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摘要：本文就发电厂低压厂用负荷的自动空气开关智能脱扣器整定计算过程中存在的一些问题作了详细探讨，并提出了解决办法，有利于促进发电厂低压厂用系统的安全稳定运行。
关键词：发电厂；低压厂用；智能脱扣器；整定计算。
一、前言
发电厂低压厂用负荷广泛采用低压断路器（又称自动空气开关）进行控制和保护，作为低压断路器的一部分，智能脱扣器是其检测和故障处理单元，通过对被保护电路所做的电参数的检测和判断，决定断路器是否动作及如何动作。智能脱扣器一般具有保护、测量、断路器状态在线检测和通信等功能。其保护功能具有调节灵活、灵敏度高、动作值比较精确，且在所保护的负荷发生过载、短路及接地故障时，均能实现脱扣器按要求动作，使低压断路器跳闸，切断电源，既保护了设备本身，也避免了事故的扩大。也因此，智能脱扣器的整定计算将直接关系到低压厂用负荷的安全稳定运行。
二、智能脱扣器整定计算概述
目前，国内低压厂用断路器配置的智能脱扣器种类繁多，在《大型发电机组继电保护整定计算与运行技术》一书中，将智能脱扣器分为第一类，如施耐德MT断路器所配套的Micrologic型智能保护，和第二类，如国产的CW系列万能式断路器智能保护等。但就智能保护的设计原理而言，较小负荷的断路器的智能脱扣器配置有长延时保护（代号Ir）和瞬时保护（代号Ii），较大负荷的断路器则增加了短延时保护（代号Isd），而目前普遍使用的新型智能脱扣器保护除上述三种外，还包括有接地保护（代号Ig）。
随着今年《厂用电继电保护整定计算导则》（DL/T 1502-2016）的颁布和施行，低压厂用系统的继电保护整定计算有了可依据的规范。但在实际工作中，由于种种因素，低压厂用部分的继电保护整定计算仍然存在多种困难，主要表现在由于低压厂用负荷数量繁多而带来的计算工作量繁重；低压厂用系统受重视程度不够，整定计算过程中缺少必要的灵敏度校验，实际整定时也往往简单粗放；在计算过程中各级负荷配合没有经过慎重考虑等。
以某厂机炉PC段和锅炉房0m层MCC、锅炉运转层MCC上的负荷的智能脱扣器整定计算为例，在对这些定值做复核时，发现存在有以下问题：
1、部分负荷的瞬时动作保护整定不当导致保护灵敏度不够；
2、由于部分下级馈线负荷的瞬时动作保护整定不当导致上级馈线短延时保护整定困难；
3、智能脱扣器功能局限导致保护灵敏度不够。
以上情况也是低压断路器的智能脱扣器在整定中的一些常见问题，下面对此逐一详细分析，并提出解决方法。
该厂0.4kV机炉PC主接线及部分负荷如图：
二、部分负荷的瞬时动作保护整定不当导致保护灵敏度不够
按图，捞渣机控制柜动力电源设计负荷电流82A，采用NSX160N开关，配置MIC2.2型智能脱扣器，脱扣器额定电流160A。该型号脱扣器可以设置长延时和瞬时两种定值，瞬时保护定值按照15倍脱扣器额定电流整定，达到了2400A。
上级电源锅炉房0m层MCC电源动力电缆型号ZC-VV-1kV，规格3×120+1×70,1根，长度95m。捞渣机控制柜动力电源动力电缆型号ZC-VV-1kV，规格3×50+1×25,1根，长度92m。
经计算，捞渣机控制柜动力电源电缆末端两相短路电流Ik(2)min=3.17kA，则本智能脱扣器瞬时保护灵敏系数Ksen=3170/2400 =1.32﹤2，不能满足要求。
三、部分下级馈线负荷的瞬时动作保护整定不当将对上级馈线短延时保护整定带来困难
以锅炉运转层MCC电源为例，该电源额定负载电流159A，配置MT08H1 型断路器，断路器配置MIC5.0A 型智能脱扣器，断路器额定电流250A。下级最大负荷是吹灰电源，设计负荷电流45.6A，采用NSX100N开关，配置MIC2.2型智能脱扣器，脱扣器额定电流100A，其瞬时速断保护整定电流1500A。
MIC5.0A 型智能脱扣器配置有长延时过载保护、短延时保护和瞬时保护，因瞬时保护无选择性，故退出。
锅炉运转层MCC电源开关的长延时过载保护按躲过馈线最大运行电流，可整定为Ir=200A，但在整定短延时保护时遇到了困难。
按照《导则》，PC段MCC馈线短延时保护的动作电流Isd可按下列原则整定，并取最大值：
与下级瞬时或短延时保护最大动作电流Iop.max配合，即：
Isd=KcoIop.max
Kco—配合系数，取1.15-1.20；
Iop.max--下级瞬时或短延时保护最大动作电流一次值。
按躲过所带电动机最大自启动电流Iast整定，即：
Isd=Krel Iast
Krel—可靠系数，取1.15-1.20；
Iast--所带电动机最大自启动电流一次值。
灵敏度校验：馈线末端两相短路灵敏系数不低于2。
吹灰电源作为锅炉运转层MCC的下级最大负荷，瞬时速断保护整定电流1500A，按上式1，锅炉运转层MCC电源短延时速断保护应整定为：
Isd=KcoIop.max=1.2×1500=1800A
因锅炉房运转层MC电源开关配置的MIC5.0A 型智能脱扣器没有配置单相接地故障保护，故该脱扣器的短延时保护应能保护电源动力电缆发生单相接地故障。锅炉房运转层MCC电源动力电缆型号ZC-VV-1kV，规格3×120+1×70,1根，长度120m。经计算，#2机锅炉房运转层MCC A电源末端单相短路电流Ik(1)min=2.2kA。
则Ksen=2200/1800 =1.22﹤2，不能满足要求。
四、电动机负荷的瞬时动作保护整定不能保护单相接地故障
以磨煤机#1密封风机为例，该电动机额定电流320A，配置MT08H1型断路器，断路器配置MIC5.0A 型智能脱扣器，断路器额定电流630A。
磨煤机#1密封风机的瞬时保护按躲过电动机启动电流整定，按导则，动作电流可按8-12倍额定电流整定。
Ii=10.5×320=3360A，3360/630=5.33，取Ii=6In=6×630=3780A
因MIC5.0A 型智能脱扣器没有配置单相接地故障保护，故该脱扣器的瞬时保护应能保护电动机动力电缆发生单相接地故障。磨煤机#1密封风机动力电缆型号ZC-VV-1kV，规格3×120,2根，长度135m。经计算，磨煤机#1密封风机电缆末端单相短路电Ik(1)min=1.31kA。
因Ik(1)min﹤Ii，故瞬时保护对单相接地故障无保护作用。
五、结论及解决办法
综上所述，智能脱扣器在整定计算中，由于各种原因，出现了灵敏度不足，以及保护功能不满足实际需要的情况，对此应有必要的解决方法。
对于段二所述的情况，实际原因在于MIC2.2型智能脱扣器瞬时保护Ii设置过于简单，未考虑现场实际运行情况。瞬时保护的整定范围为0～15In（In即断路器额定电流），查设计图，均将Ii设置为15 In，即设置基数是负荷断路器的额定电流，而非负荷本身的运行电流，设计要求断路器额定电流对于负荷运行电流一定有相当大的裕度，这样就会出现造成Ii定值过大。如果该负荷的安装位置离MCC较远，电缆较长时，相应的短路电流较小，就会影响到保护的灵敏度。
同理，对于段三中所述的情况，也是因为将Ii设置为15 In，造成Ii定值过大，上级负荷的短延时保护为了与此配合，也必须整定较大的定值，如果上级负荷的安装位置离PC段较远，电缆较长时，相应的单相接地短路电流较小，就会影响到保护的灵敏度。
对于这两种情况，可以在设计时将该类负荷的瞬时保护Ii根据安装位置统一以 Ie为基数设置定值（Ien即负荷额定电流），能够降低Ii定值，使保护有足够的灵敏度，也使需要与此配合的上级保护的整定不再困难。
对于段四中所述的情况，设计院在确定低压断路器的智能脱扣器型号或电厂在对应设备招标时，需要考虑功能更加齐全的智能脱扣器，如将MIC5.0A 型更换为MIC6.0A 型，该型脱扣器增加有接地保护功能（代号Ig），整定范围为0.2～1In，磨煤机#1密封风机额定电流320A，断路器In=630A，取Ig=320A，则Ig可整定为0.6 In=0.6×630=378A，按该电动机电缆末端单相短路电Ik(1)min=1.31kA计算，Ksen=1310/378 =3.46≥2，能够满足要求。
总之，低压厂用系统断路器的智能脱扣器在整定计算时，由于不同的现场会遇到各种问题，需要从现场实际情况出发灵活对待，而不是简单设置，从而真正起到保障低压厂用负荷的安全稳定运行的作用。
参考文献
[1]DL/T 5153-2014 火力发电厂厂用电设计技术规程 国家能源局,2014;
[2]DL/T 1502-2016 厂用电继电保护整定计算导则 国家能源局,2016;
[3]大型发电机组继电保护整定计算与运行技术（第二版）高春如著，中国电力出版社，2011；
[4]施耐德断路器选型手册，施耐德电气。
作者简介：谢致进（1973-），本科，高级工程师，主要从事电力系统二次试验及定值计算研究。
论文作者:谢致进,郭健,杨纲
论文发表刊物:《电力设备》2016年第19期
论文发表时间:2016/12/8
标签：负荷论文; 断路器论文; 智能论文; 电流论文; 单相论文; 低压论文; 电源论文; 《电力设备》2016年第19期论文;