现代化煤矿井下开关保护整定计算与分析

2018年第7期2018年7月0引言煤矿井下供电关系到井下安全生产，由于井下环境恶劣，井下供电的设备容易发生故障，如过负荷、漏电、短路等问题，因此对于井下供电关键设备，例如高压隔爆开关、低压馈电开关、电磁启动器、电缆等加强管理和维护是非常必要的。

根据中国煤矿安全相关的安全规程中的规定，在井下开关设备上必须安装过负荷、漏电保护、短路防护等设施。

但这些设施目前缺少开关整定值的统一标准，矿井对于整定值的计算也不够重视，因此常常出现由于整定值设置不当造成的保护拒动或误动的情况，对矿井的安全生产极为不利。

1电流保护电流保护包括过负荷保护和速断保护两个类型，需进行合理的整定值计算，方能判断出电压等级及每千瓦负荷中电流的大小。

不同等级每千瓦额定电流值表见表1。

表1不同等级每千瓦额定电流值表1.1电力系统中的速断保护装置对于电力系统，速断保护分为限时电流速断和电流速断。

前者作为后备保护，能对于线路末端的短路故障进行电流整定，并采取过保护措施；后者按照线路末端发生短路的整定值，进行短路电流整定，还能作为相敏保护定值进行馈电开关的保护，计算出保护定值[1]。

对于馈电开关和高压开关进行速断整定保护，根据煤矿供电线路较短的特点，以稍大于负荷的最大启动电流为目的作为煤矿速断保护的工作准则，而对于变压器来说，采用稍大于启动励磁涌流进行整定值计算。

速断保护的系数计算：I=K (nP max +p 1+p 2+…+P n )，(1)式(1)中，I 为速断保护电流，A ；K 为每千瓦额定电流，A ；n 为循环电流次数；P max 为最大启动负荷，kW ；p 1，p 2，…，P n 为每次启动负荷，kW 。

低压馈电开关速断整定方式和高压隔爆开关的整定方式是一致的。

整定值设置为不延时，一旦发生电流超过整定值的情况，就会跳闸。

对于灵敏度的计算，需进行最远端两相短路电流值及速断整定值的计算，参照电力系统相关规定，最远端两相短路电流值的计算过程，要考虑电缆截面、供电距离、电压等级、变压器容量等[2]。

井下中央变电所高压开关整定计算一、根据地面供电设计计算井下中央变电所短路电流:地面35KV 变电站至井下中央变电所(一回、二回)MYJV22-3*150型矿用聚氯乙烯绝缘钢带铠装交联电力电缆电阻、电抗：0R =0.14*0.85=0.119Ω 0X =0.08*0.85=0.068Ω 高压系统总阻抗为：=∑R 0.119Ω=∑X 0.74+0.068=0.8088.6121808.0119.02/100002/2222)2(0=+=∑+∑=XP Ue I d A 二、（一）中央变电所1#干式变压器的计算1#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率 ϕcos 取0.8 d k 取0.9电力负荷总视在功率为KVA P k S Nd 7.1158.09.090cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（二）2#干式变压器的计算2#干式变压器负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8 d k 取0.8电力负荷总视在功率为KVA P k S Nd 5.1508.08.05.150cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSG-400/10矿用隔爆型干式变压器。

（三）3# 移动变电站的计算3#动力移动变电站负荷统计：计算电力负荷总视在功率ϕcos 取0.8 d k 取0.65电力负荷总视在功率为KVA P k S N d 5.4527.065.04.487cos =⨯==∑ϕ根据计算负荷，选用KBSGZY-630/10矿用隔爆型移动变电站1台。

（四）高压电缆线路参数：1、中央变电所3#高开至采区变电所电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×120mm 2，长度850米。

2、中央变电所5#高开至KBSGZY-630移动变压器，电缆型号：MYJV22-8.7/10-3×50mm 2，长度200米。

3、中央变电所7#高开至中央变电所1#水泵软起开关，电缆型号：MYPTJ-8.7/10-3×50+3×25/3+3×2.5mm 2，长度25米。

给你一个参考样本：电流整定计算如下：-107水平馈电开关：I2≥IQe+KxΣie≥300+0.5×9≥304.5A校验Id(2)/I2≥1.5850÷304.5=1.5-188水平馈电开关：I2≥IQe+KxΣie≥300+0.5×9≥304.5A校验Id(2)/I2≥1.5600÷304.5＞1.5-300水平总馈电开关：I2≥IQe+KxΣie≥180+0.5×（21+21+21+5+5+8+8+8+5+4+4）≥234.5A校验Id(2)/I2≥1.548÷234.5>1.5-300东支路馈电开关：I2≥IQe+KxΣie≥180+0.5×(21+21+8+8+8+4+4+4+4)≥221A校验Id(2)/I2≥1.5297÷221>1.5-300西支踟馈电开关：I2≥IQe+KxΣie≥126+0.5×（8+4）≥132A校验Id(2)/I2≥1.5330÷132＞1.5-320支路馈电开关：I2≥IQe+KxΣie≥126+0.5×（8+5+4）≥134.5A校验Id(2)/I2≥1.5270÷134.5＞1.5要想对一个煤矿的馈电、配电开关的保护整定进行理论计算，应该从何入手？推荐答案一、统计出全矿设备的总功率。

也就是把各个设备的功率相加。

二、选用相关方法（注1）计算出“计算负荷”（注2）。

三、根据“计算负荷”和电压等级，计算出“计算电流”。

这个“计算电流”就是你选择配电设备、电线电缆和继电保护的依据了。

注1：确定“计算负荷”的方法，主要有需要系数法、利用系数法。

注2：“计算负荷”是一个计算出来的假想的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。

这主要看你是选择单台？保护变压器？线路总开关或是分开关？高压或是低压？单台如果是电子保护器一般选择小于或等于电动机的额定值，其他的就多了！最远端两相短路电流及整定值计算如图所示，电缆截面为50㎜2试问最远端两相短路电流及整定值应为多少？（需用系数为0.65，功率因数为0.7）矿用低压电缆阻抗电缆类型阻抗芯线截面50 mm2橡套电缆电阻0.380电抗0.081问题补充：其他回答共1条660V电压过流整定分别为：44千瓦、27.5千瓦、16.5千瓦计算公式为：电机功率*1.1=开关的整定电流。

井下低压整定计算示例说明：1、低防开关型号：变电所内1－4＃低防开关为BKD1-400（BKD16-400）型。

掘进迎头5＃总开关为BQD-200，6－8＃开关为BQD-80型2、电缆L规格型号、长度为：U－1000 3×50+1×16mm2，L＝450米。

3、3＃开关所带负荷为100KW，4＃开关所带负荷为90KW。

计算步骤变电所内低防开关为BKD1－400型一、2＃分开关保护整定计算步骤：（一）、过流保护整定计算：2＃分开关所带负荷总功率Pe：55＋22＋5.5＝82.5KWIe=Pe/（3Ue cosФ）＝82.5/（1.732×0.69×0.8）＝86.3A 取过电流保护整定值为：I＝95A。

（二）、短路保护整定计算：1、干变的阻抗：Z b（6000）=U d%×Ue2/Se＝4.22％×60002/500000＝3.038欧换算低压侧（690V）后的阻抗Z b（690）=（690/6000）2×Z b（6000）=0.0132×3.038=0.04欧2、U-1000 3×50mm2电缆的电抗、电阻和阻抗：（1）、电抗：X L=X O L＝0.06×0.45＝0.027欧（2）、电阻：R L=L/DS＋R h＝450/（42.5×50）＋0.01＝0.222欧（3）、电缆的阻抗：Z L＝22RLXL ＝0.224欧3、近短保护：（1）、至被保护线路末端的总阻抗为：Z总＝Zb（690）＋Z L＝0.04＋0.224＝0.264欧（2）、被保护线路末端两相短路电流值为：I短＝Ue（690）/2Z总＝690/（2×0.264）＝1307A近短保护定值可取：I近短＝1000A灵敏度校验：I短/ I近短=1307/1000=1.3≥1.2，满足灵敏度要求。

4、远短保护：（1）、55KW绞车的额定电流为：I e1= P e1/（3U e cosФ）＝55/（1.732×0.69×0.8）＝57.5A （2）、22KW排沙泵的额定电流为：I e2= P e2/（3U e cosФ）＝22/（1.732×0.69×0.8）＝23A （3）、5.5KW喷浆机的额定电流为：I e3= P e3/（3U e cosФ）＝5.5/（1.732×0.69×0.8）＝5.8A （4）、I总＝7I e1＋I e2＋I e3＝7×57.5＋23＋5.8＝431.3A远短保护定值可取：I远短＝600A灵敏度校验：I短/ I远短=1307/600=2.1≥1.5，满足灵敏度要求。