煤矿井下低压电网保护装置整定方法

煤矿井下低压电网保护装置整定方法主讲人：2011年2月矿山供电整定计算讲义继电保护的作用1、当被保护设备或线路发生故障时，保护装置应自动地、迅速地、有选择地借助断路器故障元件从电力系统中切除，以保证系统其它部分的正常运行，并使故障设备免于继续遭受损坏。

2、当被保护设备出现不正常运行状态时，保护装置应发出信号，以便及时采取措施，避免导致故障。

在煤矿井下，通常是作用于跳闸。

继电保护的基本工作原理1、正常时线路只是负荷电流，变换到电流互感器二次侧的电流较小，不足以是继电保护动作，继电器处于不动作状态。

2、当线路发生短路故障，线路电流突然增大，电流互感器的二次电流也按比例上升，若此电流达到继电器的整定值时，继电保护系统开始动作，接通断路器的跳闸回路，将故障切除。

继电保护的基本要求1、选择性2、速动性3、灵敏性4、可靠性整定计算过程一、设备选型：二、整定：三、灵敏度校验：煤矿井下低压电网保护装置整定方法1、电磁起动器（电机开关）中的电子保护的电流整定I z≤I e式中：I——保护器中的过流整定值，取电动机的额定电流的近似值，Az——电动机的额定电流，AIe当运行中的电流达到Iz值时，即视为过载，电子保护器将延时动作；电机的额定电流计算方法： Ie=Pe/1.732×Ue×cosφ (Ie=1.15Pe )按上述办法选择出整定值后，也应该以两相短路电流值进行校验，应符合当运行中的电流达到Iz值8倍及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作。

Id（2）/8Iz≥1.2——电子保护器的短路保护值，A式中：8Iz1.2——保护装置的可靠动作系数，如不能满足公式9的要求，应采取的措施也是上述的6条。

2、馈电开关中用的是电子保护器，其保护整定按下列办法整定:1）过载保护按实际负荷的电流近似值进行整定：Iz≤Kx Ie２）短路保护整定分为对保护电缆干线和保护电缆支线。

对保护电缆干线的装置用公式5：Iz≥I Qe+Kx∑Ie式中：I——过流保护的电流整定值，Az——容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机IQe同时起动的工作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，IQe 则为这几台同时起动的电动机的额定电流之和，A——其余电动机的额定电流之和，A∑Ie——需用系数，取0.5—1。

Kx煤矿井下常用的电动机的额定起动电流和额定电流可以从附表中查出，如没有这种电机的数据，可以从电动机的铭牌或技术资料中查出其额定电流，并计算出电动机的额定起动电流近似值。

鼠笼电动机，其近似值可用额定电流乘以６；对绕线式电动机，其近似值可用额定电流乘以１.５。

如果整定校验不合格，可分重载轻载对于某些大容量采掘机械设备，由于位处低压电网末端，且功率较大，起动时电压损失较大，其实际起动电流要大大低于额定起动电流，若能测出实际起动应以实际起动电流计算。

电流，则式中的IQe３）按规定计算整定值后，还应用两相短路电流值进行校验，即公式7Id（2）/ Idz≥1.5式中：（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，AIdI——过电流保护装置的短路保护的电流整定值，Az1.5——保护装置的可靠动作系数。

短路整定的保护范围是3——10倍过载整定电流。

若线路上串联两台及两台以上开关时，则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验，校验的灵敏度应满足1.2——1.5的要求，以保证双重保护的可靠性。

若经校验，两相短路电流不能满足公式7的要求，可采取以下措施:1) 加大干线或支线的电缆截面。

2）设法减少低压电缆的长度。

3）采用相敏保护器或软启动等新技术提高灵敏度。

4）换用大容量变压器或采取变压器并联。

5）增设分段保护开关。

6）采用移动变电站或移动变压器。

3、选型计算变压器的选型：需用系数的计算：综采工作面 Kx =0.4+0.6×Pmax/ ∑Pe掘进工作面 Kx =0.3+0.7×Pmax/ ∑Pe1) S= Kx∑Pe/cosφs-------变压器计算容量 KVAcosφ-----设备加权平均功率因数Kx--------需用系数∑Pe------设备额定功率之和 KW2) 变压器实际容量选型：S（实际）≥S（计算）设备组电流计算：1) 设备组（干线电缆）负荷电流计算设备台数≥3台: ∑I= S（计算）/3Ue设备台数＜3台: ∑I取设备额定电流式中：∑I-----设备组额定电流 AUe------设备组额定电压 KV2) 电缆选择：KIy≥Ig式中：K-----电流修正系数，温度25℃时取1 Iy----电缆长时允许载流量 AIg----通过电缆的最大工作电流 A4、变压器的保护选高压开关1）动力变压器的过负荷保护反映变压器的正常运行时的过载情况，通常为三相对称，一般经一定的延时作用于信号。

电子式过电流反时限继电保护装置，按变压器的一次额定电流整定。

2）动力变压器在低压侧发生两相短路时，采用高压配电装置中的过电流保护装置来保护。

电子式高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流（5A）的1、2、3、4、5、6、7、8、9倍分级整定，整定公式是公式14：n≥KbIge IeKxIqe∑+式中：n——互感器的二次额定电流（5A）倍数；Ige——高压配电装置额定电流，A过电流保护装置的整定值，应采取最接近与计算的数值。

对Y/Y接线和Y/△接线变压器，按公式14计算出整定值后，还应该按公式15校验，Id （2）/ KbIdz≥1.5（Y/Y接线）Id（2）/3K b Id z≥1.5（Y/△接线）式中：Id（2）——变压器低压侧的两相短路电流，AIz——高压配电装置过电流保护装置的电流整定值，AKb——变压器的变比；3——Y/△接线变压器的二次侧两相短路电流折算到一次侧时的系数；1.5——保证过电流保护装置可靠动作的系数。

3）高压配电装置的额定电流值的选择，除应考虑实际可能的最大负载电流外，还应该从其遮断能力出发，以其出口端出处可能发生的三相短路电流来校验。

必须选择既能承担长期的实际最大的负载电流，又能安全可靠地切断其出口处的三相直接短路的最大短路电流。

配电装置出口处的三相短路电流值，应经计算确定。

当缺乏计算数据时，可按配电装置的短路容量来确定短路电流值，可查阅相关资料。

计算出的短路电流值，是否超过在其额定电流下的允许的短路电流值，可按规定进行校验。

为了提高保护性能，最好能算出实际的短路电流值，实际短路电流值，一般比用最大允许的短路容量（50或100MV A）所计算出来的数值要小。

5、短路电流的计算1、选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，公式1：式中：Id（2）——两相短路电流，A∑R、∑X——短路回路内一相电阻、电抗的总和，ΩXx——根据三相短路容量计算的系统电抗值，ΩR1、X1——高压电缆的电阻、电抗值，ΩKb——矿用变压器的变比，若一次电压为6000V,二次电压为400，690，1200V时，变比依次为15、8.7、5；一次电压为3000V,二次电压为400V时，变比为7.5；Rb 、Xb——矿用变压器的电阻、电抗值，ΩR2、X2——低压电缆的电阻、电抗值，ΩUe——变压器的二次侧的额定电压，对于380 V网络，Ue以400V计算；对于660 V网络，Ue以690V计算；对于1140V网络，Ue以1200V计算；对于127V网络，Ue以133V计算。

利用公式1计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也忽略不计。

若需计算三相短路电流值时，可按下式计算:I d (3)=1.15Id(2)（公式2）式中Id(3)——三相短路电流，A2、两相短路电流还可以用计算图表的方法查出。

即根据变压器的容量、短路点至变压器的电缆换算长度，及系统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出两相短路电流。

电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，从表中直接查，也可以用公式3计算得出。

LH =K1L1+K2L2+……+KnLn+Lx+KgLg式中：LH——---电缆总的换算长度，mK 1+K2+……+Kn+Kg——换算系数，各种截面电缆的换算系数可以从附表中差得，L 1+L2+……+Ln——各段电缆的实际长度，mLx——系统电抗的换算长度，mK——6KV电缆折算至低压侧的换算系数，g6KV电缆的实际长度，mLg————电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度，在380V、660V、1140V系统中，作为以50㎜2作为标准截面;127V系统中，以4作为标准截面㎜2标准截面。

附表中的短路电流曲线，是根据下列参数作出的：变压器采用KSJ、KS9、KBSG、KSGB、KBSGZY、KSG型变压器参数；电缆的芯线电阻值选用芯线允许温度65摄氏度时的电阻值；电缆芯线的电抗值按0.081Ω/km计算；线路的接触电阻和电弧电阻均忽略不计。

6、线路电压损失校验：7、热稳定校验：8、分断能力校验：9、时限性调整：10、漏电保护：煤矿井下低压电网保护装置整定方法一、短路电流的计算第一节短路电流的计算1、选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，公式1：式中：Id（2）——两相短路电流，A∑R、∑X——短路回路内一相电阻、电抗的总和，ΩXx——根据三相短路容量计算的系统电抗值，ΩR1、X1——高压电缆的电阻、电抗值，ΩKb——矿用变压器的变比，若一次电压为6000V,二次电压为400，690，1200V时，变比依次为15、8.7、5；一次电压为3000V,二次电压为400V时，变比为7.5；Rb 、Xb——矿用变压器的电阻、电抗值，ΩR2、X2——低压电缆的电阻、电抗值，ΩUe——变压器的二次侧的额定电压，对于380 V网络，Ue以400V计算；对于660 V网络，Ue以690V计算；对于1140V网络，Ue以1200V计算；对于127V网络，Ue以133V计算。

利用公式1计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也忽略不计。

若需计算三相短路电流值时，可按下式计算:I d (3)=1.15Id(2)（公式2）式中Id(3)——三相短路电流，A2、两相短路电流还可以用计算图表的方法查出。

即根据变压器的容量、短路点至变压器的电缆换算长度，及系统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出两相短路电流。

电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，从表中直接查，也可以用公式3计算得出。

LH =K1L1+K2L2+……+KnLn+Lx+KgLg式中：LH——---电缆总的换算长度，mK 1+K2+……+Kn+Kg——换算系数，各种截面电缆的换算系数可以从附表中差得，L 1+L2+……+Ln——各段电缆的实际长度，mLx——系统电抗的换算长度，mKg——6KV电缆折算至低压侧的换算系数，Lg————6KV电缆的实际长度，m电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度，在380V、660V、1140V系统中，作为以50㎜2作为标准截面;127V系统中，以4作为标准截面㎜2标准截面。