礦井供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算技術(shù)規(guī)范解析

礦井供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計(jì)算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)與定義進(jìn)線開(kāi)關(guān)：指變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)。出線開(kāi)關(guān)：指變電所饋出干線開(kāi)關(guān)。負(fù)荷開(kāi)關(guān)：指直接掌握電動(dòng)機(jī)、變壓器的高壓開(kāi)關(guān)。母聯(lián)開(kāi)關(guān)：指變電所高壓母線分段開(kāi)關(guān)。協(xié)作能協(xié)作，即滿足選擇性要求。保護(hù)范圍無(wú)法協(xié)作的狀況。均不能協(xié)作，即無(wú)法滿足選擇性要求。時(shí)間級(jí)差時(shí)間，能確保保護(hù)協(xié)作關(guān)系的最小時(shí)間?？倓t中應(yīng)遵守的根本原則。各級(jí)電網(wǎng)之間繼電保護(hù)的運(yùn)行整定，應(yīng)以保證電網(wǎng)全局的安全穩(wěn)定運(yùn)行為根本目標(biāo)。電網(wǎng)繼電保護(hù)的整定應(yīng)滿足速動(dòng)性、取舍，優(yōu)先考慮靈敏性，并執(zhí)行如下原則：礦井電網(wǎng)聽(tīng)從礦區(qū)電網(wǎng)；下一級(jí)電網(wǎng)聽(tīng)從上一級(jí)電網(wǎng)；的前提下，自行確定局部供電的繼電保護(hù)整定；上級(jí)電網(wǎng)在運(yùn)行方式和繼電保護(hù)整定滿足的條件下，應(yīng)合理；保證重要負(fù)荷供電。上、下級(jí)繼電保護(hù)之間的整定，一般應(yīng)遵循逐級(jí)協(xié)作的原路或元件的繼電保護(hù)整定值必需在靈敏度和動(dòng)作時(shí)間上均與上協(xié)作方式。電流速斷保護(hù)應(yīng)校核被保護(hù)線路出口短路的靈敏系數(shù)，在10.5～0.7s，可不設(shè)瞬時(shí)電流速斷保護(hù)。各變電所出線開(kāi)關(guān)定時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限設(shè)置，與上下開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)時(shí)限不超過(guò)0.7s。假設(shè)按逐級(jí)協(xié)作的原則使地面將某些不帶重要負(fù)荷的中間變電所按T接方式或不協(xié)作〔即進(jìn)出線開(kāi)關(guān)設(shè)為同一時(shí)限。將同級(jí)干線兩端開(kāi)關(guān)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限設(shè)為同一時(shí)間。短地面變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。氣設(shè)備或同時(shí)工作成組的電氣設(shè)備能夠起動(dòng)。線保護(hù)均不宜承受此方式。上下級(jí)線路過(guò)電流保護(hù)及接地保護(hù)，動(dòng)作時(shí)間協(xié)作級(jí)差取0.23s必需用最小兩相短路電流校驗(yàn)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置的K

≥1.5；作為遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，取相鄰下級(jí)線路末端最L

＞1.2。L1s。高壓供電線路短路后備保護(hù)承受遠(yuǎn)后備方式。套可切換的定值。10%。電纜線路所裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)宜帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。井下向多處供電的單電源終端線路承受經(jīng)高壓配電裝置T所負(fù)荷開(kāi)關(guān)整定。必需裝設(shè)有選擇性的動(dòng)作于跳閘的單相接地保護(hù)裝置。地面變電所各饋線接地保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)。井下變電所高壓饋出線的單相接地保護(hù)裝置應(yīng)作用于信號(hào)；當(dāng)單相接地故障危及人身、設(shè)備及供配電系統(tǒng)安全時(shí)，保護(hù)0.23s井下各高壓電機(jī)及動(dòng)力變壓器接地保護(hù)動(dòng)作于瞬時(shí)跳閘。接地保護(hù)裝置的要求。繼電保護(hù)對(duì)礦井供電系統(tǒng)構(gòu)造的要求綜合考慮：礦井電源應(yīng)承受分列運(yùn)行方式。地面變電所母線接線及運(yùn)行方式相適應(yīng)。高壓母線應(yīng)承受單母線分段接線方式，并應(yīng)設(shè)置分段聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，正常狀況下分列運(yùn)行，且高壓母線分段數(shù)應(yīng)與下井電纜回路數(shù)相協(xié)調(diào)。2由采區(qū)變電所向移動(dòng)變電站供電的單回電纜供電線路，宜T應(yīng)共用電源電纜。盡量避開(kāi)多級(jí)短線路分段串聯(lián)供電的接線方式。繼電保護(hù)配置的根本原則礦井3-10kV供電干線保護(hù)過(guò)負(fù)荷保護(hù)及防止單相接地的高壓接地保護(hù)。相間短路設(shè)兩段式電流保護(hù)，第一段瞬時(shí)速斷電流保護(hù)〔或電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。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(yīng)依據(jù)各單位的實(shí)際狀況和重要性，原則上可以加數(shù)必需經(jīng)過(guò)計(jì)算，科學(xué)合理。具體配置如下：地面變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)設(shè)定時(shí)限過(guò)流保護(hù)作為母線的主保護(hù)作時(shí)限與入井電纜出線電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)協(xié)作。主保護(hù)及相鄰下級(jí)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，設(shè)電流電壓聯(lián)鎖速斷作為關(guān)心保護(hù)。主保護(hù)。井下各級(jí)變電所出線開(kāi)關(guān)，設(shè)定時(shí)限過(guò)流保護(hù)作為本線路的主保護(hù)及相鄰下級(jí)線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，設(shè)瞬時(shí)電流速斷作為關(guān)心保護(hù)。井下動(dòng)力變壓器保護(hù)。高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)應(yīng)設(shè)速斷、過(guò)負(fù)荷、接地和欠壓釋放保護(hù)。井下低壓供電系統(tǒng)保護(hù)井下由采區(qū)變電所、移動(dòng)變電站或配電點(diǎn)引出的低壓總電保護(hù)裝置。漏電閉鎖保護(hù)裝置。繼電保護(hù)整定計(jì)算地面變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)電流一次整定值按以下兩項(xiàng)計(jì)算取較大者：按躲啟動(dòng)電流整定：有高壓電機(jī)時(shí) I K (I K I K I 有高壓電機(jī)時(shí) dz K q.max x1 eD x2 eB無(wú)高壓電機(jī)時(shí) Idz

K (KK

Iq.max

K Ix2

) 〔2〕按躲自啟動(dòng)電流整定：〔3〕二次整定值：II dz I

dzj Knf lIdz—定時(shí)限過(guò)流整定一次電流值，A；Idzj

—定時(shí)限過(guò)流整定二次電流值，A；K 1.2。KI —起動(dòng)電流最大的一臺(tái)或幾臺(tái)〔同時(shí)起動(dòng)時(shí)〕高壓電動(dòng)q.max機(jī)的額定起動(dòng)電流，A；K─變壓器的變壓比；KbK K —需用系數(shù)，0.5-1；x1 x2 I —其余高壓電動(dòng)機(jī)的額定電流之和，A；eD IeB—變壓器高壓側(cè)額定電流之和，A；Kzq；I—線路計(jì)算電流，一般用長(zhǎng)時(shí)最大工作電流I來(lái)代js gm替；K0.85～0.9，數(shù)字式繼電f0.9～0.95。n—電流互感器的變流比。l靈敏度校驗(yàn)：I2K d.mindzL Idz〔5〕式中：I2d.min

—被保護(hù)線路末端最小兩相短路電流；I —保護(hù)裝置的整定電流一次值；dzL d.min

取本級(jí)線路末端KLI2d.min

取相鄰下級(jí)線路末端最小兩相短路電流，要求KL＞1.2；對(duì)進(jìn)線開(kāi)關(guān)僅校遠(yuǎn)后備靈敏度。電流電壓聯(lián)鎖時(shí)限速斷保護(hù)整定方式。電流定值：按正常運(yùn)行方式下饋出干線在Z /K 處的三相短路電流整xl k定。

I Id

(3) Up

〔6〕3(3(Z Z /K)n

dzj nl

xt xl k l按正常運(yùn)行方式下，饋出干線在Z /K處三相短路時(shí)保護(hù)安xl k式中：dzjI A；dzj

Udzj

100ZxlZ Z /Kxt.min xl k

〔7〕I(3)—正常運(yùn)行方式下饋出干線在Z /K處的三相短路電流，d xl kA；U —線電壓平均值，V；pdzjU —電壓定值，V；dzjK —牢靠系數(shù)，取2；kZ —系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，保護(hù)背后電源至保護(hù)安裝處母線xt短路阻抗，以標(biāo)幺值或知名值表示；Zxl—線路阻抗，Ω；動(dòng)作時(shí)限與母線饋出支線速斷協(xié)作，地面變電所入井電纜出線開(kāi)關(guān)7.1.17.1.2電纜過(guò)負(fù)荷保護(hù)二次整定值： I(8)

K I Kgnl式中：Ig—入井電纜干線正常工作電流，A。K K

1.0510s。井下各級(jí)變電所進(jìn)線開(kāi)關(guān)7.1.1。井下各級(jí)變電所出線開(kāi)關(guān)瞬時(shí)速斷保護(hù)按躲過(guò)被保護(hù)線路末端的最大三相短路電流I3Kd2.maxK

來(lái)整定：二次整定值：〔9〕式中：

Idzj

K

d2maxnlI3d2max

─被保護(hù)線路末端母線的最大三相短路電流；1.2～1.3。K保護(hù)范圍推斷：假設(shè) Idz式中：

KI3Kd2max

3d1max

〔10〕d1max

─被保護(hù)線路首端母線的最大三相短路電流；定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)7.1.1。時(shí)限按階梯整定。地面變電所配電變壓器速斷保護(hù)一次整定值按以下原則計(jì)算取兩者其中較大者。整定，即KI(3)I kd2maxdz Kb〔11〕式中：I3d2.maxK

─變壓器負(fù)荷側(cè)最大三相短路電流；─牢靠系數(shù)，一般取1.3-1.4；KKb─變壓器變比。按躲過(guò)變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流整定。I (45)Idz eB〔12〕式中：二次整定值：II dz I(13)

dzj Knf l靈敏系數(shù)校驗(yàn)：按變壓器高壓側(cè)最小兩相短路電流校驗(yàn)。I(2)K d1min 2dzl Idz〔14〕過(guò)電流保護(hù)一次整定值：〔15〕式中：

I Kdz

K IzqeBK ─牢靠系數(shù)，1.2。KKzq；二次整定值：I Idzdzj Knf l靈敏系數(shù)校驗(yàn)：

(16)I(2)K dmin〔17〕

l KIbdzKl

≥1.5，遠(yuǎn)Kl

≥1.2.0.23s?！?8〕式中：

Idzj

Kk IKn f lK 1.05k時(shí)限按躲電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間整定，取15-20s。井下動(dòng)力變壓器速斷保護(hù)速斷電流一次整定值：整定，即〔19〕式中：

I Kdz

I(3)d2maxI3d2.maxK

─變壓器負(fù)荷側(cè)短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大三相短路電流；─牢靠系數(shù)，一般取1.3-1.4；K一次整定值：I (45)Idz eB〔20〕式中：I ─變壓器高壓側(cè)額定電流，A。eB二次整定值：II dz I(21)

dzj Knf l靈敏系數(shù)校驗(yàn)：按變壓器高壓側(cè)最小兩相短路電流校驗(yàn)。I(2)K d1min 2dzl Idz〔22〕過(guò)電流保護(hù)按躲過(guò)負(fù)荷的最大工作電流整定。

I Kdz K

k(Ib

q.max

K )Ix eI

〔23〕I Idz〔24〕式中：

dzj nlI ─高壓配電箱過(guò)電流保護(hù)一次整定值，A；dzIdzj

─高壓配電箱過(guò)電流保護(hù)二次整定值，A;Iq.max

─起動(dòng)電流最大的一臺(tái)或幾臺(tái)〔同時(shí)起動(dòng)時(shí)〕電動(dòng)機(jī)的額定起動(dòng)電流，A；Kk1.2-1.4；K x

0.5-1； I ─其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和，A；eK─變壓器的變壓比；Kbn ─電流互感器的變流比；l靈敏度校驗(yàn)：〔1〕Y/YIK d.minI(2)

1.5〔25〕式中：

l KIbdzK─靈敏度系數(shù)；lIdmin

A；〔2〕Y/△接線的變壓器，靈敏度應(yīng)按下式校驗(yàn)〔26〕

I (2)d.md.min3KIKbdz

1.5動(dòng)作時(shí)限與變壓器速斷保護(hù)協(xié)作。過(guò)負(fù)荷保護(hù)(27)動(dòng)作時(shí)限15-20s高壓電動(dòng)機(jī)速斷保護(hù)

Idzj

Kk IKn f lI KKI〔28〕式中：

dzj

n qelI ─過(guò)電流繼電器的動(dòng)作電流整定值，A；dzjI I qe qeI〔5～6〕；IeDI─電動(dòng)機(jī)的額定電流，A；IeDn─電流互感器的變流比；lK 1.2～1.4。K靈敏度校驗(yàn)：〔29〕

.min 2KI s nKI ldzj式中：I I d.min過(guò)負(fù)荷保護(hù)二次整定值：I .

KIkeD〔30〕式中：

dzj K nf lK─牢靠系數(shù)。當(dāng)保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)時(shí)，Kk 作于跳閘時(shí)，K 。k

15-20s。低電壓保護(hù)對(duì)電動(dòng)機(jī)的低電壓保護(hù)應(yīng)按以下原則整定：電機(jī)自啟動(dòng)而需要切除的次要電機(jī)，其低電壓保護(hù)動(dòng)作電壓按60%-700-0.5當(dāng)電壓短時(shí)降低或短時(shí)中斷后，依據(jù)生產(chǎn)狀況不允40%-50%額0.5-1.5對(duì)允許自啟動(dòng)，但為保證人身和設(shè)備安全，當(dāng)電壓40%-505-10動(dòng)的電機(jī)保安負(fù)荷動(dòng)的電機(jī)保安負(fù)荷40-505-10主通風(fēng)機(jī)等負(fù)荷類別動(dòng)作電壓動(dòng)作時(shí)間備注/V/S次要電機(jī)60-700-0.5不允許或不需要自啟40-500.5-1.56kV定值整定一次零序電流：0.5AI06A二次零序電壓：3VU025V具體整定可參照下表進(jìn)展。6kV12345678910〔μF〕單相接地電流一3.6.9.13161922262932次值〔A〕265278.3.5.8.3.6起動(dòng)電流一次值0.0.0.0.0.0.0.0.1155556789起動(dòng)電壓二次值157543333330000地面變電所各饋線接地保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)。0.23s。井下各高壓電機(jī)及動(dòng)力變壓器接地保護(hù)動(dòng)作于瞬時(shí)跳閘。低壓電網(wǎng)繼電保護(hù)過(guò)電流保護(hù)低壓干線過(guò)電流保護(hù)I I KIdz q.max x e〔31〕式中：Idz—過(guò)流保護(hù)電流整定值，A；Iq.max—容量最大的電動(dòng)機(jī)的額定起動(dòng)電流，對(duì)于有數(shù)臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)的工作機(jī)械，假設(shè)其總功率大于單臺(tái)起動(dòng)的容量最大的電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，I則為這幾臺(tái)同時(shí)起動(dòng)的Qe電動(dòng)機(jī)的額定電流之和，AK ─需用系數(shù)，0.5-1；x I ─其余電動(dòng)機(jī)的額定電流之和，A；e低壓支線過(guò)電流保護(hù)〔32〕I I

I Idz q.式中：

K l Idz

1.5 〔33〕I 2)─被保護(hù)干線或支線距變壓器最遠(yuǎn)點(diǎn)的最小兩相短路d.min電流，A。低壓支線過(guò)載保護(hù)過(guò)載保護(hù)按實(shí)際負(fù)荷的電流近似值進(jìn)展整定：I Idz e.〔34〕井下低壓開(kāi)關(guān)漏電保護(hù)〔1〕 電源式檢漏保護(hù)裝置。〔2〕置。

分開(kāi)關(guān)上設(shè)零序功率方向型選擇性漏電保護(hù)裝〔3〕 漏電保護(hù)和漏電閉鎖保護(hù)的電阻整定值按下表整定：漏電保護(hù)和漏電閉鎖保護(hù)的電阻整定值選擇表額定電壓/V單相漏電動(dòng)作電阻整定值/kΩ單相漏電閉鎖動(dòng)作電阻整定值/kΩ1271.533803.57660112211402040附錄1：短路電流的計(jì)算一、標(biāo)幺值法1、基準(zhǔn)值選擇功率、電壓、電流、電抗的基準(zhǔn)值分別為S 、U 、I 、d d dX d

MVA、kV、kA、Ω：其對(duì)應(yīng)關(guān)系為：3IdX 3Iddd

S 3U Id d

I Sd

/ 3Ud為了便于計(jì)算，基準(zhǔn)容量Sd

通常選為100MVA。由基準(zhǔn)值確定的標(biāo)幺值分別如下：SS*d Sd

UU*d Ud

II*d Id

XX*d Xd

SX dU2d2、元件的標(biāo)幺值計(jì)算變壓器的電抗標(biāo)幺值由于變壓器繞組電阻比電抗小得多，高壓短路計(jì)算時(shí)無(wú)視變壓器的繞組電阻，以變壓器的阻抗電壓百分?jǐn)?shù)〔u〕作為變s壓器的額定電抗，故變壓器的電抗標(biāo)幺值為：X* uTd s

S% S

S —變壓器的額定容量，MVANTNT線路電阻、電抗值X*

XLS0 dL U2dkm00.08Ω/km0.4Ω/km)電抗器的電抗標(biāo)幺值X* x

IU% d NLLd k I UNL dxk

—電抗器的額定百分電抗U —電抗器額定電壓，kVNLI ANL輸電線路的電抗標(biāo)幺值Sx*Xld

l d0U2dX0短路電流

—輸電線路單位長(zhǎng)度電抗值，Ω/km三相短路電流：

I(3)k

I* dX*兩相短路電流： I(2)0.866I(3)短路容量二、知名值法

k kSS dK X*〔1〕

U2 (R)22 (R)2(X)2dRR/K2RR1 b b 2XXxdI(2)；d

X/K2X X1 b b 2 R X、 ─短路回路內(nèi)一相電阻、電抗值的總和xX─依據(jù)三相短路容量計(jì)算的系統(tǒng)電抗值，Ω；x、1 R X、1 Kb─礦用變壓器的變壓比，假設(shè)一次電壓為1200V、400V、b R X、b 、2 R X、2 NN N U─變壓器二次側(cè)的額定電壓，對(duì)380VU以400V網(wǎng)路，U以1200V127V網(wǎng)路，U以133VNN N 衰減，短路回路的接觸電阻和電弧電阻也無(wú)視不計(jì)。d

1.15I(2)d(2)

dI(3)─三相短路電流，A。d附錄2：煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)功率因數(shù)用電設(shè)備名稱kdcos?備注壓風(fēng)機(jī)房主電動(dòng)機(jī)0.8～0.850.8～0.85同步機(jī)時(shí)一般cos?0.9斜井膠