继电保护规划设计01

1、第五篇 继电保护规划设计 5、1 概述 矿山供电系统的继电保护是保证煤矿安全供电的重要工具。装置继电保护应根据矿山电力系统的接线和运行的特点，适当考虑其发展，合理地制定方案，选择设备力求技术先进经济合理。电力系统中的电力设备和线路应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。主保护应能快速并有选择的切除被保护区域内的故障。后备保护应在主保护或断路器拒绝动作时切除故障。后备保护可分为远后备保护和近后备保护。远后备当主保护或断路器拒绝动作时，由相邻设备或线路的保护实现后备。近后备当主保护拒绝动作时，由本设备或线路的另一套设备实现后备;当断路器拒绝动作时，由断路器失灵保护实现后备。辅助保护当需要加速切

2、除线路故障或消除各方向元件的死区时，可采用由电流速断构成的辅助保护。主保护是在其被保护的整个元件范围内考虑的。远后备保护由于是相邻的两级之间的后备，因而包含了断路器、操作电源的后备；而近后备则不能，因违近后备尚需考虑断路器和操作电源工作的可靠性而采取措施；这种后备在煤矿继电保护中应用甚少。5、1、1 保护装置的装设原则1、当被保护元件发生断路或足以破坏系统正常运行时，保护装置应动作于掉闸；在发生不正常运行时，保护装置应动作于信号。2、煤矿供电系统一般属于小接地系统，根据煤矿电工手册规定，矿井变电所的高压馈电线上，应装设有选择性的检漏装置，可以提高矿井供电的可靠性。 3、保护装置应以足够小的动作

3、时限去切除故障，保证系统剩余部分仍能可靠运行。4、动作于掉闸的保护装置一般应保证选择性，在必须加快动作时，应考虑由自动重合闸来补救保护的无法选择性。5、满足第三项要求或用作后备保护时，保护装置容许以带时限切除故障。6、选择保护方式时，不应考虑可能性很小的故障类型和运行方式。为提高其工作可靠性应力求使用最小数量的继电器和触点，并使其接线最简单可靠。7、保护装置的电压回路断线时如果能造成误动作，则应装设防止这种错误动作的闭锁装置并发出信号，若不致发生误动作，则容许只装设动作于信号的装置。8、对表示保护装置动作的必要回路应装设信号继电器，在运行人员易于分析和统计保护的动作条件下，应力求装设最少数量的

4、设备9、保护装置除作为被保护元件的主保护外，如果可能还应作为相邻元件的后备保护。10、当保护装置因动作原理而不能起相邻元件后备保护作用时，应在所有或部分断路器上装置单独的后备保护。11、为了起到相邻元件后备保护作用而使保护装置复杂化，或在技术上不能达到完全的后备作用时，允许缩短后备作用范围。12、在实际可能出现的最不利方式和故障类型下，保护装置应对计算点有足够的灵敏系数。13、保护装置的灵敏度应该互相配合，从故障点向电源侧方向逐步降低保护装置的灵敏度。14、保护装置所用的电源互感器，在保护装置动作前，对最大负载和最大可能整定的故障电流，其误差应小于10。15、复杂保护装置的接线图中应装设试验部

5、件，以便进行试验检查。5、1、2 保护装置的电源这里指的电源，包括了保护装置本身各元件的工作电源和相关断路器掉闸的操作电源。由晶体管继电器组成的保护装置对工作电源的要求较严格。一般情况下上述的工作电源与操作电源可以分为直流操作与交流操作两大类。直流操作包括蓄电池和整流操作电源，后者又可分为复式整流和电容器贮能等。均取源与系统中交流电磁元件上。因此曾将这类电源归属于交流操作。所有这些操作电源对保护装置中元件的选择与保护装置接线图构成的影响都是一致的，所以把上述电源均归属于直流操作是合适的。交流操作一般应利用被保护元件的电流互感器作为电短路保护装置的交流操作电源。5、1、3 自动装置自动装置的装设

6、原则应简单可靠，使继电器触点及可动部分的数量最少，接线最简单。在选择自动装置时，应考虑到使用这些自动装置的技术经济效果。 5、2 母线与母联开关保护5、2、1 保护装设的原则一、母线保护1、变电所的310千伏母线保护，一般由上级变电所的送电线路或变压器的后备保护来实现。2.变电所母线，在下列情况下应装设专用保护1）矿区区域变电所的35千伏母线，根据电力系统的要求需要加快切除故障的；2)大型矿井变电所的双母线或分段多母线，当线路装有电抗器而不允许断路器切除电抗器前的短路时。3.变电所310千伏母线的专用保护，一般采用下列方式1）在利用主变压器一次侧带时限过电流保护作二次侧310千伏母线保护不能满

7、足灵敏度时，或在310千伏母线上的馈出线装有电抗器时，应在主变压器二次侧断路器上装设带时限电流闭锁，电压速断作为母线保护。2）对并列运行的母线应采用不完全电流差动保护，即保护装置仅连接在与电源相连接的各元件（如进线、变压线或分段，联络断路器）电流和上。保护一般由两段组成：第一段采用无时限或带时限的电流速断，当灵敏度不满足要求时，可采用电流闭锁电压速断保护；第二段采用过电流变保护，当灵敏度不够时，可将一部分负荷较大的配电线接入差动回路以降低保护的起动电流。母线专用保护一般采用两相式。4.不完全差动保护必须设法减少外部短路时流过差动回路中的不平衡电流以提高保护的可靠性和灵敏度，为此1）接入母线差动

8、保护回路的各元件的电流互感器要用同一变比和带D级铁芯的；2）适当增大电流互感器变比，减少短路电流计算倍数；3）适当增大连接导线的截面并尽可能缩短它的长度，减少互感器的负荷。当接入母线差动保护回路的各元件的电流互感器变比不一致时，可在保护回路中接入自耦变流器或中间变流器来平衡。二、母联保护变电所310千伏母线联络断路器应装设下列保护：1.电流速断保护：作为母线耐压试验时的速动保护，并作为配出线电流速动保护的后备；2.带时限的过电流保护：作为配出线过流保护的后备。保护一般采用两相式。5、2、2 保护装置的整定计算一、母线保护1、3-10千伏母线带时限电流闭锁、电压速断保护1）闭锁元件动作电流 Ia

9、=式中 母线最小两相短路电流Km灵敏系数取1.5。2)电压速断元件的动作电压，应低于配出线电抗器后短路时的残余电压 Ua= 式中 配出线电抗器短路时最小残余电压；可靠系数；电压互感器变比。2、不完全差动保护1）电流速断保护 为本装置主保护，其动作电流 Iaq=式中 母线最小两相短路电流；灵敏系数。2）过电流保护 作为上述保护和配出线的后备保护，其动作电流 Iaoc=Krel式中 Krel可靠系数，取母线最大工作电流。返回系数取0.85。3）灵敏系数校验 Km=2后备保护灵敏系数 Km=1.5式中 母线最小两相短路电流；配出线路末端最小两相短路电流。3、时限整定1)母线带时限电流闭锁，电压速断保

10、护的实现一般取0.5秒；2）不完全差动保护过电流的时限，应较配出线过电流保护最大的时限大一时限。二）母联保护1、电流速断保护 1）按电流互感器一次额定电流 Iaq=KrelKOL式中 Krel可靠系数，1.3；KOL过负荷系数，取4；电流互感器一次额定电流。2）当按上式灵敏度不够时，也可按最小灵敏系数整定 Iaq=式中 母线最小两相短路电流；Km灵敏系数2。2、过电流保护动作电流 Iaoc=Krel式中 Krel可靠系数1.5；任一段母线最大工作电流；返回系数取0.85。3、灵敏度校验 Km=2后备保护灵敏系数 Km=1.2式中 母线最小两相短路电流；配出线末端两相最小短路电流。 5、3 母线

11、保护计算5、3、1 母线保护1、带时限电流闭锁电压速断保护闭锁元件动作电流： Ia= = =54.7 式中 Ki电流互感器的变比2、不完全差动保护电流速断保护 为本装置主保护，其动作电流： Iaq=KrelKol =1.34 =26 因为 Iaq= 所以 Km= =3.152过电流保护 作为上述保护和配出线的后备保护，其动作电流 Iaoc=Krel =1.3 =12.675 灵敏系数校验 Km= = =6.472 后备保护灵敏系数： Km=6.472 3、保护装置动作时限 应较配出线过电流保护最大的时限大一时限阶段。配出线过电流保护动时限均为0.5s，则装置动作时限按1秒整定。 5、3、2 母

12、联保护 系统参数：IK3max=IK3min=18.8569KA 电流互感器型号：LDCD-10-D/D-1000/5 母线最大工作电流不大于1657.5A 1、电流速断保护 1）电流互感器一次额定电流 Iaq=KrelKOL =1.34 =26 2）灵敏系数整定 Km= = =3.152 2、过电流保护 动作电流 Iaoc=Krel =1.5 =14.625 3、灵敏度校验 Km= = =5.62 后备保护灵敏系数： Km=5.62 5、4 变压器保护 5、4、1 保护装设的原则 1、电力变压器应按下列故障及异常运行方式，装设相应的继电保护装置 1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地

13、侧的接地短路。 2）绕组的匝间短路。 3）外部相间短路引起的过电流。 4）中性点直接接地电力王忠外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。 5）过负荷。 6）油面降低。 2、800千安及以上的油浸变压器，应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时应迅速动作于信号，当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各点远侧的断路器。3、对主变压器引出线，套管及内部的故障，应采用下列保护方式：1）纵联差动保护2)电流速断保护4、对变压器外部的相间短路，一般采用过电流保护，如果电流保护不符合要求时，可装设复合电压或低电压起动的过电流保护。过电流保护均装设在主电源侧。 5、4、2 保护装置的整定计算一、电流速

14、断保护整定计算1、动作电流，按躲开二次最大三相次暂态穿越性短路电流 Iaq=Krel式中 Krel可靠系数对DL型继电器取1.2；对GL型继电器取1.4。Kc接线系数。变压器二次最大三相次暂态短路电流。2、灵敏度校验：按保护装置安装处最小两相次暂态短路电流校验： Km=式中 变压器一次测最小两相次暂态短路电流。二、纵联差动保护整定计算1、变压器的差动保护一般采用BCH-2差动型继电器。当灵敏系数不够时，应采用带制动特性的BCH-1型继电器。2、采用型继电器的变压器差动保护整定计算1）保护装置一次动作电流，按以下唢呐个条件计算取其最大值：a躲过穿越性故障时的最大平衡电流IaR1=Krel(Kty

15、I+u+f)IK3maxK2b躲过变压器空载投入或故障后电压恢复的励磁涌流; IaR1=1.3 INT1c躲过二次回路断线 IaR1=1.3 Ilm2)确定差动线圈匝数IaR= Wd= 式中 IaR继电器动作电流。 继电器动作安匝。3）确定平衡线圈匝数 Wb1= Wsd式中 一次侧电流互感器额定工作电流；二次侧电流互感器的额定工作电流；Wb1 一次侧平衡线圈匝数；4）校核误差 f=如f0.05则应核算一次动作电流。5）灵敏度校验 可按下述简化公式计算 Kmin=2式中 流入继电器的故障电流；相当于基本侧整定匝数的继电器动作电流。三、带时限过电流保护1、保护装置的动作电流 应躲开可能出现的最大过

16、负荷电流 Iaoc=KcKrel式中 Krel可靠系数；取1.4或1.3；过负荷系数。2、保护装置灵敏度校验 Km=Kmr式中 Kmr相对灵敏系数；变压器二次最小三相短路电流稳态值；变压器变比；过流保护电流互感器变比。3、保护装置动作时限 应比上一级保护大一个时限。一般矿井地面变电所变压器一次过电流保护的动作时限取1.0-1.2秒。四、过负荷保护1、保护装置动作电流 应躲开变压器额定电流 IaoL=Krel式中 Krel可靠系数，取1.05-1.1；返回系数，取0.85；过负荷保护电流互感器变比；变压器一次额定电流。2、保护装置动作时限 应躲开允许的短时工作过负荷时间，一般整定时限取9-15秒

17、。5、5 变压器保护计算 5、5、1 主变压器的保护 参数;35/6千伏，SFL-20000/35，UK=8 1、保护装置的选择 1）差动保护 采用BCH-2型继电器 2）过电流保护 采用DL-11/10型电流继电器和DS-112型时间继电器；采用过负荷、瓦斯保护等。保护装置接线方式采用图5-10-3。（详见煤矿电工手册4-5-80页） 2、保护装置的整定计算 1）差动保护 选择电流互感器计算二次回路的额定电流名称各侧数据35KV侧6KV侧变压器侧额定电流INT1=INT2=电流互感器接线方式Y选择电流互感器一次电流计算值=5441832电流互感器的变比200/5=40100/5=200二次回

18、路额定工作电流IW1=314/40=13.60IW2=1832/200=9.16 因此，确定35千伏侧位基准侧。 计算保护装置的一次动作电流A、 躲开穿越性短路时最大不平衡电流IaR1=Krel(KtyI+u+f)IK3maxK2 =1.3(10.1+0.05+0.05) =840B、 躲开励磁电流 IaR1=1.3 INT1=1.314=408C、 躲开二次回路断线 IaR1=1.3 Ilm1.3 INT1=408 应取a项计算数据IaR1=840 确定差动线圈匝数a、 计算基本侧二次动作电流 IaR= = =21Ab、 计算差动线圈匝数Wd= = =2.86匝 取 Wsd=3匝 确定35千

19、伏侧平衡线圈的匝数 Wb1= Wsd = 3 =0.98匝 取1匝 校核相对误差 f=0.00510.091校验最小灵敏性 二次侧两相最小短路电流归算至35千伏侧电流为: IK2min= =2812 流入继电器电流： IK2minR= = =70.3A则最小灵敏系数： Knmin= =4.6922)过电流保护a、动作电流 Iaoc=KcKrel =1 =35.2 取35 b、灵敏度校验 Km=Kmr =1 =2.31.5 c、动作时限 1.2+0.5=1.7秒 3）过负荷保护 动作电流 Iaol=1.1=10.16安 取10安 5、5、2 其它变压器的保护 2.5 变电所变压器 系统参数：KBSG-400/6 UK=4 1、保护装置的选择 1）电流速断保护 2）纵联差动保护 3）过电流保护4）过负荷保护 2、保护装置的整定计算 1）电流速断保护 Iaq=KrelKc =11.2 =71.4A 2)灵敏度校验 Km=0.12 3）纵联差动保护 选择电流互感器计算二次回路的额定电流名称各侧数据6KV侧0.66KV侧变压器侧额定电流AINT1=INT2=电流互感器接