摘要
本研究以国内某大型浆厂自备热电站厂用电中压系统为对象，利用ETAP电力系统分析计算应用软件为辅助工具，基于该项目所配套的南瑞综合保护测控装置，探讨了10 kV厂用电系统各种类型的用电设备及发电机的继电保护整定计算，从而在满足继电保护4项基本要求的前提下，寻求继电保护整定的最优方案。
根据《工业与民用供配电设计手册
该系统由一台10.5 kV汽轮发电机经限流电抗器向10 kV厂用电系统母线输电，再通过10 kV开关柜向相应的下级设备供电。10 kV厂用电母线段设备主要由变压器、电动机、10 kV循环水开关柜组成。同时，设有一台75 MVA的121/10.5 kV升压变（不在本文讨论范围内）与110 kV变电站相连。该系统配备了小电流接地选线装置，能够及时准确地判定接地回路，快速排除单相接地故障，故各保护装置不再设定单独的接地故障保护。电气主接线如
图1 电气主接线图
Fig. 1 Electrical overall one line diagram
（1）系统接入点短路容量。
（2）变压器参数，如容量、短路阻抗、变比、类型、励磁涌流等。
（3）电机参数，如容量、额定电流、启动电流、允许堵转时间等。
（4）发电机参数，如容量、额定电流、电压等级、阻抗、接地形式等。
（5）限流电抗器主要参数，如电流、阻抗、容差等。
（6）综保信息。
（7）电缆的主要参数，如长度、计算电流等。
10 kV电动机采用NSR661RF-D综保装置，其配置的保护如下。
（1）过流保护：采用反时限过流保护，其动作电流应大于额定电流，与热破坏曲线和启动曲线相配合。
（2）速断保护：采用定时限I段保护，主要是对电动机的短路提供保护，其动作电流应大于电动机的堵转电流且满足灵敏性的要求。
（3）过负荷保护：采用过负荷保护，其动作电流应大于额定电流，动作时间应大于电机的启动时间。
（4）过热保护：采用过热保护段，该保护是为了防止电动机过热而设置的一个模拟电动机发热的模型，综合计及电动机正序和负序电流的热效应。
（5）低电压保护：采用有流闭锁失压保护段，保护装置的电压整定值一般为额定电压的65%~70%，时限一般是0.5 s。
（1）过流保护动作电流取1.2倍额定电流（Ie）；动作时间根据ETAP软件时间电流配合曲线选取。
（2）速断保护动作电流取1.3倍堵转电流。
（3）过负荷保护动作电流取1.05倍Ie，动作时间取1.5倍启动时间。
（4）过热保护负序电流发热系数一般取6；散热时间常数可取1.2～4.5倍，本文中取4.5，以保证散热到允许启动温度；过热报警水平一般取0.8。
（5）低电压动作电压取70%额定电压。
按最小运行方式下，电动机接线端两相短路时，流过保护装置的短路电流校验，各电动机的速断保护灵敏度均大于1.5，故满足规范要求。
图2 细碎煤机
Fig. 2 Coal crusher
图3 二次风机
Fig. 3 Secondary fan
10 kV变压器采用NSR631RF-D综保装置，其配置的保护如下。
（1）带时限过流保护：采用高压侧I段过流保护段，其动作电流应大于变压器升温允许的高压侧最大额定电流，动作时间应与0.4 kV开关柜进线保护的整定值相配合，增加0.1~0.2 s的时差，以保证保护的选择性。
（2）定时限速断保护：采用高压侧II段过流保护段，其动作电流应大于0.4 kV开关柜进线保护的定时限速断电流，动作时间取0.1~0.2 s的时差，以保证保护的选择性。
（3）速断保护：采用高压侧III段过流保护段，其动作电流应躲过最大穿越性故障电流及励磁涌流，同时与下级保护动作曲线相配合。
（4）过负荷保护：采用过负荷告警段，其动作电流应大于变压器的高压侧额定电流，动作时间应大于下级电机的最大启动时间。
（1）过流保护动作电流取1.6倍Ie；动作时间根据ETAP软件时间电流配合曲线选取。
（2）定时限速断保护动作电流取1.2倍下级保护的短延时定值，动作时间取0.1~0.2 s的级差。
（3）速断保护动作电流取1.3倍最大穿越性故障电流。
（4）过负荷保护取1.1倍Ie。
按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧（保护安装处）的短路电流检验过流保护灵敏度，各变压器过流保护灵敏度均大于1.3，满足规范要求；按系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流检验速断保护灵敏度，各变压器速断保护灵敏度均大于1.5，满足规范要求。
10 kV开关柜馈线回路采用NSR612RF-D综保装置，其配置的保护如下。
（1）带时限过流保护：采用I段过流保护段，其动作电流应大于循环水开关柜的长期允许负荷电流，动作时间应与下级保护的过流保护最大延时值相配合，增加0.2 s的时差，以保证保护的选择性。
（2）速断保护：采用II段过流保护段，其动作电流应躲过可能出现的最大短时负荷电流，同时与下级保护动作曲线相配合。
（3）过负荷保护：采用过负荷告警段，其动作电流应大于开关柜的长期允许负荷电流，动作时间应大于下级电机的最大启动时间。
（4）电流差动保护：采用分相差动保护段。该装置采用经典的分相纵差保护，当差动电流大于0.3倍制动电流且大于差动保护电流定值时，差动保护动作。
（5）三相一次重合闸：采用重合闸段。在无放电条件下，开关处于合位且合后时，经10 s充电，充电完毕后重合闸投入。
（6）相电流后加速保护：采用相电流后加速保护段，在开关由跳位变合位或开关在跳位由无流到有流的3 s内无论手动或者自动重合闸，后加速保护均有效。后加速保护动作以后闭锁重合闸。
（1）过流保护动作电流取1.4倍长期最大负荷电流；动作时间根据ETAP软件时间电流配合曲线选取。
（2）速断保护动作电流取1.1倍下级保护的瞬时定值，时间取0.2 s的级差。
（3）过负荷保护取1.25倍长期最大负荷电流。
（4）电流差动保护启动电流定值应大于最大不平衡电流，根据工程经验取10%最大三相短路电流；CT断线差动电流定值取1.2倍负荷电流。
（5）重合闸动作时间应大于检同期和检无压时间；重合闸同期角度应小于合闸冲击电流允许值所对应的角度。
（6）电流后加速保护动作电流取1.1倍最大短时负荷电流。
按最小运行方式下，线路末端两相短路电流检验过流保护灵敏度，过流保护灵敏度大于1.3，满足规范要求；按系统最小运行方式下，线路始端两相短路电流检验速断保护灵敏度，速断保护灵敏度大于1.5，满足规范要求。
循环水开关柜馈线回路电流保护配合曲线见
图12 10 kV馈线-循环水
Fig. 12 10 kV feeder -circulating water
10 kV厂用电进线回路采用NSR612RF-DA综保装置，其配置的保护如下。
（1）带时限过流保护：采用I段过流保护段，其动作电流应大于长期允许负荷电流且小于电抗器的额定电流，动作时间应与下级保护的过流保护最大延时值相配合，增加0.2 s的时差，以保证保护的选择性。
（2）速断保护：采用II段过流保护段，其动作电流应躲过可能出现的最大短时负荷电流，同时与下级保护动作曲线相配合。
（3）过负荷保护：采用过负荷保护段，其动作电流应大于的长期允许负荷电流，动作时间应大于下级电机的最大启动时间。
（1）过流保护动作电流取1.2倍长期最大负荷电流；动作时间根据ETAP软件时间电流配合曲线选取。
（2）速断保护动作电流取1.1倍下级保护的瞬时定值，动作时间取0.2 s的级差。
（3）过负荷保护取1.05倍长期最大负荷电流。
电抗器只配备了差动保护，该差动保护由差动电流速断保护和比率差动保护组成。差动速断保护作为差动保护范围内严重故障的保护，CT断线时不闭锁差动速断保护；比率差动保护经CT断线元件闭锁，其定值应躲过正常运行时的不平衡电流。
发电机采用NSR-376EAA/B综保装置，其配置的保护如下。
（1）差动保护：采用NSR-376EAA的差动速断保护段及比率差动保护段。其中差动速断保护为快速切除区内严重故障而设，当任一相差流大于整定值时，该保护瞬时动作。
（2）定子接地保护：采用NSR-376EAA的基波零序电压定子接地保护段和三次谐波电压定子接地保护段，定子接地保护动作于定子单相接地故障，经整定延时动作与信号或跳闸。
（3）转子接地保护：采用NSR-376EAA的转子1点接地保护段和转子2点接地保护段，采用乒乓式转子接地保护，该保护主要反应励磁回路的1点或2点接地故障。
（4）负序过负荷保护：采用NSR-376EAB的负序过负荷定时限保护段。负序过负荷保护主要针对发电机的不对称过负荷、非全相运行以及外部不对称故障引起的负序过流，从而导致转子表层过热的异常工况，也可兼作系统不对称故障的后备保护。
（5）频率异常保护：采用NSR-376EAB的频率异常保护低频I段。低频运行会使汽轮机产生低频共振，造成汽轮机叶片的疲劳损伤，这种不可逆的疲劳损伤累计到一定限度会发生叶片及其拉金的断裂事故，后果严重。
（6）发电机复压过流保护：采用NSR-376EAB的发电机复压过流保护段。复压过流保护主要作为发电机的相间后备保护。
（7）励磁变复压过流保护：采用NSR-376EAB的励磁变复压过流保护段，其原理同发电机复压过流段。
（1）差动速断保护取5倍发电机额定电流。
（2）比率差动启动电流应大于最大不平衡电流（计为20%额定电流），制动系数取0.5，拐点电流取额定电流。
（3）定子接地保护，其基波零序电压告警值取30%开口三角额定电压，低动作值取1.2倍告警值，高动作值取1.5倍告警值；因3次谐波一般不会超过基波的10%，故并网前3次谐波电压取8%，并网后取10%。
（4）转子接地保护，其动作值根据工程经验选取，均动作于告警。
（5）逆功率保护，动作功率取1%额定功率。
（6）负序过负荷保护，其动作电流取1.2倍长期允许运行负序电流（计为10%额定电流）。
（7）频率异常保护，其整定值取95%额定频率。
（8）发电机复压过流保护，I段动作电流取110%发电机额定电流，II段动作电流取600%发电机额定电流，低电压定值取70%额定电压，负序电压取6%额定电压。
（9）励磁变复压过流保护，过流保护（安装于低压侧）取200%变压器额定电流，速断过流（安装于高压侧）取1400%变压器额定电流，低电压定值取70%额定电压，负序电压取6%额定电压。
继电保护整定应该根据具体的项目实际，并在满足4项基本要求的前提下，寻求一个最优的方案。如选择性优先，则可适当增加相邻保护的时间差值；如灵敏性优先，则可选择较低的可靠系数；如速动性优先，则可整定较低的动作时间；如可靠性优先，则应选择尽可能简单的保护方案。同时，由于各种保护装置适应电力系统运行变化的能力有限，所以继电保护整定也不是一成不变的。随着电力系统运行情况的变化，继电保护整定值也应全部或者部分做出相应的调整，以满足新的运行需求。