礦井供電系統(tǒng)繼電保護整定計算技術規(guī)范

1、礦井供電系統(tǒng)繼電保護整定計算技術規(guī)范1.術語與定義1.1 進線開關：指變電所進線開關。1.2 出線開關：指變電所饋出干線開關。1.3 負荷開關：指直接控制電動機、變壓器的高壓開關。1.4 母聯(lián)開關：指變電所高壓母線分段開關。1.5 配合電力系統(tǒng)中的保護互相之間應進行配合。根據(jù)配合的實際情況，通常可將之分為完全配合、不完全配合、完全不配合三類。完全配合：指需要配合的兩保護在保護范圍和動作時間上均能配合，即滿足選擇性要求。不完全配合：指需要配合的兩保護在動作時間上能配合，但保護范圍無法配合的情況。完全不配合：指需要配合的兩保護在保護范圍和動作時間上均不能配合，即無法滿足選擇性要求。1.6 時間級差

2、 根據(jù)保護裝置性能指標，并考慮斷路器動作時間和故障熄弧時間，能確保保護配合關系的最小時間。2 總則2.1 本標準是礦井供電系統(tǒng)繼電保護配置及定值整定計算過程中應遵守的基本原則。2.2 各級電網之間繼電保護的運行整定，應以保證電網全局的安全穩(wěn)定運行為根本目標。電網繼電保護的整定應滿足速動性、選擇性和靈敏性要求。如果由于電網運行方式、裝置性能等原因，不能兼顧速動性、選擇性或靈敏性要求時，應在整定時合理地進行取舍，優(yōu)先考慮靈敏性，并執(zhí)行如下原則： a. 礦井電網服從礦區(qū)電網； b. 下一級電網服從上一級電網； c. 局部問題應在不影響或不擴大影響上一級電網安全供電的前提下，自行確定局部供電的繼電保護

3、整定； d. 上級電網在運行方式和繼電保護整定滿足的條件下，應以下一級電網的繼電保護整定需要，科學、合理地確定本電網機電保護整定參數(shù)，做到上、下電網繼電保護整定統(tǒng)籌兼顧，科學合理； e. 保證重要負荷供電。 2.3 上、下級繼電保護之間的整定，一般應遵循逐級配合的原則，滿足選擇性的要求，即當下一級線路或元件故障時，故障線路或元件的繼電保護整定值必須在靈敏度和動作時間上均與上一級線路或元件的繼電保護整定值相互配合，以保證電網發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。對不同原理的保護之間的整定配合，原則上應滿足動作時間上的逐級配合。在不能兼顧速動性、選擇性或靈敏性要求時，可以采用時間配合保護范圍不配合的不完全

4、配合方式。2.4 電流速斷保護應校核被保護線路出口短路的靈敏系數(shù)，在常見運行大方式下，三相短路的靈敏系數(shù)不小于1時即可投運。2.5 當速斷保護靈敏系數(shù)不能滿足要求，且過電流保護的動作時限不大于0.50.7s，可不設瞬時電流速斷保護。2.6 各變電所出線開關定時限過流保護動作時限設置，與上下級變電所出線開關定時限過流保護動作時限配合，視供電線路級數(shù)多少，優(yōu)先考慮階梯配置。時限的配置應保證地面變電所進線開關過電流保護時限不超過0.7s。若按逐級配合的原則使地面變電所進線開關過電流保護時限超過0.7s，則可采取下列措施： 1）將某些不帶重要負荷的中間變電所按t接方式或不配合點處理，即形成局部的終端變

5、電所，繼電保護整定，以不影響或不擴大影響上一級變電所不靠運行的原則（即進出線開關設為同一時限）。2）將同級干線兩端開關過流保護動作時限設為同一時間。3）井下各變電所進線開關不設保護，以減少配合級數(shù)，縮短地面變電所進線開關過電流保護動作時間。2.7 定時限過電流保護定值必須保證配電網路中最大容量的電氣設備或同時工作成組的電氣設備能夠起動。2.8 除電動機、變壓器過負荷保護采用反時限保護方式外，干線保護均不宜采用此方式。2.9上下級線路過電流保護及接地保護，動作時間配合級差取0.23s 。2.10 必須用最小兩相短路電流校驗定時限過電流保護裝置的靈敏度。作為主保護，取本級線路末端最小兩相短路電流，

6、要求靈敏系數(shù)kl1.5；作為遠后備保護時，取相鄰下級線路末端最小兩相短路電流，要求kl1.2。2.11 礦井地面變電所上級供電線路，其速斷保護范圍不應越過地面變電所高壓母線；其過電流保護延時應不小于1s。2.12 高壓供電線路短路后備保護采用遠后備方式。2.13 出線開關保護應隨礦井供電系統(tǒng)運行方式的不同設置多套可切換的定值 。2.14 必須用配電網路的最大三相短路電流校驗開關設備過電流保護電流互感器誤差不大于10%。2.15 電纜線路所裝設過負荷保護宜帶時限動作于信號 。 2.16 井下向多處供電的單電源終端線路采用經高壓配電裝置t接的方式接入的供電變壓器高壓開關保護的整定計算，仿照變電所負

7、荷開關整定。 2.17 地面變電所和井下中央變電所的高壓饋電線上，必須裝設有選擇性的單相接地保護裝置；供移動變電站的高壓饋電線上，必須裝設有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護裝置。2.18 地面變電所各饋線接地保護動作于信號。 2.19 井下變電所高壓饋出線的單相接地保護裝置應作用于信號；當單相接地故障危及人身、設備及供配電系統(tǒng)安全時，保護裝置應動作于跳閘，動作時間配合按階梯整定，時限級差0.23s 。2.20 井下各高壓電機及動力變壓器接地保護動作于瞬時跳閘。2.21 與保護配套的零序電流互感器，其伏安特性和角誤差應滿足接地保護裝置的要求。3 繼電保護對礦井供電系統(tǒng)結構的要求合理的電網結構是礦

8、井供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎，繼電保護裝置能否發(fā)揮積極作用，與電網結構是否合理有密切關系，必須把它們作為一個有機整體統(tǒng)籌考慮，全面安排。下列問題應綜合考慮：a.礦井電源應采用分列運行方式。b.井下中央變電所高壓母線接線及運行方式，宜與相對應的地面變電所母線接線及運行方式相適應。高壓母線應采用單母線分段接線方式，并應設置分段聯(lián)絡開關，正常情況下分列運行，且高壓母線分段數(shù)應與下井電纜回路數(shù)相協(xié)調。c.由井下中央變電所向采區(qū)供電的單回電纜供電線路上串接的采區(qū)變電所數(shù)不宜超過2個。 d.由采區(qū)變電所向移動變電站供電的單回電纜供電線路，宜采用經高壓配電裝置t接的方式接入移動變電站，t接的移動變電站數(shù)不宜

9、超過3個。不同工作面的移動變電站不應共用電源電纜。e.盡量避免多級短線路分段串聯(lián)供電的接線方式。4 繼電保護配置的基本原則4.1 礦井3-10kv供電干線保護 4.1.1 礦井3-10kv供電干線各開關均設防止相間短路的保護、過負荷保護及防止單相接地的高壓接地保護。 4.1.2 相間短路設兩段式電流保護，第一段瞬時速斷電流保護（或電流電壓聯(lián)鎖速斷保護）作為本線路輔助保護，第二段定時限的過電流保護作為本線路相間短路的主保護及相鄰下級線路的遠后備保護。4.1.3 做為礦井（地面）高壓配電系統(tǒng)的主干供電線路的配電裝置（柜），應根據(jù)各單位的實際情況和重要性，原則上可以加裝延時脫扣失壓保護和完時脫扣的大

10、電流擾定繼電保護，用于電網瞬間失壓或雷電干擾，提高了礦井電網運行的可靠性，整定參數(shù)必須經過計算，科學合理。具體配置如下：a.地面變電所進線開關設定時限過流保護作為母線的主保護；設電流電壓聯(lián)鎖時限速斷作為主保護的輔助保護，動作時限與入井電纜出線電流電壓聯(lián)鎖速斷保護配合。b.地面變電所入井電纜出線開關設定時限過流作為本線路的主保護及相鄰下級線路的遠后備保護，設電流電壓聯(lián)鎖速斷作為輔助保護。 c.井下各級變電所進線開關均設定時限過流保護作為母線的主保護。井下各級變電所出線開關，設定時限過流保護作為本線路的主保護及相鄰下級線路的遠后備保護，設瞬時電流速斷作為輔助保護。 4.2 井下動力變壓器保護 應設

11、速斷、過電流、過負荷、接地和低電壓保護；過電流保護兼作低壓側出線短路的遠后備，動作時限與低壓側過流保護配合。 4.3 高壓電動機保護 應設速斷、過負荷、接地和欠壓釋放保護。4.4 井下低壓供電系統(tǒng)保護 4.5.1 井下由采區(qū)變電所、移動變電站或配電點引出的低壓總饋電開關上，裝設短路、過負荷和帶延時的附加直流電源式檢漏保護裝置；分開關上設短路、過負荷、零序功率方向型選擇性漏電保護裝置。 4.5.2 低壓電動機磁力啟動器應設短路、過負荷、單相斷線、漏電閉鎖保護裝置。5 繼電保護整定計算5.1 地面變電所進線開關 5.1.1定時限過電流保護電流一次整定值按以下兩項計算取較大者：（1）按躲啟動電流整定

12、：有高壓電機時 （1）無高壓電機時 （2）（2）按躲自啟動電流整定： （3）二次整定值： （4）式中： 定時限過流整定一次電流值，a；定時限過流整定二次電流值，a；可靠系數(shù)，取1.2。起動電流最大的一臺或幾臺（同時起動時）高壓電動機的額定起動電流，a；變壓器的變壓比；，需用系數(shù)，0.5-1；其余高壓電動機的額定電流之和，a；變壓器高壓側額定電流之和，a；kzq電動機自起動系數(shù)，由試驗或實際運行經驗確定，可取為1.53 ； ijs 線路計算電流，一般用長時最大工作電流igm來代替 ； kf 返回系數(shù)，電子式繼電器取0.850.9，數(shù)字式繼電器可取0.90.95。電流互感器的變流比。靈敏度校驗：

13、（5）式中：被保護線路末端最小兩相短路電流；保護裝置的整定電流一次值；kl 保護裝置的靈敏度，對于主保護，取本級線路末端最小兩相短路電流，要求kl1.5；作為遠后備保護時，取相鄰下級線路末端最小兩相短路電流，要求kl1.2；對進線開關僅校遠后備靈敏度。動作時限與上下級出線開關配合，按階梯整定。5.1.2電流電壓聯(lián)鎖時限速斷保護電流元件、電壓元件均作為測量元件，以正常運行方式作為整定方式。（1）電流定值： 按正常運行方式下饋出干線在處的三相短路電流整定。二次整定值： （6）（2）電壓定值：按正常運行方式下，饋出干線在處三相短路時保護安裝處的殘壓整定。 二次整定值： （7）式中 ：電流定值，a；正

14、常運行方式下饋出干線在處的三相短路電流，a；線電壓平均值，v；電壓定值，v；可靠系數(shù)，取 2；系統(tǒng)正常運行方式下，保護背后電源至保護安裝處母線短路阻抗，以標幺值或有名值表示；線路阻抗，；（3）動作時限與母線饋出支線速斷配合， 5.2 地面變電所入井電纜出線開關 5.2.1 定時限過電流保護定值計算同7.1.15.2.2 電流電壓聯(lián)鎖速斷保護 定值計算同7.1.25.2.3 電纜過負荷保護二次整定值 ： (8)式中： 入井電纜干線正常工作電流，a?？煽肯禂?shù)，取1.05保護動作于信號，動作時限：取10s。5.3 井下各級變電所進線開關設定時限過流保護。定值計算同7.1.1。5.4 井下各級變電所出

15、線開關 5.4.1瞬時速斷保護按躲過被保護線路末端的最大三相短路電流來整定：二次整定值： （9）式中： 被保護線路末端母線的最大三相短路電流；kk 可靠系數(shù)，一般取1.21.3。保護范圍判斷： 若 （10）則設，否則不設。式中：被保護線路首端母線的最大三相短路電流；5.4.2 定時限過電流保護 定值計算同7.1.1。時限按階梯整定。5.5 地面變電所配電變壓器5.5.1 速斷保護一次整定值按以下原則計算取兩者其中較大者。（1）按躲過變壓器負荷側短路時流過保護的最大短路電流整定，即 （11）式中：變壓器負荷側最大三相短路電流；kk可靠系數(shù)，一般取 1.3-1.4；變壓器變比。（2）按躲過變壓器空

16、載投入時的勵磁涌流整定。 （12）式中：變壓器高壓側額定電流，a。二次整定值： (13)靈敏系數(shù)校驗：按變壓器高壓側最小兩相短路電流校驗。 （14）5.5.2過電流保護整定計算：按躲過負荷自啟動的最大工作電流整定。 一次整定值： （15）式中：可靠系數(shù)，1.2。kzq電動機自起動系數(shù)，由試驗或實際運行經驗確定，可取為1.53 ； 二次整定值： (16)靈敏系數(shù)校驗： （17）作為近后備保護，取變壓器二次側為校驗點，1.5，遠后備保護，1.2. 動作時限比相鄰元件保護的最大時限大0.23s。5.5.3 過負荷保護二次整定值： （18）式中： 可靠系數(shù)，取1.05時限按躲電機啟動時間整定，取15-

17、20s。5.6 井下動力變壓器5.6.1速斷保護速斷電流一次整定值：（1）按躲過變壓器負荷側短路時流過保護的最大短路電流整定，即 （19）式中 ：變壓器負荷側短路時流過保護的最大三相短路電流；kk可靠系數(shù)，一般取 1.3-1.4；（2）按躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流整定。一次整定值： （20）式中：變壓器高壓側額定電流，a。取兩者其中較大者。二次整定值： (21)靈敏系數(shù)校驗：按變壓器高壓側最小兩相短路電流校驗。 （22）5.6.2 過電流保護按躲過負荷的最大工作電流整定。一次整定值： （23）二次整定值： （24）式中： 高壓配電箱過電流保護一次整定值，a；高壓配電箱過電流保護二次整定值，

18、a;起動電流最大的一臺或幾臺（同時起動時）電動機的額定起動電流，a；可靠系數(shù)，取1.2-1.4； 需用系數(shù)，取0.5-1；其余電動機的額定電流之和，a；變壓器的變壓比； 電流互感器的變流比；靈敏度校驗：（1）對于y/y接線的變壓器，靈敏度按下式校驗 （25）式中： 靈敏度系數(shù)；變壓器低壓側母線上的最小兩相短路電流，a；（2）對于y/接線的變壓器，靈敏度應按下式校驗 （26）動作時限與變壓器速斷保護配合。5.6.3過負荷保護二次整定值： (27)動作時限15-20s5.7 高壓電動機 5.7.1速斷保護二次整定值： （28）式中： 過電流繼電器的動作電流整定值，a；電動機的額定起動電流，a；對于

19、鼠籠型電動機，=（56）； 電動機的額定電流，a；電流互感器的變流比；可靠系數(shù),取1.2 1.4。靈敏度校驗： （29）式中： 電動機端子上的最小兩相短路電流，a。5.7.2 過負荷保護電動機的過負荷保護按躲過電動機的額定電流整定。二次整定值： （30）式中： 可靠系數(shù)。當保護動作于信號時，取1.05；當保護動作于跳閘時，取1.2。過負荷保護時限定值： 一般取15-20s。5.7.3低電壓保護 對電動機的低電壓保護應按下列原則整定：（1） 當電壓短時降低或短時中斷又恢復時，為保證重要電機自啟動而需要切除的次要電機，其低電壓保護動作電壓按60%-70%額定電壓整定，動作時間按0-0.5秒整定。（

20、2） 當電壓短時降低或短時中斷后，根據(jù)生產情況不允許或不需要自啟動的電機，其低電壓保護動作電壓按40%-50%額定電壓整定，動作時間按0.5-1.5秒整定。（3） 對允許自啟動，但為保證人身和設備安全，當電壓長時間消失后亦須從電力系統(tǒng)自動切除的電機，其低電壓保護動作電壓按40%-50%額定電壓整定，動作時間按5-10秒整定。低電壓保護整定值選擇表負荷類別動作電壓/v動作時間/s備 注次要電機60-700-0.5不允許或不需要自啟動的電機40-500.5-1.5保安負荷40-505-10主通風機等5.8 6kv電網接地保護（1）定值整定 一次零序電流：二次零序電壓： 具體整定可參照下表進行。6k

21、v電網接地保護定值選擇表電網對地電容（f）12345678910單相接地電流一次值（a）3.266.529.781316.319.522.82629.332.6起動電流一次值i0（a）0.50.50.50.50.60.70.80.911起動電壓二次值u0（v2）接地保護動作類型1）地面變電所各饋線接地保護動作于信號。2）井下各變電所干線接地保護動作于跳閘，動作時間配合按階梯整定，時限級差0.23s。3）井下各高壓電機及動力變壓器接地保護動作于瞬時跳閘。5.9 低壓電網繼電保護 5.9.1 過電流保護（1）低壓干線過電流保護 （31）式中： 過流保護電流整定值，a；容量

22、最大的電動機的額定起動電流，對于有數(shù)臺電動機同時起動的工作機械，若其總功率大于單臺起動的容量最大的電動機功率時，iqe則為這幾臺同時起動的電動機的額定電流之和，a 需用系數(shù)，0.5-1；其余電動機的額定電流之和，a；（2）低壓支線過電流保護 （32）靈敏度校驗： （33） 式中： 被保護干線或支線距變壓器最遠點的最小兩相短路電流，a。（3）低壓支線過載保護過載保護按實際負荷的電流近似值進行整定： （34）5.9.2 井下低壓開關漏電保護（1） 井下低壓總饋電開關上，裝設帶延時的附加直流電源式檢漏保護裝置。（2） 分開關上設零序功率方向型選擇性漏電保護裝置。（3） 漏電保護和漏電閉鎖保護的電阻整

23、定值按下表整定：漏電保護和漏電閉鎖保護的電阻整定值選擇表額定電壓/v單相漏電動作電阻整定值/k單相漏電閉鎖動作電阻整定值/k1271.533803.57660112211402040附錄1：短路電流的計算一、 標幺值法1、 基準值選擇功率、電壓、電流、電抗的基準值分別為、,其單位分別為mva、kv、ka、：其對應關系為： 為了便于計算，基準容量通常選為100mva。由基準值確定的標幺值分別如下： 2、元件的標幺值計算（1）變壓器的電抗標幺值由于變壓器繞組電阻比電抗小得多，高壓短路計算時忽略變壓器的繞組電阻，以變壓器的阻抗電壓百分數(shù)（）作為變壓器的額定電抗，故變壓器的電抗標幺值為：  

24、   變壓器的額定容量，mva （2）線路電阻、電抗值 其中：l線路長度km x0架空線路或電纜每公里電抗.電阻/km(6kv電纜取0.08/km，架空線路取0.4/km)（3）電抗器的電抗標幺值 其中： 電抗器的額定百分電抗    電抗器額定電壓，kv    電抗器的額定電流，a（4）輸電線路的電抗標幺值       其中： 輸電線路單位長度電抗值，/km（5）短路電流三相短路電流： 兩相短路電流： （6）短路容量 二、 有名值法選擇短路保護裝置的整定電流時，需計

25、算兩相短路電流值，可按公式(1)計算： （1）式中 兩相短路電流，a； 、短路回路內一相電阻、電抗值的總和，; 根據(jù)三相短路容量計算的系統(tǒng)電抗值，； 、高壓電纜的電阻、電抗值，； 礦用變壓器的變壓比，若一次電壓為10000v，二次電壓為400v、690v、1200v時，則變比依次為25、14.5、8.3；當一次電壓為3000v，二次電壓為400v時，變壓比為7.5； 、礦用變壓器的電阻、電抗值，； 、低壓電纜的電阻、電抗值，； 變壓器二次側的額定電壓，對于380v網路，以400v計算；對于660v網路，以690v計算；對于1140v網路，以1200v計算；對于127v網路，以133v計算； 利用公式(1)計算兩相短路電流時，不考慮短路電流周期分量的衰減，短路回路的接觸電阻和電弧電阻也忽略不計。若需計算三相短路電流值，可按公式(2)計算： (2)式中 三相短路電流，a。附錄2：煤礦各組用電設備的需用系數(shù)和加權平均功率因數(shù)煤礦各組用電設備的需用系數(shù)和加權平均功率因數(shù) 用電設備名稱需用系數(shù)kd功率因數(shù)cosø備注壓風機房主電動機0.8 0.85