中国矿业大学
本科生毕业设计
姓名：周艺博学号： 21056377 学院：应用技术学院
专业：电气工程及其自动化
设计题目：煤矿供电继电保护整定计算研究
专题：
指导教师：王崇林职称：教授
2009年6月徐州
中国矿业大学毕业设计任务书
学院应用学院专业年级电气05－1 学生姓名周艺博
任务下达日期：2009年3月9 日
毕业设计日期：2009年3月9日至2009年6月5日
毕业设计题目：煤矿供电继电保护整定计算研究
毕业设计专题题目：
毕业设计主要内容和要求：
内容：
1.继电保护综述及煤矿配电网特点介绍
2.基于煤矿电网特点的继电保护配置
3.煤矿配电网整定配合原则
4.煤矿配电网整定计算研究
5.煤矿继电保护软件开发与应用
要求：
在相关课程学习的基础上，通过毕业设计，掌握煤矿配电网的特点，以及基于煤矿配电网特点的继电保护整定计算和保护配置配合问题，在此基础上，协助完成继电保护整定计算软件的开发。
院长签字：指导教师签字：
指导教师评语（①基础理论及基本技能的掌握；②独立解决实际问题的能力；③研究内容的理论依据和技术方法；④取得的主要成果及创新点；⑤工作态度及工作量；⑥总体评价及建议成绩；⑦存在问题；⑧是否同意答辩等）：
成绩：指导教师签字：
年月日
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：
成绩：评阅教师签字：
年月日
评阅教师评语（①选题的意义；②基础理论及基本技能的掌握；③综合运用所学知识解决实际问题的能力；④工作量的大小；⑤取得的主要成果及创新点；⑥写作的规范程度；⑦总体评价及建议成绩；⑧存在问题；⑨是否同意答辩等）：
成绩：评阅教师签字：
年月日
中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况
提出问题
回答问题
正
确
基本
正确
有一
般性
错误
有原
则性
错误
没
有
回
答
答辩委员会评语及建议成绩：
答辩委员会主任签字：
年月日
学院领导小组综合评定成绩：
学院领导小组负责人：
年月日
摘要
随着煤矿生产对供电可靠性的要求越来越高，各煤矿企业对继电保护整定工作日益重视，越发认识到制定一套适合于煤矿生产实际情况的继电保护整定规范的必要性与重要性。
煤矿电网是电力系统的一个重要组成部分，它是联系电力系统与煤矿用电设备的桥梁，由于以电缆供电为主，具有负荷集中、电气设备运行环境恶劣、供电可靠性要求高等特点，其继电保护计算与系统电网和普通电力用户相比有一些特殊的地方。目前煤矿电气技术员进行此项工作时普遍采用手工故障计算和人工整定计算的方法，因此对继电保护整定计算的手工计算作一些总结是有一定的意义的
随着煤矿生产对供电可靠性的要求越来越高，各煤矿企业对继电保护整定工作日益重视，越发认识到制定一套适合于煤矿生产实际情况的继电保护整定规范的必要性与重要性。
本论文是基于煤矿电工手册和煤炭工业部关于煤矿电网继电保护整定计算原则的理论基础上，采用分为章节的阐述方式，对关于继电保护整定计算的详细过程作一些细化的总结，主要是介绍了煤矿电网继电保护整定计算的意义及发展趋势等基础性知识，又进一步阐述了继电保护运行的设置的基本原则及继电保护整定计算的一些规程，并详细分析了继电保护的整定原则及具体阶段式电流保护的内容。
关键词：煤矿供电；继电保护；整定原则；整定计算
ABSTRACT
With coal production power supply reliability of the increasingly high demand for coal mining enterprises of the relay setting on the work of growing importance to the development of a more understanding for the actual situation in the coal production of the relay setting norms the necessity and importance.
The coalmine power network is a vital component of the power system，and it is the bridge linking with power system and the mining electrical equipment.there are some special spots in calculation of coalmine protection relay system compared with the calculating methods of the power grid and the normal power consumers because that the cable power network is the main supply mode in main which has some characteristics such as loads centralizing,running under the terrible circumstances,higher power supply reliability,etc.At present,coalmine electricians usually choose the methods of manual fault analysis and protection relay setting when carrying the calculating of relay protection system.so research in this field has some practical meaning.
With coal production power supply reliability of the increasingly high demand for coal mining enterprises of the relay setting on the work of growing importance to the development of a more understanding for the actual situation in the coal production of the relay setting norms the necessity and importance.
This paper is based on the coal mine electrical manuals and Ministry of Coal Industry Coal Power relay setting calculation principles of the theory, based on the use of divided into sections by means of relay setting calculation on the detailed process of some refinement sum up, mainly coal power grid introduced relay setting calculation of the significance and trends in the development of basic knowledge has been further elaborated in the set protection operation and the basic principles of relay setting calculation of some point of order, and a detailed analysis of Setting the relay protection principles and the specific stage of the content of current protection.
KEY WORDS：Coal supply；relay protection; relay protection principles; relay setting calculation
目录
1绪论 (1)
1.1 本课题的目的与意义 (1)
1.2煤矿电网继电保护及整定计算软件现状 (2)
1.3 本文的工作重点 (2)
2 煤矿电网继电保护原则归纳 (3)
2.1煤矿电网供电结构描述 (3)
2.2煤矿电网继电保护原则归纳 (4)
2.2.1煤矿电网主变压器保护 (5)
2.2.2 6kV线路电流速断保护 (10)
2.2.3 漏电保护 (12)
2.2.4煤矿电网高压电气设备保护配置 (16)
2.3本章小结 (17)
3 煤矿电网故障计算的实现 (19)
3.1 煤矿电网故障计算的特点 (19)
3.2 三相对称短路计算 (20)
3.2.1 网络数学模型的建立 (20)
3.2.2 故障点辐射状等值网络形成 (25)
3.2.3 指定时刻对称短路电流的计算 (32)
3.2.4 短路全电流与冲击电流的计算 (35)
3.3 两相短路故障电流的计算 (36)
3.4 单相接地电容电流的计算 (37)
3.5 故障电流计算的实现流程 (39)
3.6 本章小结 (40)
4 整定配合基本原则 (41)
4.1整定配合基本原则概述 (41)
4.2保护的整定方法 (41)
4.3差动保护 (41)
4.3.1纵联差动保护 (42)
4.4阶段式保护 (43)
4.4.1保护原则概述 (43)
4.4.2 电流速断保护 (43)
4.4.3 延时电流速断保护 (47)
4.4.4 过电流保护 (52)
4.5 本章小结 (56)
5 煤矿电网继电保护系统计算软件的实现 (57)
5.1 软件的总体结构及功能介绍 (57)
5.2 煤矿电网继电保护系统计算软件的运行 (61)
5.3 本章小结 (64)
6总结与展望 (65)
6.1 总结 (65)
6.2 展望 (65)
参考文献 (67)
英文文献 (69)
中文翻译 (77)
致谢 (85)
1绪论
1.1 本课题的目的与意义
煤矿企业是电力系统的重要用户并且对可靠性要求比较高。煤矿的供电系统是矿区生产的主要动力源，而继电保护是整个煤矿电力系统安全运行的重要保障。它应该保障矿区电力网络正常的生产和运行，并且在出现故障的时候能迅速准确的切除故障。
从安全运行的角度出发，煤矿电网中继电保护装置应满足可靠性、灵敏性、选择性和速动性这四个基本要求，而继电保护整定计算是确保“四性”的主要手段。因此继电保护定值的整定工作一直是煤矿电气技术人员日常工作中的重点和难点。矿区电网和一般的10kV配电网有很大的不同，矿区的电网以单端辐射状供电为主，高压短线路较多，负荷与供电结构需要经常地变动，同时煤矿生产的工作条件具有特殊性，其主要负荷集中在井下，井下空气湿度大，空气中浮游大量杂质（如煤尘）并且腐蚀性气体（如CO2、NO、NO2、SO2等）含量高，属于易燃易爆场所，发生短路故障时可能造成火灾事故，甚至引起瓦斯煤尘爆炸，所以煤矿企业的供电和电气设备与普通电力用户相比有其特殊地方，并且对继电保护有更高的要求。
煤矿生产的工作条件是具有十分特殊性的，其电网的安全、稳定运行是煤矿企业安全生产的重要保障。要保障煤矿企业主设备安全可靠运行，正确、合理的保护定值整定是必不可少的措施之一。但是目前煤炭系统内，继电保护整定管理水平总体上比较低，至今没有形成统一的，被系统内认可的整定计算规范，目前各单位还处于手动计算，各自为阵的状态。
随着煤矿生产对供电可靠性的要求越来越高，各煤矿企业对继电保护整定工作日益重视，越发认识到制定一套适合于煤矿生产实际情况的继电保护整定规范的必要性与重要性。
本软件设计的目的就是如何利用目前先进的软件编程技术，开发出具有使用价值的图形化的煤矿电网继电保护整定计算与管理系统，实现对供电系统中高压电气设备参数、继电保护配置、保护整定计算及继电保护定值单等进行管理，计算机根据人为选择各设备的继电保护整定原则，对其进行整定计算与灵敏度校验。整个系统操作简单、方便、灵活，使保护整定技术人员的工作量降低到最小。本软件在设计开发过程中，将可视化技术、数据库技术、面向对象程序设计方法与煤矿继电保护整定计算相结合，对煤矿电网主设备继电保护原则、供电结构拓扑分析、数据库管理作了一些很有意义的基础性研究应用工作。
1.2煤矿电网继电保护及整定计算软件现状
煤炭行业由于历史条件，以及对煤矿电网继电保护投入资金和认识不足等客观原因，到目前为止煤矿电气技术人员的继电保护整定工作仍然延用传统的手工计算与人工校验的方法，即根据已有的系统一次接线图查找图纸中各电气设备的相关参数，然后根据供电系统的不同运行方式分别计算出各点的最大与最小短路电流，最后根据所得故障电流与设备参数计算出各项保护的定值。但是由于煤矿生产的特殊性，其负荷与供电结构经常需要变动，特别是井下部分，每次负荷与供电结构的变动都要求对定值进行重新计算，其工作量非常大且十分繁琐。
同时必须引起重视的是整个煤炭系统内至今并未形成一套与本行业生产实际情况相适应的继电保护整定规范，这样首先对煤矿继电保护整定软件的开发与推广形成了最根本的障碍，以及由于煤矿电气技术人员本身的技术水平原因，在进行煤矿电网继电保护整定计算时采用的整定计算和保护之间配合的方法有时是错误的，这样会带来的井下线路经常性的越级跳闸、无选择性跳闸等很多问题，影响整个系统的供电可靠性。
与煤矿系统相比电力系统使用的继电保护整定软件则相对的完备与成熟，主要软件有中恒博瑞图形化继保整定软件、四方博瑞图形化继保整定软件、中国电力科学院的PSASP中的继电保护模块等，它们面向的是10kV、35kV、110kV、220kV和500kV的电网或是发电厂，而煤矿电网是以6kV辐射状供电为主，继电保护的配置与整定远没有电力系统电网那么复杂，同时电力系统的软件单价都十分的昂贵。因此煤矿企业采用电力系统的继保软件进行整定计算是不合适同时也是不经济的！
1.3 本文的工作重点
目前随着煤炭形势的转好，产量不断的扩大，煤矿企业对供电的可靠性有了更高的要求。煤矿企业的继电保护工作非常需要一种针对煤矿生产实际情况的具有可视化功能、继电保护配置规范合理的保护整定软件。本论文选择了煤矿电网继电保护整定计算与管理系统的开发作为研究方向，在煤矿电网继电保护整定原则的整理方面作了一些研究和应用工作。
2 煤矿电网继电保护原则归纳
煤矿生产的工作条件是具有十分特殊性的，其电网的安全、稳定运行是煤矿企业安全生产的重要保障。要保障煤矿企业主设备安全可靠运行，正确、合理的保护定值整定是必不可少的措施之一。但是目前煤炭系统内，继电保护整定管理水平总体上比较低，至今没有形成统一的，被系统内认可的整定计算规范，目前各单位还处于手动计算，各自为阵的状态。
随着煤矿生产对供电可靠性的要求越来越高，各煤矿企业对继电保护整定工作日益重视，越发认识到制定一套适合于煤矿生产实际情况的继电保护整定规范的必要性与重要性。
2.1煤矿电网供电结构描述
S
6kV 等效系统
S
6kV 等效系统
选煤厂变电所
…………
…………
6kVI 段母线
…………
6kVII 段母线
…………
限流电抗器
限流电抗器
中央变电所
……
……
采区变电所
变电硐室
图2-1典型煤矿供电结构
图2-1为典型的煤矿供电网络的一部分。 为保证煤矿供电的可靠性，《煤矿安全生产规程》中规定：每一矿井应有两回电源线路。当任一回进线发生故障停止供电，另一回进线应能担负整个煤矿的全部负荷。不仅是煤矿35kV 或110kV 变电所，其他井下各采区变电所等，也是采用一回路运行，另一回路带电备用方式，确保煤矿生产过程中供电的连续性、可靠性。
从整体上来看煤矿电网可以分为地面与井下两大部分：地面部分如选煤
厂变电所、锅炉房变电所的电源，是由地面35kV或110kV变电所的6kV母线直接供电；井下部分一般由地面6kV母线，经限流电抗器或隔离变压器，用高压电缆从井筒向井下中央变电所供电，中央变电所经过本身的分段母线和高压配电装置将6kV电能分配给其附近的高压用电设备，如主排水泵、动力变压器等，并向各采区变电所供电，采区变电所的动力变压器一般将电压降到660V，通过低压电缆分送到工作面配电点，在由工作面配电点分送到工作面的各设备。如果采区内还有其他的工作面，6kV电能则由采区变电所的高压配电装置送到附近的变电硐室中，然后经过降压再送到工作面配电点。
通过以上的描述可以看出，煤矿电网正常运行方式下，整体上是辐射状结构。从细节上看它结合了电力系统中的输电网与配电网两者的特点，现将煤矿电网供电结构的特征总结如下：
1.煤矿电网供电结构在正常运行方式下为辐射状类似于配电网，但传输线路上并无T型分支线路，同时也不存在像10kV配网中的线路分段开关，其又具有输电网的特点。
2.地面的各高压配电点基本上是由35kV或110kV变电所6kV母线直接供电，供电距离一般不会超过1000m，而下井线路供电级数较多，其中央变电所以下部分每一级之间供电距离大都很短，有的线路长度不足500m。
3.煤矿电网中的所有高压开关设备都安装在变电所内，如高压断路器都位于选煤厂等变电所中，高压防爆开关都位于中央变电所、各采区变电所或配电硐室中。
煤矿电网中地面的高压配电点如选煤厂变电所、锅炉房变电所，井下的采区变电所从结构和功能上都十分的类似于10kV配网中的开闭所。
2.2煤矿电网继电保护原则归纳
煤矿电网中电气设备主要以线路、变压器、电动机为主，每种设备对应若干种保护原则，本软件继电保护原则主要以中华人民共和国电力行业标准《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》（中华人民共和国电力工业部1995-11-27批准1996-06-01实施）、《煤矿安全生产规程》（2005年1月1日起实行）为参考，并结合煤矿生产运行实际,讨论煤矿电网电气设备继电保护整定原则应该如何配置。
以下结合煤矿电网特点与继电保护整定计算工作中存在的问题，就主变压器的差动保护与后备保护、6kV线路速断保护与漏电保护这四个方面进行详细的讨论分析。
2.2.1煤矿电网主变压器保护
矿区主变压器是煤矿电网中最重要的电气设备之一，担负着整个矿区的用电负荷，电压等级一般为35kV，但规模较大，产量较高的矿井可为110kV。正常情况下煤矿电网安装有2～3台主变，之间互为备用。由于主变发生故障对整个电网的影响很大，因此应加强其继电保护装置的功能，以提高整个系统安全运行。按技术规程的规定，并结合煤矿生产实际，其继电保护的配置原则为：
1.瓦斯保护
用来反映变压器的内部故障和漏油造成的油面降低。同时也能反映绕组的开焊故障。即使是匝数很少的短路故障，瓦斯保护同样能可靠反应。瓦斯保护有重、轻之分，一般重瓦斯动作于跳闸，轻瓦斯动作于信号。
2.纵差动保护
用来反映变压器绕组的相间短路故障，绕组的匝间短路故障，以及引出线的相间短路故障。应当看到，对于变压器内部的短路故障，如绕组尾部的相间短路故障，绕组很少的匝间短路故障，纵差动保护和电流速断保护是反应不了的，即存在保护死区；此外也不能反映绕组的开焊故障。注意到瓦斯保护不能反映油箱外部的短路故障，故纵差动保护和瓦斯保护均是变压器的主保护。
3.短路故障后备保护
用作变压器外部短路故障和作为变压器的瓦斯保护、纵差动保护的后备保护。根据变压器6kV侧母线是否接有自备电厂，可采用过复合电压（方向）过电流保护等。
4.接地保护
煤矿主变压器高压侧中性点为不接地运行（110kV主变在操作时为防止过电压，临时将高压侧中性点接地，操作完成后将其断开），可用零序电压保护构成变压器的接地保护，此外如果装有放电间隙，还应设有中性点间隙零序电流保护。
5.过负荷保护
为防止长期过负荷对变压器的损害，应根据可能的过负荷情况装设过负荷保护，带延时动作于信号。
6.非电量保护
非电量保护包括：变压器本体和有载调压的油温保护；变压器的压力释放保护，此外还有变压器带负荷后启动风冷的保护；过负荷闭锁有载调压的保护。
2.2.1.1主变差动保护
随着煤矿企业对继电保护工作的重视，经过技术升级已经基本淘汰了老式的BCH 型继电器构成的差动保护装置，普遍采用微机式的变压器测控单元，其差动保护部分主要包括差动速断保护、比率差动保护、低压侧过流保护、CT 断线判别。主变差动保护整定计算主要是确定差动速断电流倍数、二次谐波制动系数、最小启动电流、比率制动斜率。
1. 比率差动保护整定 图2-2为目前被微机保护广泛采用的三折线比率差动保护的动作曲线（以南瑞RCS-9671/3变压器差动保护装置为例），制动特性由AB 、BC 、CD 直线段组成，制动特性为式（2-1）所示，其变量有动作电流op I ，制动电流res I ，差动电流启动值q I ，1S 比率制动系数0.3~0.75可调，变压器的额定电流n I ，折线上半部分为保护动作区。
I op
I res I q
I OP2I g1
I g2
A
B
C
D
S 1
S 2
图2-2 三折线比率差动保护动作特性曲线
1
1112121222()()()op q res g op q res g g res g op q g g res g res g I I I I I I S I I I I I I I S I I S I I I I ?
>≤???
>+-<≤??
?>+-+->??
（2-1）
两个拐点电流1g I 和2g I ，1g I 通常固定为0.5n I ，2g I 固定3n I ，2S 固定
为1。在整定计算时只需确定1S 、q I 及可。
因为差动保护为设备的主保护，在定值上和其他设备不存在上下级的配合关系，本身有很高的灵敏度，所以通常情况下采用工程计算的方式确定1S 值如式（2-2），q I 值如式（2-3）[56]。其中rel K 取1.5，ap K 为非周期分量系数两侧同为P 级电流互感器（TA ）时取2.0，cc K 为TA 同型系数，取1.0，er K 为TA 变比误差，取0.1，U ?为偏离额定电压最大调压百分数，如调压抽头为%5.22?±，则U ?＝5%，m ?为由于微机保护电流平衡调整不连续引起的
不平衡电流系数，实际上0≈?m ，为可靠起见，仍沿用常规取值，05.0＝m ?。
)(1m U K K K K S er ap cc rel ?+?+= （2-2）
n rel n q I m U K I I )(3.0?+?+= （2-3） 2. 二次谐波制动系数整定
变压器空载合闸或外部短路故障切除电压突然恢复时，变压器会有很大的励磁电流及励磁涌流通过，而励磁涌流仅在变压器的一侧流通，故流入差动回路。当变压器发生内部故障时差动回路也会流过很大的短路电流。所以当二次谐波制动判别差动回路的电流为励磁涌流时闭锁差动保护，一般 二次谐波电流与基波电流的比值一般整定为15%—20%，微机保护的制动系数可选0.15即可。
3. 差动电流速断保护整定
当差动保护的保护区内发生严重短路故障时会产生相当大的短路电流，电流互感器会发生饱和，这时应该无时限地切除故障。差动电流速断值一般可取6n I ～8n I 。 2.2.1.2主变后备保护
为反映变压器外部相间短路引起的过流以及作为差动保护、瓦斯保护的后备保护或相邻元件的后备，变压器应装设反映相间短路故障的后备保护，由于煤矿企业的主变电压等级大都为35kV 或110kV ，因此最常采用的方式是复合电压闭锁的（方向）过流保护作为变压器的后备保护。
当作为差动保护和瓦斯保护的后备保护时，高压侧后备保护动作于各侧断路器，此时装设在主电源侧的保护段对变压器各电压侧的故障应均能满足灵敏度要求，变压器其他侧装设的后备保护，主要作为各侧母线和线路的后备保护，动作后跳开本侧或两侧断路器；此外，当变压器断路器和CT 之间发生故障时（死区范围），后备保护同样可以反应，起到后备保护作用。根据以上要求主变压器的后备保护的配置原则如下：
1. 对于单侧电源的变压器，后备保护一般装设在变压器的电源测（高压侧），但从加强设备保护装置的可靠性出发一般在低压侧也装设后备保护，见图2-3。因为6kV 侧无电源，系统进线正常为一用一备，这样高压侧后备保护（保护1）就无须和电力系统一样分成两段时限或三段时限，先跳开高压侧母联，然后跳变压器两侧开关，而是只设一段复压闭锁过流时限1t 跳开变压器两侧开关及能满足要求。同时应注意到，PT 断线时不退出与其电压有关的保护，因为宁可使用不经过复合电压闭锁的过流保护，也不能失去变压器保护的最后一道防线。
低压侧后备（保护2）保护设两段时限，由于煤矿变电所6kV 母线并未
装设专门的母线保护，因此低压侧后备第I 段时限'
2t 跳开断路器QF5，第II
段时限"
2t 跳开高、低压侧断路器QF1、QF2或只跳断路器QF2。各后备保护的动作时限如式（2-4）所示：
t t t ?+=5'2（2-4a ）
t t t ?+='2"2（2-4b ）
t t t ?+="21（2-4c ）
S
S
1
2
H_BUS
H_BUS
6kV_BUS
6kV_BUS
G G
自备电厂
自备电厂
QF1
QF2
QF4QF3
QF5
---开关闭合---开关断开
QF6
图2-3 主变后备保护配置图
2. 对于6kV 母线接有自备电厂的变压器，高压侧后备除了应有的一段
不带方向的复压闭锁过流保护外，还应装设一带方向的过流保护段，方向由变压器指向母线，该保护段起到高压侧外部短路故障的后备保护作用。当线路发生短路时，可由QF4的方向保护元件跳开进线，如果QF4因某种原因据动，则由QF1带方向保护段经一延时动作跳开断路器，然后6kV 母线通过切除非重要负荷，由自备电厂带保安负荷运行，直到进线线路切换成功并恢复全矿供电。
低压侧后备保护同（1）中保护设置相似。各后备保护的动作时限如式（2-5）所示，F t .1为带方向过流保护段时间：
t t t F ?+=4.1 （2-5a ）
{}t t t t ?+≥65'
2,max 、t t t ?+≥6'2 （2-5b ）
t t t ?+='
2"2 （2-5c ）
t t t ?+="
21 （2-5d ）
2.2.1.3 主变限时电流速断保护
由于煤矿高压电网的地面部分的供电半径一般很小，高压负荷非常集中，如变电所6kV 母线至洗煤厂高压配电点的线路大概一般不足1000m ，同时因为煤矿电网中通常只有下井线路才装设限流装置或隔离变压器，其他出线均未装设。如果地面线路发生短路故障，由于供电线路较短，这样产生的故障电流值很大（和母线发生短路无多大区别）。
假如故障线路保护据动或故障发生母线上，这时值很大的短路电流只有靠低压侧后备动作切除。这样保护动作时间过长很可能会引起变压器内部受损，发生线圈的匝间短路，最后导致差动保护动作。如在进行山东济宁三号煤矿的电网安全分析项目中发现，其主变现低后备的复压闭锁过流保护I 段时间定值长达1.8s 。还有近年河南永煤集团发生过，由于35kV 变电所6kV 母线出线柜隔离开关损坏造成6kV 母线短路，同时由于低后备保护装置据动，造成主变绝缘损坏的事故。
所以根据煤矿电网结构的实际情况，认为非常有必要在低压侧增设带时限的电流速断保护。为了增加保护的可靠性，限时电流速断保护和原来的复压闭锁过流保护尽量不公用一套过流保护设备和电流互感器（TA ），直流操作电流引自不同直流母线。在实际中我们可选用了差动保护单元中未使用的低压侧过流单元作为限时电流速断保护，也可以用低后备单元中的尚未被利用的复压闭锁过流，将过流保护经复压闭锁控制字改成退出，作为限时电流速断保护。
限时电流速断定值，可按两种方法取值：
1. 按躲过母线所有出线电流速断保护（I 段）的最大动作值整定。
2. 按母线发生最小两相短路时，保证最小灵敏度1.3整定。
限时电流速断保护动作时间和6kV 出线的I 段或II 段配合，考虑煤矿的实际情况选择和I 段配合，一般取0.6s 。
2.2.2 6kV 线路电流速断保护 2.2.2.1煤矿井下越级跳闸原因分析
从图2-1煤矿电网典型供电结构图，可以看出煤矿供电主要分为地面与井下两大部分，其中地面的各高压配电点基本上是由35kV 或110kV 变电所6kV 母线直接供电，而下井线路供电级数较多。当井下发生短路故障时经常会发生越级跳闸现象，特别是有时采区变电所的短路故障，会越级跳到地面6kV 母线的出线开关处。现简要的分析，煤矿井下发生越级跳闸的主要原因： 1. 整定方法不合理
通过多次与煤矿有关电气技术人员的现场交流，发现有些煤矿现有的井下线路的电流速断保护的整定方法，是采用煤炭工业部制定的《煤矿井下供电的三大保护细则》（煤炭工业出版社）中第6条中用于1200V 及以下低压电缆线路的短路保护的整定计算方法，其值整定如式2-6，dz I 为速断保护的整定值，Qe I 为容量最大的电动机的额定启动电流，对于数台电动机启动同时启动的情况，假如其总的功率大于单台启动的容量最大的电动机功率时，则Qe I 为这几台同时启动的电动机的额定电流之和，k K 需求系数，∑e I 为其余电动机的额定电流之和。∑+≥e k Qe dz I K I I （2-6）
这种方法所得到得值要比按最大短路电流计算得到得值要小得多，这使得速断保护的范围大大伸出了下一级线路，由于井下的高压线路每一级之间的长度基本上都很短，大约只有500~800m ，因此当下级线路发生严重短路故障时，就很可能造成越级跳闸。
2. 高压短距离线路较多 当线路较长时，其始端和末端的短路电流差别较大，因而短路电流的变化趋势比较陡，速断保护范围较大，而当线路较短的时候，由于线路短路电流的变化平缓，速断保护的整定值在考虑了可靠系数后，其保护范围将很小甚至等于零。如在井下有的电缆线路大约只有500~800m ，有的甚至只有几十米，上下级的短路电流很难区分，速断保护范围为零，此时的瞬时速断形同虚设，电力系统规程建议在灵敏度小于1的情况下不适宜装设电流速断保护，但是煤炭规程规定井下必须装设速断保护不准甩掉不用。因此认为供电线路较短是造成井下越级跳闸的主要原因。
3. 保护装置原因
煤矿井下的保护装置速断保护动作定值的设定和电力系统的保护装置有很大的不同，它不是连续可调的，而是根据高防开关所装设的TA 的一次侧额定电流设定的（如北京顺诚的综保装置），其保护装置的档位只有2倍、3
继电保护定值整定计算公式大全 1、负荷计算（移变选择）： cos de N ca wm k P S ?∑= （4-1） 式中 S ca --一组用电设备的计算负荷，kVA ； ∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和，kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算 N de P P k ∑+=max 6 .04.0 （4-2） 式中 P max --最大一台电动机额定功率，kW ； wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数 2、高压电缆选择： （1）向一台移动变电站供电时，取变电站一次侧额定电流，即 N N N ca U S I I 13 1310?= = （4-13） 式中 N S —移动变电站额定容量，kV ?A ； N U 1—移动变电站一次侧额定电压，V ； N I 1—移动变电站一次侧额定电流，A 。 （2）向两台移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和，即 3 1112ca N N I I I =+= （4-14） （3）向3台及以上移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为 3 ca I = （4-15） 式中 ca I —最大长时负荷电流，A ； N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和，kW ；
N U —移动变电站一次侧额定电压，V ； sc K —变压器的变比； wm ?cos 、η wm —加权平均功率因数和加权平均效率。 （4）对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。 3、 低压电缆主芯线截面的选择 1）按长时最大工作电流选择电缆主截面 （1）流过电缆的实际工作电流计算 ① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。 N N N N N ca U P I I η?cos 3103?= = （4-19） 式中 ca I —长时最大工作电流，A ； N I —电动机的额定电流，A ； N U —电动机的额定电压，V ； N P —电动机的额定功率，kW ； N ?cos —电动机功率因数； N η—电动机的额定效率。 ② 干线。干线是指控制2台及以上电动机的总电缆。 向2台电动机供电时，长时最大工作电流ca I ，取2台电动机额定电流之和，即 21N N ca I I I += （4-20） 向三台及以上电动机供电的电缆，长时最大工作电流ca I ，用下式计算 wm N N de ca U P K I ?cos 3103?∑= （4-21） 式中 ca I —干线电缆长时最大工作电流，A ； N P ∑—由干线所带电动机额定功率之和，kW ； N U —额定电压，V ；
煤矿井上下供电高低压开关整定调整计算由于雨季来临，井下涌水量增大，主、副斜井分别将18.5KW潜水泵更换为37KW潜水泵（污水泵），主回联络巷现已贯通，新安装25KW调度绞车一台，部分开关整定值需重新计算。 一、负荷统计： 空压机160KW(1台工作1台备用）、 主斜井：绞车40KW1台、耙渣机55KW1台、照明信号综保（4KVA)1台、绞车25KW1台，污水泵37KW和18.5KW(1台工作1台备用）、污水泵7.5KW(1台工作1台备用）、喷浆机5.5KW1台。同时工作容量164.5KW. 副斜井：绞车40KW1台、耙渣机55KW1台、照明信号综保（4KVA)1台、污水泵37KW和18.5KW(1台工作1台备用）、污水泵7.5KW(1 台工作2台备用）、喷浆机5.5KW1台。同时工作容量139.5KW. 回风斜井：绞车40KW1台、皮带机2×40KW1台、刮板机40KW1台、耙渣机55KW1台、照明信号综保（4KVA)1台、污水泵18.5KW(1台工作1台备用）、污水泵7.5KW1台、喷浆机5.5KW1台。同时工作容量241KW. 主回联络巷：刮板机40KW2台、污水泵7.5KW1台。同时工作容量87.5KW. 局扇：10台(1台工作1台备用），2×30＋30＋30＋30＋22＝172KW. 二、保护装置整定计算： 1、馈电开关整定：
1.1、K-1#总开关整定： I Z =ΣP/（√3Ucos ￠）KtKf 式中 Pe ——额定功率之和（KW ） Ue ——额定电压（0.69KV ） 同时系数Kt=0.8－0.9，负荷系数Kf ＝0.6－0.9 I Z =ΣP/（√3Ucos ￠）KtKf =(160＋164.5＋139.5＋241＋87.5）/(1.732×0.69×0.8）×0.8×0.8 =530A ，取整定值为550A 。 按上式选择出的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合下式的要求： 5.1I I )2(d z 式中 I Z —过流保护装置的电流整定值，A ； I d （2）—被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电 流值，A ； 折算电缆长度 95mm2电缆，实际长度10m ，折算系数为0.53， 换算长度为5.3m ； 50mm2电缆，实际长度290m ，折算系数为1.0，换算长度为290m ； 50mm2×2电缆，实际长度300m ，折算系数为0.5，换算长度为150m ；折算电缆长度合计445.3m 查表得d1两相短路电流值为1640A
山西煤炭运销集团三聚盛煤业有限公司 负 荷 整 定 计 算 书 机电科
目 录 序、 低压开关整定计算原则………………………………………3 一、 主井、回风井低压开关整定计算………………………4 二、 行人井、副井低压开关整定计算………………………9 附表：三聚盛煤矿馈电开关整定表负荷统计表 序：低压开关整定计算原则 1、馈电开关保护计算 （1）过载值计算：I Z =I e =1.15×∑P(660V) I Z =I e =2×∑P(380V) (2)短路值整定计算：I d ≥I Qe +K X ∑I e (3)校验：K=d d I I ) 2(≥1.5 式中：I Z ----过载电流整定值 ∑P---所有电动机额定功率之和 I d ---短路保护的电流整定值 I Qe ---容量最大的电动机的额定起动电流
K X---需用系数，《煤矿井下三大保护细则》取0.5-1，现取0.7 ∑I e---其余电动机的额定电流之和 I(2)d---被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值 1.5---保护装置的可靠动作系数 2、两相短路电流值计算： （1）公式计算法： （2）查表法
（3）电缆换算依据： 表13-1-8 矿用低压（380V、660V和1140V）电缆的换算系数和换算长度（m）电缆截面（mm2） 4 6 10 16 25 35 50 70 95 电缆实际长度 换算系数12.0 7 8.11 4.74 3.01 1.91 1.36 1.00 0.71 0.53
一、主、回风井-主断路器整定：型号：CDW1-2000，所带负荷：341KW 1）型号：CSW1-2000，Ie=2000A,Ue=380V, 用途：供主、回风井总电源开关；负荷统计：P max=547.4KW。 合计总功率：547.4KW。 （2）过载整定： 根据公式：I Z=I e=2×∑P =2×547.4=1094.8A 取1095A。 （3）短路整定： CDW1-2000所用控制器为ECW-H型，根据下表： 控制器保护特性的电流整定值范围及准确度表
继电保护科学和技术是随电力系统的发展而发展起来的。电力系统发生短路是不可避免的，为避免发电机被烧坏发明了断开短路的设备，保护发电机。由于电力系统的发展，熔断器已不能满足选择性和快速性的要求，于1890年后出现了直接装于断路器上反应一次电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，继电器才广泛用于电力系统保护，被认为是继电保护技术发展的开端。1901年出线了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向性电流保护开始应用，并出现了将电流与电压相比较的保护原理。1920年后距离保护装置的出现。1927年前后，出现了利用高压输电线载波传送输电线路两端功率方向或电流相位的高频保护装置。1950稍后，提出了利用故障点产生的行波实现快速保护的设想。1975年前后诞生了行波保护装置。1980年左右工频突变量原理的保护被大量研究。1990年后该原理的保护装置被广泛应用。与此同时，继电保护装置经历了机电式保护装置、静态继电保护装置和数字式继电保护装置三个发展阶段。20世界50年代，出现了晶体管式继电保护装置。20世纪70年代，晶体管式保护在我国被大量采用。20世纪80年代后期，静态继电保护由晶体管式向集成电路式过度，成为静态继电保护的主要形式。20世纪60年代末，有了用小型计算机实现继电保护的设想。20世纪70年代后期，出现了性能比较完善的微机保护样机并投入系统试运行。80年代，微机保护在硬件结构和软件技术方面已趋成熟。进入90年代，微机保护以在我国大量应用。20世纪90年代后半期，继电保护技术与其他学科的交叉、渗透日益深入。为满足电网对继电保护提出的可靠性、选择性、灵敏性、速动性的要求，充分发挥继电保护装置的效能，必须合理的选择保护的定值，以保持各保护之间的相互配合关系。做好电网继电保护定值的整定计算工作是保证电力系统安全运行的必要条件。 电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，电子技术、计算机技术与通信技术的飞速发展又为继电保护技术的发展不断注入新活力。未来继电保护的发展趋势是向计算机化、网络化保护、控制、测量、数据通信一体化智能化发展。 随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步，继电保护技术面临着进一步发展的趋势。其发展将出现原理突破和应用革命，发展到一个新的水平。这对继电保护工作者提出了艰巨的任务，也开辟了活动的广阔天地。
小回沟项目部井下变电所供电系统 整定计算书 中煤第十工程处小回沟项目部 2016年1月1日
小回沟项目部 供电系统保护整定计算会签会签意见： 机电经理： 技术经理： 机电部长： 机电队长： 计算： 审核： 日期：
小回沟项目部井下变电所电力负荷统计表
整定值统计表（变电所高压部分）
第一部分 井下变电所高压供电 计算公式及参数： 通过开关负荷电流计算公式：?cos 3???= ∑∑N e X E U P K I 过载保护动作电流计算公式：∑?=E rel aoc I K I （A ）； 过流保护动作电流计算公式：Ie=Iqe+Kx ∑Ie 速断保护动作电流计算公式：∑+?=) (E q rel aq I I K I （A ）； Ie —过流保护装置的电流整定值； Iqe —容量最大的电动机的额定起动电流； ∑Ie —其余电动机的额定电流之和； rel K ：可靠系数； X K ：需用系数； ?cos ：功率因数； b K ：变压器的变压比； N U ：开关额定电压； ∑e P ：负荷总功率； q I ：最大电机起动电流；
一、10KV 一回路进线高开（001） 负荷总功率∑e P ：2710.5KW ；功率因数：0.8；同时系数：1 （1）过载保护动作电流： ?cos 3??? ? ?=? =∑∑N e x s rel E rel aoc U P K K K I K I = A I aoc 5.2058.0*10*732.15 .2710*1* 1*05.1==A ； （2） （3=aq K I = =aq I 灵敏度校验：电缆型号MYJV22 3×95，供电距离1100米，换算后供电距离583米，根据两相短路电流效验算，1100*0.53=583 查表得：Id(2)=1120A 。 aq c K s I K I K ?= ) 2(min 校验结果：1120/450=2.5>1.5 合格。
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司( 函) 郑煤机电便字【2016】14号 关于下发井下供电系统继电保护整定方案 (试行)的通知 集团公司各直管矿井及区域公司： 为加强井下供电系统安全的管理，提高矿井供电的可靠性，必须认真做好供电系统继电保护整定工作。结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况，按照电力行业的有关标准和要求，特制定《井下供电系统继电保护整定方案》（试行），请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案，结合本单位的实际情况，认真进行供电系统继电保护整定计算，并按照计算结果整定。在实际执行中不断完善，有意见和建议的，及时与集团公司机电运输部联系。 机电运输部 二〇一六年二月二十九日 井下供电系统继电保护整定 方案（试行） 郑煤集团公司
前言 为提高煤矿井下供电继电保护运行水平，确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作，集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》（试行）。 《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章，第一章高低压短路电流计算，第二章井下高压开关具有的保护种类，第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法，第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算，第五章低压供电系统继电保护整定方案，第六章127伏供电系统整定计算方案。 由于煤矿继电保护技术水平不断提高，技术装备不断涌现，加之编写人员水平有限，编写内容难免有不当之处，敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善，对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。 二〇一六年二月二十九日 目录 第一章高低压短路电流计算............................................................ 第一节整定计算的准备工作...................................................... 第二节短路计算假设与步骤...................................................... 第三节各元件电抗计算............................................................ 第四节短路电流的计算............................................................ 第五节高压电气设备选择......................................................... 第六节短路电流计算实例......................................................... 第二章高压配电装置所具有的保护种类 ............................................ 第一节过流保护装置............................................................... 第二节单相接地保护............................................................... 第三节其它保护种类...............................................................
三、分析计算题 3在图1所示网络中的AB 、BC 、BD 、DE 上均装设了三段式电流保护；保护均采用了三相完全星形接法；线路 AB 的最大负荷电流为200A ，负荷自启动系数 1.5ss K =， 1.25I rel K =， 1.15II rel K =， 1.2III rel K =，0.85re K =，0.5t s ?=； 变压器采用了无时限差动保护；其它参数如图所示。图中各电抗值均已归算至115kV 。试计算AB 线路各段保护的启动电流和动作时限，并校验II 、III 段的灵敏度。 X X 1s = 图1 系统接线图 图2系统接线图 3答：（1）短路电流计算。选取图 3中的1K 、2K 、3K 点作为计算点。 2 K 3 图3 三相短路计算结果如表1所示。 表1 三相短路计算结果 （2）电流保护I 段 (3).1 1.max 1.25 1.795 2.244(kA)I I set rel K I K I ==?，10()I t s = （3）电流保护II 段 (3).3 2.max 1.25 1.253 1.566(kA)I I set rel K I K I ==?，.1.3 1.15 1.566 1.801(kA)II II I set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2) (3)1.min 1.min 1.438(kA)K K I =，(2)1.min .1.1 1.4380.7981.801II K sen II set I K I ==，不满足要求。 与保护3的II 段相配合：保护3的II 段按可伸入变压器而不伸出变压器整定。 (3) .3 3.max 1.150.499 0.574(kA)II II set rel K I K I ==?，.1.3 1.150.574 0.660(kA)II II II set rel set I K I ==? 灵敏度校验：(2)1.min .1 .1 1.438 2.1790.660II K sen II set I K I ==，满足要求。
鑫隆煤矿井下电气整定计算说明 第一部分过载整定 一、过流整定细则说明： 1、馈电开关（含移变低压侧）中过载长延时保护电流整定按实际负载电流值整定。实际整定时，应计算其保护干线所有负载的额定电流之和，根据各负载运行情况，乘一需用系数。 公式：I z=K∑Ie 式中：I z——过载保护电流整定值，A； ∑Ie ——保护干线中所有电机额定电流之和，A; K——需用系数，取~1。 2、馈电开关（含移变低压侧）中电子保护器的短路保护整定，取其保护干线中最大负载电机的起动电流，加其余电机的实际电流之和。 公式：I z=IQe+K∑Ie 式中：I z——短路保护电流整定值，A； IQe——最大负载电机起动电流，A; ∑Ie ——其余电机额定电流之和，A; K——需用系数，取~1。 3、电磁起动器中电子保护器的过载电流I z整定以负载电机的额定电流为依据，根据控制开关的整定方式取其近似值。当运行中电流超过I z时，即视为过载，保护延时动作；当运行中电流超过8倍的I z值时，即视为短路，保护器瞬间动作。
4、馈电开关短路电流的可靠动作校验，应计算出其保护干线最远端两相短路电流，除以其短路保护整定值，灵敏度系数不小于。 公式： 式中：Id(2)——被保护干线最远端两相短路电流，A； I z——馈电开关短路电流整定值，A； ——可靠系数。 5、电磁起动器短路电流的可靠动作校验，应计算出所带负载电机处最远端两相短路电流除以8倍的过载定值，灵敏度系数不小于。 公式： 式中：Id(2)——被保护干线最远端两相短路电流，A； I z——电磁起动器短路电流整定值，A； ——可靠系数。 6、高压配电装置，应根据其保护干线中移动高压侧过流整定值进行整定。 7、移动变电站高压侧整定以低压侧整定电流除以该移变的高压变比，取其近似值（10KV→690V,变比取；10KV→1200V,变比取）。 8、本细则参照《煤矿井下供电的三大保护细则》（煤矿工业出版社）第一章第二节制定。 9、高压起动器的过载电流I z整定以负载电机的额定电流为依据，根据控制开关的整定方式取其近似值。当运行中电流超过I z时，即视为过载，保护延时动作；短路电流根据控制开关的起动方式不同计算（变频起动器为1-2倍I z，取2倍；软起动为3-4倍I z，取4倍；直
一、系统概况……………………………………………………３ 二、短路电流和短路容量计算 (6) 三、高爆开关整定计算 (12) 1、高爆开关计算原则 (12) 2、中央变电所高爆开关整定计算 (14) 3、采区变电所高爆开关整定计算 (19) 4、付井底变电所高爆开关整定计算 (22) 5、地面主井高压变电所整定计算 (24)
一、系统概况 1、供电系统简介 XXXXXXX开关站供电系统为单母线分段分列运行供电方式，由来集变电站（110/10KV）馈出两趟10 KV架空线路（来7板、来14板，架空线型号为LGJ-150 ）到宏达10KV开关站，通过此10KV宏达开关站分别供宏达矿和桧树亭两矿用电。 桧树亭煤矿井下供电采用双回路分列运行方式（电缆型号为：MYJV42-8.7/10.5KV-3*70-528 /504米），分别在地面桧树亭开关站两段母线上（桧11板在Ⅰ段母线，桧4板在Ⅱ段母线），井下布置有1个中央变电所（14台高爆开关，其中3台高压启动器、12台高压馈电开关，其中11#为采区I回路，2#为采区II回路。4台KBSG 干式变压器，容量分别为两台500KVA，两台100KVA）、1个采区变电所（7台高爆开关、4台KBSG干式变压器，容量分别为两台315KVA，两台100KVA）。1个付井底变电所（5台高爆开关、2台KBSG干式变压器，容量分别为315KVA）。采区变电所、付井底变电所有两回路进线电源，采用分列供电，通过高压铠装电缆从中央变电所馈出线。局部扇风机实现“三专加两专”供电。全矿井下变压器总容量2660kVA，高压负荷3*280kW，最大启动电流10kV侧130A。负荷使用率0.75。 2、10KV系统资料 ⑴、来集变电站主变压器
电厂继电保护整定计算管理系统 摘要:本文介绍、分析了电厂继电保护整定计算特点及现状,提出了针对电厂继电保护实际情况,基于面向对象技术、数据库技术和图形化界面的电厂继电保护整定管理的软件系统,提出了基于保护装置的整定方法,阐述了该系统的设计思想、功能以及主要特点。 关键词: 继电保护计算保护装置整定管理 1 引言 随着继电保护技术的飞速发展,微机保护的装置逐渐投入使用,由于生产厂家的不同、开发时间的先后,微机保护呈现丰富多彩、各显神通的局面,但基本原理及要达到的目的基本一致.发电厂继电保护的整定计算与定值管理是一项重要的基础技术工作,其内容繁杂、技术要求高,现阶段的手工整定计算和人工管理远远不能满足电力安全生产的要求。电力系统继电保护的计算机整定计算已发展得相当成熟,定值管理也逐步数据库化。 目前,整定计算软件普遍采用的方法是整定原则程序法,就是根据应用要求归纳总结所有可能涉及到的整定原则,再按照这些整定原则进行编程实现。因此,本文介绍一种采用面向对象技术和数据库技术,基于保护装置整定的继电保护计算及管理软件。该软件结合了保护装置的不同特点,实现了保护定值与保护装置的统一,具有较强的通用性和实用性,提高了电力系统继电保护运行管理水平。 2 系统核心思想介绍 2.1基于保护装置的整定计算 实际上,根据保护原理整定得到的定值还往往不是保护装置的定值,只是整定工作的一个环节,或者说只是所需定值的一部分,而整定计算的最终目的是得到保护装置所需的全部的、直接用于输入装置的定值,所以采用面向保护装置整定的思想是完整的解决方案,更接近于整定工作的本质需求。 面向保护装置整定的基本思想是:首先选定某一保护装置或添加一种新的保护装置,设置该保护装置的类型(线路保护、变压器保护、母线保护),并选定该保护装置所包含的功能(如:变压器差动保护、变压器后备保护、瓦斯保护…),软件针对用户定制好的保护装置自动进行整定,得到默认定值单模板下的定值单;用户可以根据需要,修改定值单模板,定制个性化模板;也可以导入以前使用的word格式或excel格式的定值单模板,稍加修改即可。 随着发电系统的发展,继电保护新装置的发展速度很快,保护装置生产厂家多、品种繁。特别是进入微机保护时代后,同一电压等级同一元件的保护装置整定的定值项目不统一,不同厂家的不同电压等级、不同元件的保护装置定值项目
郑州煤炭工业（集团）有限责任公司(函) 郑煤机电便字【2016】14号 关于下发井下供电系统继电保护整定 方案(试行)的通知 集团公司各直管矿井及区域公司： 为加强井下供电系统安全的管理，提高矿井供电的可靠性，必须认真做好供电系统继电保护整定工作。结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况，按照电力行业的有关标准和要求，特制定《井下供电系统继电保护整定方案》（试行），请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案，结合本单位的实际情况，认真进行供电系统继电保护整定计算，并按照计算结果整定。在实际执行中不断完善，有意见和建议的，及时与集团公司机电运输部联系。 机电运输部 二〇一六年二月二十九日井下供电系统继电保护 整定方案（试行） 郑煤集团公司
前言 为提高煤矿井下供电继电保护运行水平，确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作，集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》（试行）。 《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章，第一章高低压短路电流计算，第二章井下高压开关具有的保护种类，第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法，第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算，第五章低压供电系统继电保护整定方案，第六章127伏供电系统整定计算方案。 由于煤矿继电保护技术水平不断提高，技术装备不断涌现，加之编写人员水平有限，编写内容难免有不当之处，敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善，对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。 二〇一六年二月二十九日 目录 第一章高低压短路电流计算 .......... 错误!未定义书签。 第一节整定计算的准备工作 .. 错误!未定义书签。 第二节短路计算假设与步骤 .. 错误!未定义书签。 第三节各元件电抗计算 .......... 错误!未定义书签。 第四节短路电流的计算 .......... 错误!未定义书签。
第一部分：整定计算准备工作 一、收集电站有关一、二次设备资料。如一次主接线图，一次设备参数（必 须是厂家实测参数或铭牌参数）；二次回路设计，继电保护配置及原理接线图，LH、YH变比等。 二、收集相关继电保护技术说明书等厂家资料。 三、准备计算中的指导性资料。如电力系统继电保护规程汇编（第二版）、专 业规章制度；电力工程设计手册及参数书等。 第二部分：短路电流的计算 为给保护定值的整定提供依据，需对系统各种类型的短路电流及短路电压进行计算。另外，为校核保护的动作灵敏度及主保护与后备保护的配合，也需要计算系统的短路故障电流。 一、短路电流的计算步骤： 1、阻抗换算及绘制出计算系统的阻抗图。 通常在计算的系统中，包含有发电机、变压器、输电线路等元件，变压器各侧的电压等级不同。为简化计算，在实际计算过程中采用标幺值进行。 在采用标幺值进行计算之前，尚需选择基准值，将各元件的阻抗换算成相对某一基准值下的标幺值，再将各元件的标幺阻抗按实际的主接线方式连接起来，绘制出相应的标幺阻抗图。 2、简化标幺阻抗图。 为计算流经故障点的短路电流，首先需将各支路进行串、并联简化及D、Y换算，最终得到一个只有一个等效电源及一个等效阻抗的等效电路。 3、求出总短路电流。 根据简化的标幺阻抗图，计算总短路电流。计算方法有以下两种，即查图法和对称分量法。 （1）查图法计算短路电流：首先求出发电机对短路点的计算电抗，然后根据计算电抗及运行曲线图查出某一时刻的短路电流。所谓运行曲线图是标征短路电流与计算电抗及经历时间关系的曲线图。 （2）用对称分量法计算短路电流：首先根据不对称故障的类型，绘制出与故障相对应的各序量网路图，然后根据序量图计算出各短路序量电流，最后求出流经故障点的短路电流。 4、求出各支路的短路电流，并换算成有名值。 求出的电流为标幺值电流，可按下式换算成有名值电流。 I=I*×S B/√3U B 式中：I—有名值电流单位为安培 I*—标幺值电流 —基准容量； S B —该电压等级下的基准电压。 U B
发电厂继电保护整定计算原则及整定方法探析 发表时间：2019-01-08T17:12:28.043Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：付树强 [导读] 摘要：随着电力系统的快速发展和全国联网的形成，大型发电机组在电力系统中的作用越来越重要，同时对大型发电机组继电保护的要求也越来越高，大型发电机组继电保护正确、合理的整定计算是提高其应用水平和保证其正确动作的关键和重要环节。 （国家能源集团国神河曲发电有限公司山西河曲 036500） 摘要：随着电力系统的快速发展和全国联网的形成，大型发电机组在电力系统中的作用越来越重要，同时对大型发电机组继电保护的要求也越来越高，大型发电机组继电保护正确、合理的整定计算是提高其应用水平和保证其正确动作的关键和重要环节。由于继电保护整定计算是一项系统性工程，本文将简要论述发电厂继电保护整定计算的特点、基本思想及方法，全面总结河曲电厂一、二期工程电气继电保护整定计算工作取得的经验和存在的问题，并结合河曲电厂继电保护整定计算工作实践进行了专题论述。 关键词：继电保护；整定计算 1 正确的电厂继电保护整定计算工作的必要性 继电保护是电力系统不可分割的一部分，是构成电力系统安全稳定运行的主要防线之一，为此继电保护必须满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”四个基本要求，除了“可靠性”要依赖继电保护装置本身之外，“选择性、灵敏性、速动性”均取决于保护的定值是否正确、合理，因此做好电厂继电保护定值的整定计算工作是保证电厂安全运行、保证设备安全的必要条件。 2 电厂继电保护整定计算工作与电网整定计算工作的比较及其自身的特点 电力系统由发电、输变电、用电三个环节构成，也可简单地分为电厂和电网。相应地，根据应用对象继电保护也分为电网保护（线路保护）和电厂保护（元件保护）。 发电厂继电保护整定计算是继电保护工作重要组成部分，通常高压母线、主变零序及以外设备的继电保护整定计算属系统部分；高压母线以内设备的继电保护整定计算属电厂部分。两者间有共同之处，都应严格遵循继电保护选择性、速动性、灵敏性、安全可靠性要求的原则。两者间更多的是要相互配合并构成统一的整体，主要围绕着发电厂的发电机、主变压器及厂用系统、自动装置等电气设备元件继电保护（自动装置）的整定计算。本质上讲，电网保护和电厂保护的定值整定计算是相同的，首先研究保护对象发生故障后出现的特征量的变化规律，设计一种自动装置——继电保护，反映该特征量，当特征量达到预定的定值，装置自动动作于断路器切除故障对象。而为了保证继电保护的每一次动作严格地满足选择性、灵敏性、速动性的要求，每种保护的定值需遵循一定的原则进行计算，即整定原则。但是由于保护对象的差别，电厂保护和电网保护在形式上有明显的不同，相对于电网保护种类少、整定原则较规范而言，电厂保护具有明显的特点。 数量多——完整的发电机保护数量多达20种以上种类杂——除了反映工频量的保护外，还有反映非工频量的保护、反映非电量的保护主保护以差动保护为主——差动保护本身具有选择性好、灵敏度高的优点，由于电厂各电气元件两侧电气量易于获得，差动保护在电厂得到广泛应用。 厂用电保护配合复杂——厂用电接线复杂，保护之间的配合难以满足要求；而且大型电动机的自启动电流对保护整定的影响更加严重。 3 电厂继电保护整定计算工作基本思想和基本方法 电厂继电保护整定计算工作的任务就是对各种短路故障和不正常工况进行模拟计算和分析，结合保护装置原理和被保护设备电气特性，为电厂各种继电保护装置给出整定值，使保护装置能满足一次设备和系统的安全运行要求。下面结合河曲电厂一、二期工程继电保护整定计算的工作实际，将基本的整定计算步骤简要介绍如下： 首先需要掌握发电厂主电气系统、厂用系统及所有电气设备情况并建立资料档案，绘制标有主要电气设备参数和电流互感器TA、电压互感器TV变比和等级（5P、10P或TP）的主系统接线图。绘制标有主要电气设备参数和TA、TV变比的高、低压厂用系统接线图。收集全厂电气设备所有电气参数，按发电机、主变压器、高压厂用变压器、低压厂用变压器、电抗器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类建立参数表。收集全厂电气设备继电保护用TA、TV的型号变比、容量、饱和倍数、准确等级、二次回路的最大负载，建立TA、TV参数表。掌握发电厂内所有高、低压电动机在生产过程中机械负荷的性质（过负荷可能性、重要性），并分类立表。收集并掌握主设备及厂用设备继电保护配置图。收集并掌握主设备和厂用设备继电保护原理展开图与操作控制回路展开图、厂用系统程控联锁图等。收集并掌握主设备及厂用设备与汽轮机、锅炉、电气保护有关的联锁图。收集并掌握主设备及厂用设备继电保护及自动装置的技术说明书、使用说明书及调度下发的最新系统阻抗。 第二步是绘制全厂电气设备等效阻抗图。计算全厂所有主设备、厂用设备的等效标么阻抗并建表。绘制标么阻抗的等效电路图。绘制并归算至各级母线的电源等综合阻抗图（图中标有等效计算阻抗）。绘制并计算不对称短路电流用的正、负、零序阻抗及各序综合阻抗图。 第三步与所在部门（调度部门、值长组、电气运行）确定各种可能的运行方式。根据运行方式确定河曲电厂为大方式选择为系统最大，四台机组运行，厂用电由高厂变供电；小方式选择为系统最小，三台机全停，厂用电由启备变供电。 第四步是进行短路故障计算，编制短路电流计算书。短路电流计算是整定计算工作的重要内容，短路计算的结果是整定定值、保证上下级配合和校验灵敏度的重要参数。短路计算一般采用基于标么值的运算曲线法，通过人工计算得到各个故障点的短路电流，在条件允许时可以借助成熟的整定计算软件进行计算，最后将两种方法得到的计算结果进行比较验证已确保短路电流计算结果的准确性从而得到各个故障点的实际短路电流。 第五步是保护定值的整定，编制定值整定计算书及保护定值通知单。整定计算顺序。计算时可先由400V低压厂用电气设备的整定计算开始，然后逐级从低压厂用变压器、高压电动机、高压厂用变压器向电源侧计算，最后整定计算主设备中发电机变压器组的保护；也可首先计算主设备中发电机变压器组的保护，然后计算厂用系统的继电保护，最后修正主设备的后备保护整定值，并完善整套定方案。 4 河曲电厂继电保护整定计算工作取得的经验 继电保护整定计算工作不只是一项单纯的计算工作，而实际上是一项复杂的系统工程。在整定计算过程中不断积累经验，灵活运用一定的整定技巧，对提高整定计算工作效率和保证计算结果准确都具有重要意义。下面简要介绍一下河曲电厂继电保护整定计算工作中积累
矿井供电系统继电保护配置 与整定计算规范 1范围 本标准规定了矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护配置及定值整定计算的原则、方法和具体要求。 本标准适用于矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护运行整定。 本标准以微机型继电保护装置为主要对象，对于非微机型装置可参照执行。 2规范性引用文件及参考文献 2.1 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。 《煤矿安全规程》国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局2011年版 《矿山电力设计规范》GB50070-2009 中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检疫总局 《煤矿井下供配电设计规范》GB50417-2007 中华人民共和国建设部《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》原煤炭部煤生字[1998]第237号 《继电保护及安全自动装置技术规程》GB/T 14285—2006 中华人民共和国国家标准化委员会 《3-110kv电网继电保护装置运行整定规程》DL/T 584—2007 中华人民共和国国家发展和改革委员会 2.2参考文献 《煤矿电工手册》第二分册：矿井供电（上）（下）1999年2月第1版 3.术语与定义 3.1 进线开关：指变电所进线开关。 3.2 出线开关：指变电所馈出干线开关。 3.3 负荷开关：指直接控制电动机、变压器的高压开关。 3.4 母联开关：指变电所高压母线分段开关。 3.5 配合 电力系统中的保护互相之间应进行配合。根据配合的实际情况，通常可将之分为完全配合、不完全配合、完全不配合三类。 完全配合：指需要配合的两保护在保护范围和动作时间上均能配合，即满足
10kV系统继电保护整定计算与配合实例 系统情况： 两路10kV电源进线，一用一备，负荷出线6路，4台630kW电动机，2台630kVA变压器，所以采用单母线分段，两段负荷分布完全一样，右边部分没画出，右边变压器与一台电动机为备用。 有关数据：最大运行方式下10kV母线三相短路电流为I31=5000A，最小运行方式下10kV母线三相短路电流为I32=4000A，变压器低压母线三相短路反应到高压侧Id为467A。 一、电动机保护整定计算 选用GL型继电器做电动机过负荷与速断保护 1、过负荷保护 Idzj=Kjx*Kk*Ied/(Kf*Ki)=4.03A 取4A 选GL12/5型动作时限的确定：根据计算，2倍动作电流动作时间为,查曲线10倍动作时间为10S 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Kq*Ied/Ki=24A 瞬动倍数为24/4=6倍 3、灵敏度校验 由于电机配出电缆较短，50米以内，这里用10kV母线最小三相短路电流代替电机端子三相短路电流. Km=(24X15)=>2 二、变压器保护整定计算 1、过电流保护 Idzj=Kjx*Kk*Kgh*Ie/(Kf*Ki)=8.4A 取9A 选GL11/10型动作时限取灵敏度为Km=(20X9)=> 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Id/Ki=20=35A 35/9=,取4倍灵敏度为Km=(180X4)=>2 3、单相接地保护 三、母联断路器保护整定计算
采用GL型继电器，取消瞬时保护，过电流保护按躲过任一母线的最大负荷电流整定。 Idzj=Kjx*Kk*Ifh/(Kh*Ki)=*30)=6.2A 取7A与下级过流保护(电动机)配合：电机速断一次动作电流360A，动作时间10S，则母联过流与此配合，360/210=倍,动作时间为(电机瞬动6倍时限)+=,在GL12型曲线查得为5S曲线(10倍)。所以选择GL12/10型继电器。 灵敏度校验:Km1=(7X30)=>1.5 Km2=(7X30)=> 四、电源进线断路器的保护整定计算 如果采用反时限，瞬动部分无法配合，所以选用定时限。 1、过电流保护 按照线路过电流保护公式整定Idzj=Kjx*Kk*Igh/(Kh*Ki)=12.36A,取12.5A动作时限的确定:与母联过流保护配合。定时限一次动作电流500A,为母联反时限动作电流倍,定时限动作时限要比反时限此倍数下的动作时间大,查反时限曲线倍时t=,所以定时限动作时限为。选DL-11/20型与DS时间继电器构成保护。 灵敏度校验:Km1==> 2、带时限速断保护 与相邻元件速断保护配合
220KV 系统介绍 KV 220系统由水电站1W ，2W 和两个等值的KV 220系统1S 、2S 通过六条KV 220线 路构成一个整体。整个系统最大开机容量为MVA 29.1509，此时1W 、2W 水电厂所有机组、变压器均投入，1S 、2S 两个等值系统按最大容量发电，变压器均投入；最小开机容量位MVA 77,1007,此时1W 厂停MVA 302 机组，2W 厂停MVA 5.77机组一台，1S 系统发电容量为MVA 300，2S 系统发电容量为MVA 240。KV 220系统示意图如图1.1所示。 1.2 系统各元件主要参数 (1) 发电机参数如表1.1所示： 表1.1 发电机参数 图1.1 220kV 系统示意图
电源 总容量（MVA ） 每台机额定 功率（MVA ） 额定电压 （kV ） 额定功 率因数 cos φ 正序 电抗 最大 最小 W 1厂 295.29 235.29 235.29 15 0.85 0.35 2*30 11 0.83 0.25 W 2厂 310 232.5 4*77.5 13.8 0.84 0.3 S 1系统 476 300 115 0.5 S 2系统 428 240 115 0.5 对水电厂12 1.45X X =，对于等值系统12 1.22X X = (2) 变压器参数如表1.2所示： 表1.2 变压器参数 变电站 变压器容 量（MVA ） 变比 短路电压（%） Ⅰ－Ⅱ Ⅰ－Ⅲ Ⅱ－Ⅲ
A 变 20 220/35 10.5 B 变－1 240 220/15 12 B 变－2 60 220/11 12 C 变 3*120 220/115/3 5 17 10.5 6 D 变 4*90 220/11 12 E 变 2*120 220/115/3 5 17 10.5 6 (3) 输电线路参数 KM AB 60=，上端KM BC 250=，下端KM BC 230=，KM CD 185=，KM CE 30=， KM DE 170=；KM X X /41.021Ω==，103X X =，080=ΦL 。 (4) 互感器参数 所有电流互感器的变比为5/600，电压互感器的变比为100/220000。由动稳定计算结果，最大允许切除故障时间为S 2.0。 2 整定计算 2.1 发电机保护整定计算
煤矿供电计算公式 井 下 供 电 系 统 设 计 常 用 公 式 及 系 数 取 值
目录： 一、短路电流计算公式 1、两相短路电流值计算公式 2、三相短路电流值计算公式 3、移动变电站二次出口端短路电流计算 （1）计算公式 （2）计算时要列出的数据 4、电缆远点短路计算 （1）低压电缆的短路计算公式 （2）计算时要有计算出的数据 二、各类设备电流及整定计算 1、动力变压器低压侧发生两相短路，高压保护装值电流整定值 2、对于电子高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流（5A）的1-9倍分级整定的计算公式 3、照明、信号、煤电钻综合保护装置中电流计算 （1）照明综保计算公式 （2）煤电钻综保计算公式 4、电动机的电流计算 （1）电动机额定电流计算公式 （2）电动机启动电流计算公式 （3）电动机启动短路电流 三、保护装置计算公式及效验公式 1、电磁式过流继电器整定效验 （1）、保护干线电缆的装置的计算公式 （2）、保护电缆支线的装置的计算公式 （3）、两相短路电流值效验公式 2、电子保护器的电流整定 （1）、电磁启动器中电子保护器的过流整定值 （2）、两相短路值效验公式 3、熔断器熔体额定电流选择 （1）、对保护电缆干线的装置公式 （2）、选用熔体效验公式 （3）、对保护电缆支线的计算公式 四、其它常用计算公式 1、对称三相交流电路中功率计算 （1）有功功率计算公式 （2）无功功率计算公式 （3）视在功率计算公式
（4）功率因数计算公式 2、导体电阻的计算公式及取值 3、变压器电阻电抗计算公式 4、根据三相短路容量计算的系统电抗值 五、设备、电缆选择及效验公式 1、高压电缆的选择 (1) 按持续应许电流选择截面公式 (2) 按经济电流密度选择截面公式 (3) 按电缆短路时的热稳定（热效应）选择截面 ①热稳定系数法 ②电缆的允许短路电流法（一般采用常采用此法） A、选取基准容量 B、计算电抗标什么值 C、计算电抗标什么值 D、计算短路电流 E、按热效应效验电缆截面 (4) 按电压损失选择截面 ①计算法 ②查表法 (5)高压电缆的选择 2、低压电缆的选择 （1）按持续应许电流选择电缆截面 ①计算公式 ②向2台或3台以上的设备供电的电缆，应用需用系数法计算 ③干线电缆中所通过的电流计算 （2）按电压损失效验电缆截面 ①干线电缆的电压损失 ②支线电缆的电压损失 ③变压器的电压损失 (3) 按起动条件校验截面电缆 (4) 电缆长度的确定 3、电器设备选择 （1）变压器容量的选择 （2）高压配电设备参数选择 ①、按工作电压选择 ②、按工作电流选择 ③、按短路条件校验 ④、按动稳定校验 （3）低压电气设备选择