电流保护动作时间应较厂用分支线上保护的动作时限大一个时限级差。对于使用空气开关的电动机，应严格按照厂家说明书的要求进行时间配合，△t选0.5s。 按最小运行方式下，低压厂变低压侧母线上单相接地短路时校验灵敏系数，应不小于1.5。

5 越级跳闸案例 案例一 简要经过：2015年1月9日13:37:17，某电厂1号机脱硫运行盘面发报警信号，DCS画面显示1号吸收塔A、B、C、D四台浆液循环泵减速箱润滑油泵、1号吸收塔B、D浆液循环泵跳闸。脱硫运行值班员立即启动A浆液循环泵，但在开启A浆液循环泵电动入口门过程中，13:42：21 1号锅炉MFT动作，机组跳闸。首出信号为1号吸收塔A、B、C、D四台浆液循环泵全停。

5 越级跳闸案例 案例一

5 越级跳闸案例 案例一 原因分析： 1）1号吸收塔D搅拌器电机接地故障，综保装置无零序保护功能，造成380V脱硫保安MCC A段母线工作电源开关越级跳闸,导致四台浆液循环泵全停。2）1号吸收塔A、B、C、D浆液循环泵减速箱润滑油泵为同一段母线供电，在380V脱硫保安MCC A段母线备用电源投入后，由于综保装置无自启动功能，造成减速箱润滑油泵未能启动。后续处置不够及时，恢复过程较长导致锅炉MFT动作。

5 越级跳闸案例 案例一 处理建议：1）立即将1号吸收塔B浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安MCC A段移至脱硫PC A段，将2号吸收塔B浆液循环泵减速箱润滑油泵电源由脱硫保安MCC B段移至脱硫PC B段，以提高润滑油泵供电可靠性。2）对现有脱硫系统的综保装置进行更换升级，包括加装零序保护和自启动功能。3）及时改进供电方式，将四台浆液循环泵、四台浆液循环泵减速箱润滑油泵2:2分段接线、加装UPS柜。

5 越级跳闸案例 案例二 事故经过：（1）2010年2月18日10:40分，化学2号清水泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，但2秒后也被零序保护动作切除。 （2）2009年6月22日23时，化学3号生水泵故障，引起化学变零序保护动作切除化学工作变，备用变联动成功，但马上被过流保护切除。

5 越级跳闸案例 案例二 事故原因：（1）查找故障原因时发现电机热继电器未动作、熔断器接地相熔断其他两相未熔断；真正原因为2号清水泵电机电源电缆单相绝缘破损与电缆管接地引起。 （2）查找故障原因时发现电机热继电器可能动作但接触器粘死、熔断器接地相熔断其他两相未熔断，但其刀熔开关着火引起相间短路致使过流动作。真正原因为3号生水泵电机由于电机振动与接线合摩擦，引起单相绝缘受损接地引起。

5 越级跳闸案例 案例二 原因分析：该厂低压厂用段开关由DW914型AH开关和刀熔开关两种。AH开关用于控制大功率重要用电负荷，开关自身带有短路、过流、接地等保护；刀熔开关用于控制小用电负荷，它配有20-300A熔断器，100A以下配RTO型，大于100A配NTO型。 该厂化学变设有零序保护，零序保护继电器型号为BL-4/5，变流比为1500/5，整定值为3A、2s，且为反时限动作。

5 越级跳闸案例 案例二

5 越级跳闸案例 案例二 原因分析：接地短路电流是按照纯金属性接地计算，短路电流足够大，理论上不会出现越级跳闸。但为什么化学系统会出现相似两次越级跳闸现象呢？两次接地都由于电机振动将电机电缆单相绝缘破坏，电缆随着电机振动间歇性直接或通过弧光间接与电缆管和电机接线盒接地，另外由于是母线下负荷，还应计入负荷电缆阻值，因此产生接地短路电流阻抗值将远大于理论计算阻抗值。所以实际产生接地短路电流不但小于理论值，而且小于继电器特性曲线与熔断器的预期电流－时间特性曲线交汇点，所以会出现继电器先动，而熔断器后熔或不熔的越级跳闸现象。

5 越级跳闸案例 案例二 改进措施：1) 对未装设接地保护的大容量电机（45kW），装设带有接地保护功能电机保护仪，在电机出现接地时，能迅速切除接地故障。不引起变压器误动。 2）对变压器零序保护定值进行调整，躲过最大熔断器动作时间。 3）购置相应的试验设备，对热继电器、电机保护器进行检验，对熔断器抽样进行铅丝熔断特性试验。

祝工作顺利！ 谢谢！