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7SJ62 微机综保用于高压电动机的整定及校验 兰州石化公司 许志军 730060【摘要】微机继电保护装置的计算速度快，精度好、可靠性高，还具有大容量数据存储，数据处理及强大的通信能力(简称测、控合一装置)。文中介绍了西门子7SJ62微机综保的关键词 继电器 DIGSI4 过电流 计算整定随着新技术的开发和成熟，微机继电保护装置越来越多地应用于各厂矿、企业，更新和替代了以前的电磁式、感应式、晶体管式继电保护，使微机继电保护能更好、更快、更可靠地切除故障，因此现在使用十分广泛。现以西门子公司的7SJ62微机综保，用于高压电动机保护为例，简单介绍保护的特点，整定计算的原则，并结合对7SJ62保护进行校验。1.7SJ62保护功能7SJ62继电保护装置是一种数字化，多功能保护控制单元，采用功能去强大的微处理器。所有的工作，例如：测量量的采集，以及针对断路器和电力装置的命令执行都以数字方式进行。7SJ62的基本功能是无方向性功能（50 . 50N . 51 . 51N），具有四个定时限过电流保护元件，两个相过流，另两个用于接地过流。同时可根据要求，还可配有负序电流保护（46），自动重合闸（78），热过负荷保护（49），过电压（58），低压保护（27），对电动机则有起动时间监视（48），禁止起动（66/68）和低电流监视。2.保护特点（1）功能强劲的32位微处理器（2）采用EFPROM和非易失性RAM存放保护定值、电动机运行和故障信息，保证了装置的有关信息不会因为掉电而丢失。（3）完全数字化的处理过程及测量值的控制，（4）其二进制输入、输出及内部功能处理部分与外部模拟量采集回路，控制回路及电源控制回路，实行完全电隔离。（5）可对测量值进行连续计算并将其显示在前面板上（6）通过PC机使用DIGSI 4软件，可很方便的对装置进行保护设置（7）记录事件信息，故障数据及含有SER信息录波用于分析与故障的判断（8）通过串口，可用数据电缆、Modem 或光缆与变电站装置通讯（9）对测量值进行持续监视，装置的软、硬件都有连续的自检功能3. 7SJ62微机保护的整定计算原则3.1过电流及速断保护动作判据及定值的整定（50-51，50N-51N）我厂高压设备的保护，均采用国际电工委IEC标准，该保护针对相间断路、匝间短路和机械负荷过载等故障，该保护具有延时功能，延时分为定时限DT和反时限IDMT。保护动作电流均按有效值整定。以下保护按公司机动处下发的继电保护配置及整定计算原则整定。3.1.1反时限动作电流整定一、时限特性（IEC）（1）标准反时限 （2）非常反时限 （3）极端反时限 （4）长反时限 二、反时限过电流保护动作电流整定计算按躲过最大负荷电流整定 式中：KK可靠系数 ，取 1.3 KJX接线系数， 接取 ， Y接取1 Kf返回系数， 取0.95nlk电流互感器变比， Ie电动机额定电流反时限过电流Ip与Tp的计算，首先从电机的参数中知道，电机的起动倍数，电机的额定电流，根据这些求出Ip与Tp的值 。通过系统菜单，定时限1201 FCT50/51打开，至ON可以整定高值过流I，I两段，反时限过流四条曲线可任选一条，再从“1211” 51IEC CURVE中选者曲线。可以通过DIGSI 4程序中的矩阵，任意定义接点出口和LCD故障报警指示灯3.2.接地故障保护（IEC 50N51N）接地故障保护是针对单项接地的，保护可以选择告警和跳闸两种功能，可通过内部程序的定义实现。在配置地址0113内容是，与时间过流保护相关联的功能开始建立。如果地址0113设为“Definite Time only”则仅仅适合于实现保护整定。在地址“130 FCT 50N/51N”。接地时限过流可在投入和退出（ON or OFF）相切换。这与相间过流保护是相互独立的。3.3 负序电流保护（46）3.3.1 不平衡负荷的描述负序过电流保护用于电动机保护时有特别的意义，三相感应电动机不平衡负荷的负序电流产生反转的电磁场，表现为转子倍频，转子表面感应出涡流，转子开始过热。另外当电机在不平衡系统电压情况下会由于热过负荷而危害电机，因为电机负序阻抗比较小，较小的不平衡电压可能导致较大的负序电流。负序电流保护主要用于电动机的各种相间不对称短路、断线、反相、匝间短路，转子开焊以及不对称过负荷。 3.3.2 电动机非正常负序电流原因（1）当电源电压不对称时，将异步电动机定子电流按对称分量法进行分解，结合三相交流异步电动机等效电路分析可得定子负序电流I2dz= 式中：U2dz电动机定子负序电压电动机额定相电压电动机额定相电流对称三相额定电压时，电动机直接启动电流倍数由上式可知，电源中负序电压U2 越高，在馈线中的负序电流I2 也越大。表1给出了电动机不同直接启动电流倍数时电源电压中负序分量与负序电流分量的关系。表1 不同负序电压及电动机起动电流倍数时的负序电流比值5%8%10%15%17%0.30.480.60.91.020.40.640.81.21.36（2）电流互感器（TA）电流的变松误差：TA特性不好，容易出现饱和时二次侧电流会不随一次侧电流量线性变化而容易畸变；各项TA不匹配或者变比选择过小；TA二次侧电流回路断线、连接不好或错误。这些都会引起保护误动作。3.4热过负荷保护（46）3.4.1 7SJ62的热过负荷保护用来防止过负荷损害被保护设备装置根据单体热模型可防止被保护设备过高的温度，有以下微分方程：式中：实际运行温度，以对应于最大允许电流（）运行温度的百分数表示。被保护设备的热时间常数I以最大允许电流（）的百分数表示的运行电流热过负荷保护以最大允许运行温度的百分数形式计算被保护设备的运行温度。当计算出的运行温度达到某一可整定的值时（以最大允许温度的百分数表示），产生一告警信号使得有时间减少负荷。当计算温度达到100%的最大允许温度时，产生一跳闸信号以断开过负荷设备。跳闸信号的产生以最高计算温度的哪一项为准。最大的允许持续电流是用额定电流来表示的：3.4.2 对热过负荷保护来讲，计算出的运行温度是最大允许运行温度的百分数，它必须输入因数K、时间常数和告警温度。7SJ62保护继电器提供了带热跳闸特性曲线的热过负荷保护，它可适用于被保护设备的过负荷的容差。热过负荷保护可在地址4201“FCT 49”中设为ON或OFF或Alarm only.如设为ON，可进行跳闸。3.4.3 K因子装置的额定电流用来作过负荷检测的基准。可整定的KFACTOR（地址4202）是持续热允许电流Imax与额定电流的比值。按以下方程计算：整定KFACTOR 式中：电机最大的允许持续电流（一次安培值）电机额定电流（一次安培值）CT一次额定电流举例：电机和CT的数据；允许的持续电流 =1.2电机额定电流 =250 ACT 变比 300/1 A则整定值 KFACTOR=3.4.4 时间常数热过负荷保护元件采用热微分方程计算温升。对电缆保护，加热时间常数由电缆数据及电缆周围环境决定。如时间常数不易得到，可由电缆短期过负荷能力确定。IS电流（ 分钟内允许流过的最大电流）通常可以从表中查到。这样时间常数可从下式计算得到：整定值 如果短时过负荷能力不是用1s电流说明的，而是用0.5s电流确定，整定值 时间越长，所得结果越不精确。如持续允许电流 Imax=250 40 0C最大的1s电流 I1S=36Imax=9 KACT比 300/1A K因子和时间常数按下式计算： K=于是整定值 K-FACTOR（地址4020）=0.83 TIME CONSTANT=21.6 min3.5欠压保护定值的整定（27）欠压保护包括两段定时限元件，成为27-2和27-1。每个元件的启动值和延时可分别设置。通过测量母线电压，当母线电压降低到整定值 以下并且时间大于整定值时，电动机通过保护装置跳闸。为了防止电压互感器PT断线误跳电动机。可设置PT断线闭锁欠压保护动作。只有当 且母线电压二次指U在规定时间内（如三个周波）从0.9倍额定电压以上，突然下降至0.65以下时，才判断为PT断线。4 保护的校验1#电站的锅炉给水泵，是采用西门子7SJ62微机综合保护继电器，具有全套的保护功能，现结合大化肥锅炉给水泵的整定值说明保护的校验方法。锅炉给水泵（A-GA701）（额定容量：2350KW、额定电流：250A、变比：450/1）反时限电流保护整定计算1) 反时限动作电流整定：按电动机额定电流整定。=1=0.7(A)取0.7A，折算到一次=0.7450=315（A）2)过流时限：电动机反时限部分的动作时限，要大于电动机起动电流的持续时间，取25秒。即倍数=5.6IP=0.7A，TP=1，IEC长反时限3)速断动作电流整定：按躲过电动机的起动电流整定，取7倍的额定电流。=12507=5.8(A) 取9倍的反时限动作电流作为速断动作电流，即6A，折算到一次=6450=2700（A）4）电流速断保护对馈线线末故障灵敏度校验=31.5低电压保护整定计算=60（V） 时限1秒，作用于跳闸接地保护整定计算一次值4A，作用于跳闸(零序CT变比为60/1)，给水泵PN=2300KW， UN=6KV，IN=250A，CT：300/1，二次电流：IN=0.83A，实测启动时间约10S，按上述的整定方法，计算得到的定值如下：定值都在Group A设定，速断保护： I Pickup 5.8A , T I Time Delay 0.00sec反时限保护： IP Pickup 0.7A ， T IP Time Delay 1.0sec选取IEC长反时限 Long Inverse低电压保护27置于ON：27-1 PICKUP 60V ， 27-1DELAY 1s接地保护整定 50N-1 PickUP 0.07A， 50N-1 Time Delay 1s 并设为IEC的定时限，负序电流保护的整定方法，首先设定FCT 46 为ON，由公式得：I2dz=I2dz /=610%0.83=0.5整定值46-1 地址4002 I2dz=0.5/5=0.1 A 取延时5s动作与信号。I2dz /=660%0.83=3整定值46-2 地址4004 I2dz=3/5=0.6 A 不取延时。4.1保护校验的注意事项进行保护装置的测试时，没有必要把其它类型的保护退出，在做速断保护时，操作人员可以根据节点的闭合情况，快速断开电流，这样可以以提高校验保护的正确性。平日本班校验饱和只使用单项调压器，变流器等，单元件设备。按7SJ62校验表1. 7SJ62保护装置端子排图Q1Ia进R14Ua进F13BO4R2BI9Q3Ib进R16Ub进R1BO5R6BI10Q5Ic进R15Uc进R3BO5R7BI11Q2Ia出F6BO1R4BO7R8BI8Q4Ib出F7BO1R5BO7R9BI4Q6Ic出F8BO2F14BI1R10BI5Q73I0 进F9BO2F15BI2R11BI6Q83I0 出F10BO3F16公共端R12BI7F1电源+F11BO3F17BI3R13F2电源- F12BO4F18BI35. 7SJ62保护的校验速断保护测试：在Settings里，进入Masking(I/O)查看Binary outputs所定义的出口接点，在第几个继电器上，将继电器定义的出口跳闸的两根线拆除，把测试动作时间用的毫秒表接入拆掉响的地方。测试A相电流时，电流从接线的端子Q1、Q2加入。测试B相电流时，电流从接线的端子Q5、Q6加入。速断高值保护测定：在启动时时间内（20S），将电流上升到保护装置动作值，此电流为速断电流高值。反时限保护测定：作曲线，作Ip动作值的倍数，求取整数倍。例：，取整数8，从8倍开始做，如：8，