煤矿供电整定保护计算

1 一 电力变压器的继电保护配置 2 二 电力变压器的电流保护整定计算 3 三 示例 例 7 1 10 0 4KV 车间配电变压器的保护 已知条件 变压器为 S9 型 630KVA 高压测额定电流为 36 4A 过负荷系数取 3 最大运行方式 下变压器低压侧三项短路时 流过高压测的超瞬态电流为 664 6A 最小运行方式max32 kI 下变压器高压侧三相短路超瞬态电流为 2750A 低压侧三相短路时流过高压侧的min31 kI 4 超瞬态电流为 565A 最小运行方式下变压器低压侧母线单项接地稳态短路电流min32 kI 为 8220A 对于 Y yn0 接线 14060A 对于 D yn11 接线 计算中可假定系统min122 kI 电源容量为无穷大 稳态短路电流等于超瞬态短路电流 解解 1 电力变压器的保护配置 1 装设三个 LL 11A 型过流继电器和三个变化为 100 5 的电流互感器 TA1 TA3 组成 过电流保护兼作电流速断保护 2 装设一个 LL 11A 型过流继电器和一个变化为 1000 5 的电流互感器 TA4 组成低 压侧单相接地保护 当仅按躲过不平衡电流整定时 TA4 变比应为 300 5 保护原理见下图 配电变压器保护原理 2 整定计算 1 过电流保护 保护装置的动作电流 取 9A 4 8 2085 0 4 363 13 1 1 1A nK IK KKI TAr rTgh jxreKop 保护装置一次动作电流 180 1 20 9A K n II jx TA kopop 保护装置的灵敏系数 5 172 2 180 565866 0 866 0 min32min22 op k op k sen I I I I K 保护装置的动作时限取 0 5s 2 电流速断保护 保护装置的动作电流 8 49 20 6 664 15 1 max32 A n I KKI TA k jxrelKop 瞬动作电流倍数 电流速断保护装置动作电流与过电流保护装置动作电流之比 为 取 6 倍54 5 9 8 49 5 保护装置的灵敏系数 22 2 6180 2750866 0 866 0 min31min21 op k op k sen I I I I K 根据上述计算 装设 LL 11A 10 型过流继电器 3 低压侧单相接地保护 利用高压侧三相式过流保护兼作单相接地保护 其灵敏系 数 对于 Y yn0 接线变压器 5 116 1 38 0 10 180 8220 3 2 3 2min122min12 Top k op k sen nI I I I K 不满足要求 故应装设专用的零序过流保护 其动作电流 按躲过不平衡电流整定 取 5A 55 4 5 300 90925 0 2 1 25 0 2 A n I KI TA rT relKop 保护装置的一次动作电流 A TAKopopnII 3005 3005 按与低压出线断路器保护配合整定 见图 7 14 A 10 KopI TA 的变比 1000 5 故保护装置一次动作电流 20005 100010AIop 保护装置的灵敏系数 5 111 4 2000 8220min122 op k sen I I K 故装设 LL 11A 10 型过流继电器 保护装置的动作时限采用 0 5S 利用高压侧三相式过电流保护兼作低压侧单相接地保护 对于 D yn11 接线变压器 其灵敏系数 5 171 1 38 0 10 180 14060 3 3 3 3min122min12 Top k op k sen nI I I I K 满足要求 例 7 2 35 6 3kV 降压变压器的差动保护 已知条件 变压器为 SF9 16000 型 16000kVA 高压侧额定电压为 35kV 低压侧额定电压为 6 3kV Y d11 接线 35kV 母线归算至平均电压 37kV 的三相短路电流 最大8 kU 运行方式为 3570A 最小运行方式为 2140A 最小运行方式下 6 3kV 母线两相短路 归算 至平均电压 6 3kV 的短路电流为 9786A 最小运行方式下 6 3kV 母线两相短路 归算至 35kV 侧的短路电流为 1099A 6 3kV 侧最大负荷电流为 1000A 解解 1 差动保护配置 装设三个 BCH 2 型差动继电器和高压侧三个变比为 600 5 的电流互感器 低压侧装设三个 1500 5 的电流互感器 2 整定计算 1 算出变压器各侧额定电流 选出电流互感器和确定其二次回路额定电流 计算结 果见表 6 由上表可看出 6 3kV 侧电流互感器的二次回路额定电流大于 35kV 侧 因此 6 3kV 侧为基本侧 第 I 侧 2 计算保护装置 6 3kV 侧的一次动作电流 按躲过最大不平衡电流条件 max ktxrelopIfUfkKI 1 3 1 0 1 0 05 0 05 9786 2544 A 按躲过励磁涌流条件 A 190614663 13 1 rTopII 按躲过电流互感器二次回路断线条件 A 130010003 13 1max fhopII 因此 应该按躲过外部故障最大不平均电流条件 选用 6 3kV 侧一次动作电流 AIop2544 7 一 6 10kV 线路的继电器保护配置 二 6 10kV 线路的继电器保护整定计算 8 三 示例 例 7 3 总降压变电所引出的 10kV 电缆线路的保护 线路接线如上图所示 9 已知条件 考虑电动机起动时的线路过负荷电流为 350A 最大运行方式下 总降压变电所母 gh I 线三相短路超瞬态电流为 5500A 配电所母线三相短路超瞬态电流为 max31 kI max32 kI 5130A 配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流为 820A 最小运行 max33 kI 方式下 总降压变电所母线三相短路超瞬态电流为 4580A 配电所母线三相短路超 min31 kI 瞬态电流为 4320A 配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流 min32 kI 为 796A 10kV 电网的总单相接地电容电流为 15A 10kV 电缆线路电容电流 min33 kI C I 为 1 4A 下一级配电变压器过电流保护装置动作电流为 150A C I 3 op I 计算中可假定系统电源容量为无穷大 稳态短路电流等于超瞬态短路电流 解解 1 保护装置 1 由于无时限电流速断保护不能满足灵敏系数要求 故装设三个 DL 31 型电流继电 器 一个 SS 94 22 型时间继电器和三个变比为 300 5 的电流互感器组成带时限电流速断 保护 2 装设三个 DL 31 型电流继电器 一个 SS 94 22 型时间继电器和三个变比为 300 5 的电流互感器组成过电流保护 3 装设零序电流互感器及与其配合的继电器组成单相接地保护 动作于信号 2 整定计算 10 10kv 线路保护原理 1 无时限电流速断保护 保护装置的动作电流 A 取 110A111 60 5130 13 1 max33 1 TA k jxreKop n I KKI 保护装置一次动作电流 A 6600 1 60 110 jx TA opop K n KII 保护装置的灵敏系数 2601 0 6600 4580866 0 866 0 min31min21 op k op k sen I I I I K 无时限电流速断保护不能满足灵敏系数要求 故应装设带时限限流速断保护 2 带时限电流速断保护 保护装置的动作电流 A 取 110A 8 17 60 820 13 1 max33max33 1 TA k jxrel TA k jxreKop n I KK n I KKI 取 20A 保护装置一次动作电流 A 1200 1 60 20 jx TA opop K n KII 保护装置的灵敏系数 23 3 1200 4580866 0 866 0 min31min21 op k op k sen I I I I K 装设 DL 31 20 型电流继电器 保护装置动作时限取 0 5s 3 过电流保护 按躲过过负荷电流条件计算保护装置的动作电流 A 2 8 6085 0 350 12 1 1 TAr gh jxreKop nK I KKI 按与下一级配电变压器过电流保护装置的动作电流相配合条件计算保护装置的动作 电流 A 75 2 60 150 11 1 3 TA op jxcoKop n I KKI 由于前者计算结果较大 故按该计算结果整定 取 9A 保护装置一次动作电流 11 A 540 1 60 9 jx TA opop K n KII 保护装置的灵敏系数 在线路末端发生短路时 5 19 6 540 4320866 0 866 0 min32min22min22 op k op k op k sen I I I I I I K 在配电变压器低压侧发生短路时 后备保护 2 128 1 540 796866 0 866 0 min33min23min23 op k op k op k sen I I I I I I K 装设 DL 31 10 型电流继电器 保护装置的动作时限应与配电变压器 800kVA 的 LL 型过电流继电器的反时限部分 相配合 取 1 2s 4 单项接地保护 按躲过被保护线路电容电流条件计算的保护装置动作电流 A 74 15 1 CXreop IKI 按满足最小灵敏系数条件计算的保护装置动作电流 A 9 10 25 1 4 115 sen CXc op K II I 保护装置的动作电流取 10 A 满足 LJ 75 型零序电流互感器及 DD 11 60 型继电 器的灵敏系数要求 12 一 6 10kV 母线分段断路器的保护配置 二 6 10kV 母线分段断路器的继电保护整定计算 三 示例 例 7 4 配电所 6kV 母线分段断路器的保护 已知条件 一段母线最大负荷 包括电动机起动所引起的 电流为 350A 最大运行方式下 fh I 母 线三相短路超瞬态电流为 5130A 最小运行方式下母线三相短路超瞬态电流 max3 k I 为 4320A 相邻元件末端三相短路时 流过保护装置的三相短路超瞬态电流 max3 k I 为 7 A 计算中可假定系统电源容量为无穷大 稳态短路电流等于超瞬态短路 max3 k I 电流 解解 1 保护配置 装设三个 LL llA 型过电流继电器和三个变比为 300 5 的电流 互感器组成过电流保护 过电流继电器瞬动部分解除 6kV 母线分段断路器保护原理见图 13 6kv 线路保护原理 2 整定计算 过电流保护 按躲过任一母线段的最大负荷电流条件 计算保护装 置动作电流 9 8 6085 0 350 13 1A nK I KKI TAr fh jxrelkop 取 9A 保护装置一次动作电流 540 1 60 9A K n II jx TA kopop 保护装置的灵敏系数 5 19 6 540 4320866 0866 0 min3min2 op k op k sen I I I I K 2 128 1 540 796866 0 min23 min23 op k op k sen I I I I K 装设 LL llA 10 型过电流继电器 保护装置的动作时限应较相邻元件的过电流保护大一时限阶段 取 1 0s 一 6 10kV 电力电容器的保护配置 14 二 6 10kV 电力电容器组的继电保护整定计算 15 三 示例 例例 7 5 7 5 10kv 750kvar 电力电容器组的保护 已知条件 16 电容器为 BWF10 5 25 1 型单台容量 25kvar 共 30 台 电容器组额定电流为 43 3A 最小运行方式下 电容器组端部三相短路超瞬态电流为 2750A 10kV 电网 min2 k I 的总单相接地电容电流为 10A c I 解解 1 保护配置 1 装设三个 DL 31 型电流继电器 一个 SS 94 22 型时间继电器和三个变比为 50 5 的共用电流互感器组成的短延时速断保护 2 装设三个 DL 31 型电流继电器 一个 SS 94 22 型时间继电器和三个变比为 50 5 的共用电流互感器组成的过电流保护 3 装设一个 DL 31 型电流继电器 一个 SS 94 22 型时间继电器和三个变比为 50 5 的共用电流互感器组成的过负荷保护 4 装设零序电流互感器及相应的继电器组成单相接地保护 动作于跳闸或动作于信 号 5 装设 DJ 31 200 型电压继电器作为过电压保护 延时动作于跳闸或动作于信号 10kV 电容器组保护原理下图 2 整定计算 1 短延时速断保护 保护装置的动作电流 119 210 2750866 0 1 min2 A Kn IK I senTA kjx kop 保护装置的一次动作电流 1190 1 10119 A K nI I jx TAkop op 动作时限应大于电容器组合闸涌流时间 t 0 2s 2 过电流保护 保护装置的动作电流 取 AA nK IK KKI TAr rcgh jxrelkop 8 95 7 1085 0 3 433 1 12 1 保护装置的一次动作电流 80 1 108 A K nI I jx TAkop op 保护装置灵敏系数 5 1 7 29 80 2750866 0 min2 op k sen I I K 动作时限应较短延时速断保护大一时限阶段 st5 03 0 3 过负荷保护 保护装置动作电流 取 6A 6 5 1085 0 3 43 11 1A nK I KKI TAr rc jxrelkop 动作时限应较过电流保护大一时限阶段 t 0 30 0 5s 4 单相接地保护 保护装置一次动作电流 17 6 5 1 10 A K I I sen c op 保护装置的动作电流大于 LJ 2 型零序电流互感器及配用 DD 11 60 型接地继电器一 次 10kV 电容器组保护原理 三角形接线 18 一 3 10kV 电动机的继电保护配置 二 3 10kV 电动机的继电保护整定计算 19 20 三 示例 例 7 7 传动风机用同步电动机的保护 电动机直接启动 不需要自启动 生产过 程中没有过负荷的可能性 已知条件 6kV 电动机为 TD173 66 10 型 2500kW 279A 6 5 rM I st K 0 154 cos 0 9 短路比 0 94 最小运行方式下电动机接线端三相短路超 k X r Mk K 瞬态电流为 7330A 6kV 电网的总单相接地电容电流为 9 5A 同步电动机单相 min 3 kI C I 接地电容电流为 0 05A CM I 解解 1 保护装置 1 装设三个 BCH 2 型差动继电器和六个变比为 400 5 的电流互感器组成纵联差动保 护 2 装设 LJ 2 型零序电流互感器和 DD 11 60 型接地继电器组成单相接地保护 动作 于信号 21 3 装设一个 GL 12 型 或 LL12A 10 型 过流继电器和其中一个变比为 400 5 的电 流互感器组成失步保护 由于系统接线中不考虑重合闸和备用电源自动投入装置 故不装设防止断电后非同 步冲击的成组保护 同步电动机保护原理见下图 2 整定计算 1 纵联差动保护 外部三相短路时 同步电动机输出的超瞬态电流 rMr k Mk I X I sin95 0 05 1 3 A 2018279436 095 0 154 0 05 1 保护装置的动作电流 按躲过外部短路时同步电动机输出的超瞬态电流条件计算为 A TA mk n I jxtxrelkop fKKKL 3 64 1 80 2018 11 05 03 1 22 按躲过电流互感器二次回路断线条件计算为 A TA rMST n KK jxtxrelkop fKKKL 5 03 1 47 1 80 2795 6 11 0 按躲过电流互感器二次回路断线条件计算为 A TA rM n I jxrelkop KKL 53 4 80 279 13 1 由于按躲过电流互感器二次回路断线条件计算的结果最大 故取 4 53A BCH 2 型继电器的计算匝数 匝 2 13 53 4 60 0 KOP C I AW W 第一平衡线圈实用匝数为 8 匝 差动线圈实用匝数为 5 匝 8 5 13 2 syphI W syc W 第二平衡线圈实用匝数为 8 匝 短路线圈抽头选 2 2 syph W 保护装置的灵敏系数 19 17 80 7330866 01 60 58 min 2 0 TA kjxsycsyph sen n IK AW WW K 2 单相接地保护 保护装置的动作电流 A 56 7 25 1 05 0 5 9 sen CMc op K II I 保护装置的动作电流 7 56A 满足 LJ 2 型零序电流互感器和 DD 11 60 型继电器的灵 敏系数要求 3 失步保护 保护装置的动作电流 A 92 4 8085 0 279 12 1 TAr rM jxrelkop nk I KKI 取 5A 保护装置的动作时限 8 20 1 2791 8052 150 1 2 150 22 s IK nI t rMjx TAkop gh 为两倍动作电流的时间 由 GL 型继电器特性曲线 查得 10 倍动作电流的动作时 gh t 间为 10s 故装设 GL 12 10 型继电器 一 变压器微机保护装置的特点 1 变压器微机保护所用的电流互感器二次侧采用 Y 接线 其相位补偿和电流补偿 系数由软件实现 在正常运行中显示差流值 防止极性 变比 相别等接错 并具有差 流超限报警功能 2 气体继电器保护跳闸回路不接入微机保护装置 可直接作用于跳闸 以保证可 靠性 但可经触点向微机保护装置输入动作信息 进行显示并打印 或进入单独的非电 量微机保护装置 3 设有液晶显示 便于整定 调试 同时可实现运行监视和故障 异常状态显示 23 4 具有高速数据通信网接口及打印功能 二 变压器微机保护的电流平衡调整 变压器的各侧电流互感器二次侧按 Y 接线 由软件进行相位校正后 由于变压器各 侧额定电流及各侧电流互感器变比不等 还应对各侧计算电流值进行平衡调整 才能消 除不平衡电流对变压器差动保护的影响 1 1 计算变压器高 低压侧的一次额定电流 计算变压器高 低压侧的一次额定电流 rr II 21 A r I1 r US 1 3 A r I2 r US 2 3 式中 S 变压器额定容量 KVA 变压器高 低压侧额定线电压 有调压分接头的 应取中间接头电压 r U1 r U2 KV 2 2 计算变压器高 低压侧电流互感器二次计算电流 计算变压器高 低压侧电流互感器二次计算电流 A 11121 jxTArC KnII A 22222 jxTArC KnII 式中 高 低压侧电流互感器变比 1TA n 2TA n 高 低压侧电流互感器接线系数 由于微机保护要求变压器高压侧 1jx K 2jx K Y 侧 电流互感器也接成 Y 形 由软件内部进行 Y 转换 因此 变压器 Y 侧 侧 1 1jx K3 2jx K 3 3 计算电流平衡调整系数 计算电流平衡调整系数 b K 以变压器高压侧的电流互感器二次计算电流为电流基准值 然后对低压侧的电流 21C I 互感器二次计算电流进行计算调整 22C I b K 22 21 C C I I 由于微机保护取值一般是按二进制方式取值 调整系数取值是分级的 如每级差为 0 0625 则按级差取值的调整系数 不可能使差动保护完全达到平衡 但误差已很小 同时也有连续取值的 连续取值可无误差 例 7 8 35 6kv 降压变压器的差动保护电流平衡调整 已知条件 变压器为 SF9 16000 型 16000KVA 高压侧额定电压为 35KV 低压侧额定电压为 6 3KV Y d11 接线 电流互感器二次额定电流为 5A 解解 1 计算变压器高 低压侧的一次额定电流 r I1 r I2 电流互感器变比 300 5 60 264 353 16000 3 1 1 A U S I r r 1TA n 24 电流互感器变比 1500 5 300 1466 3 63 16000 3 2 2 A U S I r r 2TA n 2 计算变压器高 低压侧电流互感器二次计算电流 软件相位校正及计算的各侧 二次计算电流为 A 11121 TArjxC nIKI 62 7 60 2643 A 22222 TArjxC nIKI 89 4300 14661 3 计算电流平衡调整系数 b K b K558 1 89 4 62 7 22 21 C C I I 如按 0 0625 级差 则 25 0 0625 1 563 实际平衡调整系数 563 1 b K 相对误差 3 0 100 62 7 643 7 62 7 100 62 7 89 4 563 1 62 7 100 21 22 21 c cbc I IKI 并不影响保护的正常工作 三 变压器 电动机微机差动保护整定计算 一 变压器微机差动保护整定计算 一 变压器微机差动保护整定计算 变压器微机差动保护多采用带谐波制动的比率制动式保护 其比率制动特性曲线如 图 1 1 比率制动差动保护起动电流 比率制动差动保护起动电流 由于电流补偿存在一定误差以及变压器分接头位置变化产生的不平衡电流 所以差 动保护动作必须使大于一个起动定值 0 2 0 3 也就是说 d I std I std I n I d I minop I std I 即 0 2