大庆石化公司水气厂
摘要：电力系统的平稳运行直接关系到公用工程装置的安全平稳保供。当电力系统发生故障时，继电保护装置能够利用电气自动装置将故障迅速切除，发生异常时，能及时发出信号，缩小故障范围，最大限度的维持系统的稳定，保持供电的持续性，保障人身和设备的安全。本文结合公用工程装置现场实际，对典型电力系统进线、电动机进行继电保护整定计算和故障分析，研究继电保护配置能否实现继电保护装置的基本任务，能否达到快速性、可靠性、选择性和灵敏性的基本要求。
关键词：电力系统；继电保护装置；整定计算；故障分析
1公用工程装置供电系统继电保护整定计算的重要性
公用工程是石油化工系统中不可或缺的一部分，是石油化工安全平稳生产的前提和保障，在整个化工装置中占有极其重要的地位。当公用工程装置电力系统发生故障时，会造成工业风、仪表风、氮气供应系统、循环水冷却系统、脱盐水处理系统、污水处理系统等公用工程装置的生产波动，直接影响下游石油化工产品的质量，甚至造成整个石油化工装置停车，造成极其严重的经济损失。
如何保障电力系统安全平稳运行，如何确保电力系统发生故障时快速切除故障点，缩小故障范围，实现公用工程装置的安全平稳保供，这就需要电力系统中的线路及设备安全运行可靠，保护计算科学合理，继电保护装置设定符合生产实际要求。
本文结合公用工程装置的特点，对电力系统典型电动机、线路进行继电保护整定计算，并结合保护动作案例进行深入分析，探讨继电保护整定定值能否满足继电保护装置的基本任务，能否达到快速性、可靠性、选择性和灵敏性的基本要求。
2典型电动机继电保护计算及故障分析
公用工程装置电力系统一般配有6kV和0.4kV变电所。关键电气设备是压缩机、水泵、风机电动机。空压机是空分空压装置的关键机组，空压机电动机回路继电保护装置一般设有过流I段保护（过负荷）、过流II段保护（速断）、堵转保护、低电压保护和零序过流I段保护（接地）等。下面是空压站一台空压机电动机的整定计算方法。
2.16kV电动机继电保护整定计算
空压机基本参数：额定容量P=2100kW，额定电压Ue=6kV，额定电流Ie=242.7A，CT变比Ki=400/5，零序CT变比K0=60/1，电机CT变比Km=50/1，接线方式Y，继电保护装置型号MiCOMP243。
空压机继电保护定值整定计算：
1）热过载保护：
Idzj=KK•Kjx•Ie/Kf•Ki=（1.1～1.25）×1×242.7/（0.9×80）=3.7～4.2A
取3.7A
负序电流加热系数K=3、过载时间常数τ=7（按正常运行时热状态为70%计算）常数7启动时间常数τ=7加单相电流3倍36秒跳闸
2）过流I段保护（过负荷）（应躲过电动机的额定电流）：
Idzj=KK•Kjx•Ie/Kf•Ki=1.05×1×242.7/（0.9×80）=3.54A
取3.5A时限：tdz=（1.1～1.2）tqd=10s（实测3.72s）报警（按现场实际调试）
3）过流II段保护（速断）（应躲过电动机的起动电流）：
Idzj=KK•Kjx•Kq•/Ki=（1.8～2）×1×（5～7）×242.7/80=27～42A
取35A时限：0s
灵敏度（按最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护安装处的短路电流校验）：
Km=Ik2min/Idz=8754/（35×80）=3.12
灵敏系数按最小运行方式联络线下，保护装置安装处两相短路电流校验
Km=I1k2min/Idz=4864/（35×80）=1.73
4）堵转保护（应躲过电动机的额定电流）：
Idzj=2KK•Ie/Kf•Ki=1.8×242.7/80=5.5A
取5.5A时限：2秒，跳闸（躲过电机启动时间10s后）
5）自平衡保护：
Idzj=（0.2～0.4）•Ie/Ki=（0.2～0.4）×242.7/50=0.97～1.94A取1A
6）低电压保护：60V0.5s，跳闸
7）负序过流I段保护：
Idzj=（0.6～0.8）•Ie/Ki=（0.6～0.8）×242.7/50=2.91～3.88A
取3.5A时限：2s
8）零序过流I段保护：一次3A0.1s跳闸
2.2保护动作记录
空分空压装置空压机差动保护动作跳车。现场检查发现电动机接线盒内发生三相接地短路故障。
保护装置动作信息：
故障电流：IA=9.711kA，IB=9.723kA，IC=10.22kA
差动电流：IA=IB=IC=56.57A
接地电流：IN=7.486A
2.3保护动作准确性分析：
通过这次保护动作记录，我们发现空压机故障跳车时，三相故障电流（IA=9.711kA，IB=9.723kA，IC=10.22kA）远远大于电动机额定电流（242.7A），可以判断发生了三相短路故障。差动动作电流（56.57A）大于过流Ⅱ段设定值（35A），速断保护动作跳闸，进一步验证三相短路故障。接地电流（IN=7.486A）大于零序过流I段保护定值（一次3A），说明发生了接地故障。
当班人员现场检查发现，空压机电动机接线盒内发生三相接地短路故障，证实了空压机本次继电保护装置动作准确、迅速，有选择地将发生故障空压机的切除，最大限度地保证了本段母线馈出的其他电动机、变压器的正常运行。
在本次故障中，继电保护装置打出过流II段保护（速断）、零序过流I段保护（接地）故障信息，故障时三相短路电流和接地电流都超过了保护整定定值。过流II段保护（速断）时限0s，零序过流I段保护（接地）时限0.1s，过流II段保护（速断）先于接地保护动作，开关跳闸。速断保护动作，符合继电保护装置选择性的要求；动作时限0s，符合快速性、灵敏性的要求；开关跳闸将故障回路切除，符合可靠性的要求。继电保护定值整定合理，达到了快速性、可靠性、选择性和灵敏性的基本要求。
3结论
通过对电动机和线路的继电保护整定计算和保护动作记录的分析，整定计算结果符合公用工程装置电力系统运行的实际，能够满足现场生产的要求。现有的保护配置能够实现继电保护装置的基本任务，基本达到了电力系统对继电保护装置快速性、可靠性、选择性、灵敏性的要求。但是随着运行年限的延长，继电保护装置自身稳定性降低，可靠性有所下降。在日常运行维护过程中，需要进一步采取预防措施，对在用的继电保护装置进行定期校验，对存在隐患或运行时间过长的继电保护装置进行更新，加强设备检查和监测，做好装置误动或拒动事故的应急预案。
参考文献：
[l]尹项根，曾克娥．电力系统继电保护原理与应用．武汉：华中科技大学出版社，2001年5月.
[2]耿旭明，赵泽民．电力运行与检修1000问．北京：中国电力出版社，2004.
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[4]MiCOM电动机保护装置技术说明书.
[5]RCS-9600CS系列工业电气保护测控装置技术说明书.