摘要：隨著冶金企業生產規模的不斷擴大,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量。

　　關鍵詞：繼電保護，ETAP，定值校驗，保護配合

　　概述：在冶金企業中，隨著生產規模的擴大，供電系統短路容量、電源關系都發生了變化，有可能影響到原有繼電保護定值的準確性。為此，冶金企業需要對廠內變電所、發電站的電氣設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，可以完成電氣系統的建模、仿真計算以及結果分析等工作。由于其簡潔的建模方式、全面的數據集成、直觀的結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企業電氣系統建模仿真計算領域。

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

　　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，對計算結果無影響。可根據現場實際設置的保護功能，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，轉子因慣性還未轉動起來，旋轉磁場以最大的切割速度(同步轉速)切割轉子繞組，使轉子繞組感應起可能達到的最高的電動勢，因而，在轉子導體中流過很大的電流，這個電流產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。

　　隨著電動機轉速增高，定子磁場切割轉子導體的速度減小，轉子導體中感應電動勢減小，轉子導體中的電流也減小，于是定子電流中用來抵消轉子電流所產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在電機接通電源后的0.02s以內，隨著時間的推移按指數規律衰減，衰減速度與電機的時間常數有關。本文采用靜態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(堵轉電流)。

　　保護定值校驗

　　在冶金企業內部，電氣設備的種類與數量繁多，不可能也沒有必要對每臺設備回路都進行校驗，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備作為典型回路進行校驗，其它設備回路定值可參照此回路進行調整。

　　搭建繼電保護模型

　　由于企業生產規模的擴大，內部電網系統短路容量與最初設計時可能存在明顯偏差，同時，企業在日常生產過程中，有可能調整了系統的運行方式。這些都會直接影響到繼電保護定值校驗結果的準確性。

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

　　電動機回路繼電保護校核

　　電動機回路一般設置電流速斷保護、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

　　根據繼電保護靈敏度要求，速斷保護應在系統最小方式下電動機機端發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：電動機機端發生最小運行方式的兩相短路時，速斷保護在50ms后啟動，發出跳閘命令，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，系統最大運行方式下，在變壓器二次側模擬發生三相短路故障。在報告中，OC1-51代表保護裝置過流保護功能，通過校驗表明：變壓器二次側發生三相短路時，過流保護在300ms后啟動，發出跳閘命令，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。

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

　　總結

　　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合成一套完整的體系，適合在冶金企業內部電網繼電保護定值校驗中應用。

　　作者：鄭廣龍