煤矿井下继电保护整定计算(试行)

1、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。 机电运输部二一六年二月二十九日井下供电系统继电保护整定方案（试

2、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

3、继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。 二一六年二月二十九日目 录第一章 高低压短路电流计算4第一节 整定计算的准备工作5第二节 短路计算假设与步骤6第三节 各元件电抗计算7第四节 短路电流的计算11第五节 高压电气设备选择13第六节 短路电流计算实例30第二章 高压配电装置所具有的保护种类41第一节 过流保护装置41第二节 单相接地保护43第三节 其它保护种类45第三章 高压开关短路、过载保护整定原则及方法47第一节 矿井供用电设备继电保护整定原则47第二节 继电保护配置的基本原则49第三节 继电保护整定计算方法50第四节 高压开关整定计算实例62第四章 高压漏电保护整定方案66第一节

4、高压漏电保护整定原则66第二节 漏电保护整定方案67第五章 井下低压开关保护整定计算78第六章 127伏供电系统的整定计算81第一节 照明信号综保装置的整定值固定的情况81第二节 智能型照明信号综合保护装置82第一章 高低压短路电流计算在电力系统的电气设备，在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路，因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围，在变电站和供电系统的设计和运行中，必须进行短路电流计算，以解决下列技术问题。1、确定合理的主结线方案和主要运行方式；2、确定合理的继电保护方

5、案，使之能正确地切除短路故障；3、确定合理的限流措施；4、确定合理的设备选择方案；5、校验设备的分断能力、动、热稳定性；6、校验继电保护的灵敏度。在进行短路电流计算时，由于电力系统中各开关状态的不同，造成短路回路的阻抗的变化。同一点同类型短路电流最大为“最大运行方式”；短路电流最小为“最小运行方式”。最大运行方式的短路电流用于校验设备的分断能力和动、热稳定性，用于整定速断保护，最小运行方式的短路电流用于校验继电保护的灵敏度。第一节 整定计算的准备工作一、掌握煤矿所有电气设备情况并建立资料档案1、绘制标有主要电气·设备参数和TA、TV变比的高、低压供电系统接线图。2、收集全矿电气设备所

6、有电气参数，按变压器、电抗器、电容器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类建立参数表。 3、收集并掌握高爆开关、馈电开关、电磁起动器保护配置图、说明书。 4、对工作面的每一种负荷进行统计，根据负荷情况，确定需用系数及平均功率因数。二、了解掌握继电保护情况和图纸资料需要了解掌握的继电保护内容主要有：原理展开图、有关的二次回路、盘面布置图、继电保护的技术说明书等。三、绘制阻抗图阻抗图分为正序、负序、零序阻抗图三部分，通常都取正、负序阻抗值相同。阻抗图可采用标幺值或有名值。四、研究确定电力系统运行方式可能出现的最大、最小运行方式，包括开机方式、变压器中性点接地方式、线路投停原则等。电力系统潮流情

7、况，特别是线路的最大负荷电流。电力系统稳定极限功率，要求切除故障的时间。无功补偿工作方式及特性。安全自动装置的使用方式。五、学习有关的规章制度在进行继电保护整定计算前，应搜集和学习有关的规章制度，以促使整定计算工作顺利进行。有关的规章制度如：电力工业技术管理法规（试行）、继电保护和安全自动装置技术规程DL40091、煤矿供电设计与继电保护整定计算示例、继电保护反事故措施、继电保护整定计算规则条例等等。第二节 短路计算假设与步骤一、短路计算基本假设1、正常工作时，三相系统对称运行；2、所有电源的电动势相位角相同；3、电力系统中各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；4、

8、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；5、元件的电阻略去，输电线路的电容略去不计，及不计负荷的影响；6、系统短路时是金属性短路。二、基准值高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗，当采用标幺值进行计算，为了计算方便选取如下基准值：基准容量：Sj = 100MVA基准电压：Vg（KV）37 10.5 6.3三、短路电流计算的步骤1、计算各元件电抗有名值或标幺值；2、给系统制订等值网络图；3、选择短路点；4、对网络进行化简，并计算短路电流标幺值、有名值。5、计算短路容量，短路电流冲击值短路容量： S = VjI短路电流冲击值：Icj = 2.55I6、列出短路电流计算结果。第三节 各元件电抗计算

9、一、系统运行方式的确定最大、最小运行方式的选择，目的在于计算通过保护装置的最大、最小短路电流。电力系统中，为使系统安全、经济、合理运行，或者满足检修工作的要求，需要经常变更系统的运行方式，由此相应地引起了系统参数的变化。在设计变、配电站选择开关电器和确定继电保护装置整定值时，往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器的稳定度和继电保护装置的灵敏度。最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路

10、阻抗值，发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。在线路末端发生短路时，流过保护的短路电流与下列因素有关：1、 系统的运行方式，包括机组、变压器、线路的投入情况，环网的开环闭环，平行线路是双回运行还是单回路运行。2、 短路类型。3、 电流分配系数。二、各元件电抗的计算1、系统的电抗如果知道电源母线上的短路容量Sk和电压则系统电抗有名值： 式中： 电源系统电抗系统中平均电压电源系统短路容量标幺值 ： 式中： 电源系统电抗电源系统电抗标幺值电源系统短路容量电源系统短路容量基准值系统中平均电压系统基准电压2、变压器的电抗 由变压器的短

11、路电压百分数Uk%的定义可知：有名值： 变压器阻抗有名值短路点平均电压变压器额定容量由于变压器的电阻较小，一般可以忽略变压器的电阻，则变压器的电抗XT就等于其阻抗ZT。上式中没有采用变压器的额定电压，而是采用短路点所在处的线路的平均额定电压，是因为变压器的阻抗应折算到短路点所在处，以便计算短路电流。如果需要考虑变压器的电阻RT时，可根据变压器的短路损耗PK，按照下式计算：RT=PKUNT2SNT2式中：PK变压器的短路损耗； UNT变压器的额定电压； SNT变压器的额定容量由上式计算出变压器阻抗ZT，按照下式计算变压器的电抗。XT=ZT2-RT2同理可以计算出标幺值：式中： 变压器电抗有名值变

12、压器电抗标幺值变压器短路电压百分值短路点平均电压变压器额定容量3、电抗器的电抗电抗器的电抗以其额定值的百分数形式给出，按照下式计算电抗值。有名值：电抗器额定电压；电抗器额定电流；同理可计算标幺值如下：式中： 电抗器电抗有名值；电抗器电抗标幺值；电抗器百分电抗值；电抗器额定电压；电抗器额定电流4、线路的电抗线路的电抗随着导线间的几何均距及线径而变，可从手册中查出单位长度的电抗值，按照下式求得，有名值：Xl线路的电抗值，；X单位长度电抗，/km；L线路长度，km。同理可计算标幺值计算：式中：Sb基准容量； Uav线路的平均电压。第四节 短路电流的计算一、有名制法短路计算公式： 系统中发生三相短路时

13、，短路点的短路电流系统短路点所在线段的平均电压归算到短路点的综合正序等值电抗。一般情况下一个或二个电压等级的供电系统采用有名值计算较为简单。二、标幺制法短路计算公式： 其有名值为： 式中： 系统中发生三相短路时，短路点的短路电流标幺值系统中发生三相短路时，短路点的短路电流有名值归算到短路点的综合正序等值电抗标幺值。三、两相短路电流的计算：一般用于效验保护灵敏度四、短路电流冲击值的计算：一般用于效验短路动稳定性五、短路全电流最大有效值的计算：一般用于效验短路热稳定性第五节 高压电气设备选择一、高压电气设备选择的一般条件和原则为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：按正

14、常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。1、按正常工作条件选择高压电气设备（1）额定电压和最高工作电压可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即 UN UNs （2）额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN Imax （3）按环境工作条件校验在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境(尤须注意小环境)条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等

15、环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。2、按短路条件校验（1）短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为： 式中 It由生产厂给出的电气设备在时间t秒内的热稳定电流。I短路稳态电流值。 t与It相对应的时间。tdz短路电流热效应等值计算时间。（2）电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为 或 式中 ich、Ich短路冲击电流幅值及其有效值；ies 、Ies电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。（3）短路计算时间校验热稳定的等值计算时间tdz为周期分量等值时间tz及

16、非周期分量等值时间tfz之和，对无穷大容量系统，显然tz按和短路电流持续时间相等,按继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tab之和，即tz=tb+tkd 而 tkd=tgf+th式中 tkd断路器全开断时间；td保护动作时间；tgf断路器固有分闸时间； th真空断路器开断时电弧持续时间，标准规定的断路器开关时合格的燃弧时间是315ms，实际试验中39ms的最多，燃弧时间和首开相的开断时刻有关。开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，考虑到主保护拒动等原因，按最不利情况，取后备保护的动作时间。 目前煤矿高压基本采用真空配电装置，发生短路故障开关综合保护发出动作指令至断路器断开，动作时

17、间一般小于0.1s，热稳定性的计算时间一般可以采用0.1s。二、高压断路器的选择1、高压断路器的选择高压断路器选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定、动稳定校验外，还应注意以下几点：（1）断路器种类和型式的选择高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等要求选择其种类和型式。高压断路器的操动机构，大多数是由制造厂配套供应，目前集团公司在用的有永磁式、弹簧式等两种种型式的操动机构可供选择。永磁机构必须配有控制模块，其优点:结构简单；动作可靠性高,故障率较低；出力曲线与开关动作曲线匹配较好。缺点:合闸电流大；手动操作特性不好；成本相对高。弹簧操动机构:其优点:需要功率低；可电动或手动操作；

18、成本相对低。缺点:结构复杂；故障率较高；出力曲线与开关动作曲线匹配不好。（2）额定开断电流选择在额定电压下，断路器能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。高压断路器的额定开断电流INbr，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量Izt，即INbrIzt 当断路器的INbr较系统短路电流大很多时，为了简化计算，也可用次暂态电流I"进行选择即INbrI" （3）短路关合电流的选择断路器的额定关合电流iNcl不应小于短路电流最大冲击值ich ，即：iNclich 三、高压熔断器的选择高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流和选择性等项来选择和校验。1、额定电压选择对于一般的高

19、压熔断器，其额定电压UN必须大于或等于电网的额定电压UNs。但是对于充填石英砂有限流作用的熔断器，则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中，这是因为限流式熔断器灭弧能力很强，在短路电流达到最大值之前就将电流截断，致使熔体熔断时因截流而产生过电压，其过电压倍数与电路参数及熔体长度有关，一般在UNs=UN的电网中，过电压倍数约22.5倍，不会超过电网中电气设备的绝缘水平，但如在UNs<UN的电网中，因熔体较长，过电压值可达3.54倍相电压，可能损害电网中的电气设备。2、额定电流选择熔断器的额定电流选择，包括熔管的额定电流和熔体的额定电流的选择。（1）熔管额定电流的选择为了保证熔断器载流及接触部

20、分不致过热和损坏，高压熔断器的熔管额定电流应满足式的要求，即 INft INfs 式中 INft熔管的额定电流； INfs熔体的额定电流（2）熔体额定电流选择为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机自启动等冲击电流时误动作，保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按式选择，即： INfs =KImax 式中 K可靠系数(不计电动机自启动时K=1.11.3，考虑电动机自启动时K=1.52.0)；Imax一电力变压器回路最大工作电流。用于保护电力电容器的高压熔断器的熔体，当系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或运行过程中产生涌流时不应误熔断，其熔体按式选择

21、，即INfs =KINc 式中 K一可靠系数(对限流式高压熔断器，当一台电力电容器时K=1.52.0，当一组电力电容器时K=1.31.8)； INc一电力电容器回路的额定电流。3、熔断器开断电流校验INbrIch(或I") 式中INbr熔断器的额定开断电流对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ich 进行校验；对于有限流作用的熔断器，在电流达最大值之前已截断，故可不计非周期分量影响，而采用I"进行校验。4、熔断器选择性校验为了保证前后两级熔断器之间或熔断器与电源(或负荷)保护装置之间动作的选择性，应进行熔体选择性校验。各种型号熔断器的熔体熔断时间可由制造厂提供的

22、安秒特性曲线上查出。如图所示，为两个不同熔体的安秒特性曲线（INfs1 <INfs1），同一电流同时通过此二熔体时，熔体1先熔断。所以，为了保证动作的选择性，前一级熔体应采用熔体1，后一级熔体应采用熔体2。对于保护电压互感器用的高压熔断器，只需按额定电压及断流容量两项来选择。四、电缆的选择电缆的基本结构包括导电芯、绝缘层、铅包（或铝包）和保护层几个部分。按其缆芯材料分为铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸纸绝缘和塑料绝缘两大类。电缆制造成本高，投资大，但是具有运行可靠、不易受外界影响、不需架设电杆、不占地面、不碍观瞻等优点。1、按结构类型选择电缆根据电缆的用途、电缆敷设的方法和场所

23、，选择电缆的芯数、芯线的材料、绝缘的种类、保护层的结构以及电缆的其它特征，最后确定电缆的型号。常用的矿用电力电缆有塑料绝缘电缆和橡胶电缆等。一般固定敷设的6千伏或10千伏选用YJV型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆、聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆；向采煤工作面或移动变电站供电的电缆采用UGSP型双屏蔽橡套电缆。在立井井筒或倾角为45°及其以上的井巷内，应采用聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装据聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装据聚氯乙烯护套电力电缆；在水平巷道或倾角在45°以下的井巷应采用用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装据聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装据

24、聚氯乙烯护套电力电缆；固定敷设的低压电缆应采用MVV铠装或非铠装或对应电压等级的移动橡套电缆。非固定敷设的高低压电缆，应采用符合NT818标准的橡套软电缆。2、按额定电压选择可按照电缆的额定电压UN不低于敷设地点电网额定电压UNs的条件选择，即 UN UNg 3、电缆截面的选择一般根据最大长期工作电流选择，但是对有些回路，如发电机、变压器回路，其年最大负荷利用小时数超过5000h，且长度超过20m时，应按经济电流密度来选择。（1）按最大长期工作电流选择电缆长期发热的允许电流Ial， 应不小于所在回路的最大长期工作电流Imax，即KIalImax （7-40）K=K1×K2×

25、K3式中 Ial一相对于电缆允许温度和标准环境条件下导体长期允许电流；K一综合修正系数。K1一温度修正系数环境温度变化时载流量的校正系数导电线芯最高允许温度不同环境温度下的载流量校正系数51015202530354045801.171.131.091.041.00.9540.9050.8350.798651.221.171.121.061.00.9350.8650.7910.707601.251.21.131.071.00.9260.8450.7560.655551.341.251.181.091.00.8950.7550.6330.447K2一直埋式的土壤热租率的修正系数，如表所示土壤热租率

26、的修正系数导线截面土壤热租率，·cm/W6080120160200载流量修正系数2.5161.061.00.90.830.7725951.081.00.880.800.731202401.091.00.860.780.71K3一空气中多根并列时修正系数，如表所示电缆之间的距离并列电缆的数目12346d1.00.90.850.820.82d1.01.00.980.950.93d1.01.01.00.980.96（2）按经济电流密度选择 IEC287-3-2/1995“电力电缆的线芯截面最佳化”标准，该方法适用于中、低压电缆线路。根据我国电网运行情况，如果能全面推行按经济电流选择电线、电

27、缆截面的方法，将减少35%42%的线路损耗，经济意义十分重大。现阶段，在电力和建筑电气工程中推行按经济电流选择电缆截面是优化设计的内容之一。一般情况下，按温升选择的截面与按经济电流确定的导体截面二者取较大者。特别:经济寿命变化时，经济截面变化不大，也就是经济寿命从30年变成5年，但是总费用仅相差10%，此时经济截面仍然是合理的。一般高压电缆（这里指6kV和10kV及以上）和长期使用的电缆，比如进线电缆，使用经济电流密度来选择，一般经济电流密度选择出来的电缆截面偏大。理论上，经济电流密度可以使用任何情况下的电缆截面选择。一般根据钢厂的情况，选择密度为1.52。经济电流密度可根据手册，经过电缆规格

28、、电价和班制来计算决定，经验数字仅供参考。按经济电流密度选择电缆截面的方法与按经济电流密度选择母线截面的方法相同，即按下式计算： 式中 Sec 电缆的经济截面 Imax正常运行时长时最大负荷电流 Jec 根据电缆的芯线材质，查出经济电流密度经济电流密度（电工计算手册168页）导线种类年最大负荷利用小时数3000以下300050005000以上裸铜线和母线3.02.251.75裸铝线及钢芯铝线和母线1.651.150.9铜芯电缆2.52.252.0铝芯电缆1.921.731.54由于上表的参数是原电力部制定，目前由于电能损耗价格、送电单位导线费用的变化很大，需要对上述的系数进行修正。修正公式如下

29、：Jec=1000（Kt-KiFjKj+Fz）Ft3Tmax+8760Kkr0 式中 Jec 经济电流密度 Kt投资利用标准经济效果系数。建议对纯收入采用0.10.15，对国民收入采用0.18 0.26； Ki线路的基本折旧率，国家有统一的规定； Kj基本折旧费年平均扣除系数，取6.52 6.62； Fz线路的综合折旧率，国家有统一规定； Kk计及电晕引起的电能损耗系数（电晕功率损耗与导线发热损耗之比）； R0导线单位电阻；单位电价。按经济电流密度选出的电缆，还必须按最大长期工作电流校验。按经济电流密度选出的电缆，还应决定经济合理的电缆根数，截面S150mm2时，其经济根数为一根。当截面大于1

30、50 mm2时，其经济根数可按S/150决定。4、热稳定校验煤矿安全规程四百五十三条、四百五十六条均规定必须校验电缆的热稳定性。电缆的热稳定性不符合要求，发生故障后，产生的危害很大应验算电缆的热稳定性。（1）热稳定型一般标准校验方法电缆导体允许最小截面，由下列公式确定：短路最高允许温度按120计算 (E.1.1-1) (E.1.1-2) (E.1.1-3)C=111×3.40.00393×1×0.0148×10-4ln1+0.00393(120-20)1+0.00393(90-20) C=58455.4×104×ln1.3931.27

31、51C=5169.51×104C=71.9×102 以4mm2交联聚乙烯电缆为例计算最大三相短路电流根据公式：S=I2×tC×102I = S×Ct×102 = 4×71.9×1020.5477×102 = 525.1 A 除电动机馈线回路外，均可取PH。C值确定方式，应符合下列规定：除火电厂310kV厂用电动机馈线外的情况： (E.1.3-2)式中S电缆导体截面(mm2)；例25 mm2J热功当量系数，取1.0；q电缆导体的单位体积热容量（J/cm3·），铝芯取2.48，铜芯取3.4；m短路作

32、用时间内电缆导体允许最高温度（）；取120P短路发生前的电缆导体最高工作温度（）；取35H电缆额定负荷的电缆导体允许最高工作温度（）；取900电缆所处的环境温度最高值（）；取40t短路持续时间（s）；0.320时电缆导体的电阻温度系数（1/），铜芯为0.00393、铝芯为0.00403；20时电缆导体的电阻系数（cm2/cm），铜芯为0.0148x10-4、铝芯为0.031x10-4；计入包含电缆导体充填物热容影响的校正系数，对310kV电动机馈电回路，宜取0.93，其它情况可按1；K缆芯导体的交流电阻与直流电阻之比值，可由表E.1.32选取。表E.1.32 K值选择用表电缆类型635kV挤塑

33、自容式充油导体截面(mm2)95120150185240240400600芯数单芯1.0021.0031.0041.0061.0101.0031.0111.029多芯1.0031.0061.0081.0091.021 （2）热稳定性简易校验方法满足热稳定要求的最小截面可按下式求得 式中 短路电流稳态值 （A）tdz热稳定计算时间（一般取配电装置的动作时间0.10.2秒）芯线材料铝铜芯线绝缘材料短时最高允许温度120150175200120150175200230250油浸纸75879395120120130165聚氯乙烯6395橡胶7587199100120145交联聚乙烯53708

34、780100141 C一热稳定系数，取值如下表所示以4mm2电缆为例计算热稳定性电流由于电缆的散热条件差，短暂时间的短路电流通过，均能使电缆芯线的温度超过其绝缘的短时最高允许温度，使绝缘损坏或影响其使用寿命，故电缆应按照短路电流校验热稳定性。校验热稳定性公式如下：Smin=It1C , mm2 供电技术162页式中 I三相最大稳态短路电流，A; t1短路电流作用时间，根据开关动作时间取0.1s; C热稳定系数，查表得橡套电缆短时最高允许温度在150时的热稳定系数为120。利用上式计算4mm2电缆的热稳定性。 I=SminCt1=4×1200.1=1518 A5、电压损失校验正常运行时

35、，电缆的电压损失应不大于额定电压的5%，（1）计算法即 式中 U%一电压损失百分数； In 电缆中的负荷电流，A； Un额定电压。kV； R0、X0电缆线路的单位长度电阻及电抗，/km; L电缆长度，km； cos、sin、tg功率因数及功率因数对应的正弦、正切值。高压系统中的电压损失按全国供用电规则规定，在正常情况下不得超过7%，故障状态下不得超过10%。电压损失应从地面变电站（所）算起至采区变电所母线上止。（2）查表法 将计算法的计算公式中的电缆输送的有功功率单位改为兆瓦，则电压损失百分数可写成 U%=K·P·LK每兆瓦公里负荷矩电缆中的电压损失百分数，在6kV时，K=

36、2.78（R0+X0 tg）；在10kV时，K=1·（R0+X0 tg）.在不同功率因数及不同电缆截面的数值如下表所示P电缆输送的有功功率MW。L电缆长度，km；第六节 短路电流计算实例以某矿35 kV变电站为例，最大运行方式为：区域变电站处于最大运行方式，35kV输出电线路一路运行，变压器分裂运行，下井电缆两路并联，异步电机3台运转。最小运行方式为：区域变电站处于最小运行方式，35 kV输电线路一路运行，变压器分裂运行，下井电缆单回运行，不考虑大容量电动机反馈短路电流。二台主变压器，型号均为SF7-8000/35，容量为8000 kVA，阻抗电压百分数Ud%=7.43%。1、短路电

37、流计算系统图及等值电路图k1k26.3kV冶炼厂k9天轨电车k8k7k6k5k4水处理西风井付绞主绞380kW800kW44m0.1 km0.12 km2 km0.3 km0.25 km0.6 km0.2 km1.5 km0.23 km1 km0.35 km下井电缆k3k15东风井380kW矸山k11压风机250kWk12k13冶炼厂锅炉房k14图1 申沟站短路电流计算系统图32k9k8k7k6k5k4k3k10k11k12k13k14k1S20.92875X174.0312110.0202100.024290.403180.060570.050440.873850.8738120.04031

38、30.3023140.0464150.2016160.201660.1209k1510.633310.7027（最大）（最小） k2图2 申沟站等值电路图短路点的设置见图1，短路电流计算系统图见图1，等值电路图见图2。2、短路电流计算主井绞车电动机，副井绞车电动机、压风机及东风井风机电动机总容量超过规定值（800 kW及以上），且距6 kV母线距离很近，计算K2点（6.3 kV）短路参数时考虑附加电源，计算K4点短路参数时考虑主绞车电动机的影响，其它短路点不考虑附加电源。2.1计算各元件的电抗标么值选取基准容量：Sb=100 MVA选取短路点所在母线的平均电压为基准电压，即：计算K1点，选取V

39、b=37 kV，=1.56 kA计算K2点及其它短路点时，选取Vb=6.3 kV，=9.16 kA37KV母线大运行方式时系统容量158MVA, 小运行方式时系统容量142MVA（注：该参数由供电处提供）。阻抗=0.7027， =0.6333折合37KV阻抗=9.6198， =8.6646折合6.3KV阻抗=0.2795， =0.2514变压器： =0.92875=0.3686电抗器： =0.8738=0.3464电缆线路：=0.08×0.6×=0.1209=XOL=0.08×0.6=0.048=0.08×0.25×=0.0504x7=XOL=

40、0.08×0.25=0.02=XOL=0.08×0.30×=0.0605x8=XOL=0.08×0.30=0.024=XOL=0.08×2.0×=0.4031x9=XOL=0.08×2.0=0.16架空线路： =0.4×4×=4.0312x17= XOL =0.4×4=1.62.2短路电流计算K1点短路：（1）最大运行方式=0.6333=8.6646=2.46 kA=2.46 kA=158 MVAikr=2.55I=2.55×2.46=6.27 kAIkr=1.52I=1.52

41、5;2.46=3.74 kA（2）最小运行方式=0.7027=9.6198=×1.56=2.22 kA =2.22 kA=0.866=1.92 kAK2点短路：（1）最大运行方式：=X1*+X3*=0.6333+0.92875=1.5621=X1+X3=0.2514+0.3686=0.62=5.86 kA=64 MVA电动机反馈冲击电流ikr m=7.5Krm·INMikr m =7.5×1.5×（380+380+250+800）=7.5×1.5×0.218=2.449 kAikr=ikr+ikrm=2.55In+ikrm=2.55&

42、#215;5.86+2.449=17.39 kAIkr=1.52I=1.52×5.86=8.91 kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875=1.63145=0.2795+0.3686=0.6481=×9.16=5.61 kA=5.61 kA=0.866=4.86 kAK15点短路：（1）最大运行方式=X1*+X3*+X5*=0.6333+0.92875+0.8738=2.43585=X1+X3+X5=0.2514+0.3686+0.3464=0.9664=3.76 kA=3.76 kA=41 MVA=41 MVAikr=2.55×3.76=9.588

43、kAIkr=1.52×3.76=5.72 kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.8738=2.50525=0.2795+0.3686+0.3464=0.9945=×9.16=3.66 kA=3.66 kA =0.866=3.17 kAK3点短路：（1）最大运行方式（下井电缆两并联运行）=X1*+X3*+X5*+X6*/2=2.43585+0.1209/2=2.4963=X1+X3+X5+X6/2=0.9664+0.048/2=0.9904=ikr=2.55×3.67=9.36 kAIkr=1.52×3.67=5.58 kA（2）最小运

44、行方式=X1*+X3*+X5*+X6*=2.43585+0.1209=2.55675=X1+X3+X5+X6=0.9945+0.048=1.0425=×9.16=3.58 kA=3.49 kA=0.866=3.1 kAK4点短路：（1）最大运行方式=X1*+X3*+X7*=0.6333+0.92875+0.0504=1.61245=X1+X3 +X7=0.62+0.02=0.64=5.68 kA=5.68kA=62.02 MVA=61.98MVA电动机反馈冲击电流ikr m =7.5×1.5×=1.08 kAikr=ikr+ikrm=2.55×5.68+

45、1.08=15.57 kAIkr=1.52×5.68=9.63 kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.0504=1.68185=0.6481+0.02=0.6681=×9.16=5.45 kA=0.866×5.45kA=4.72 kAK5点短路：（1）最大运行方式=0.6333+0.92875+0.0605=1.62255=0.62+0.024=0.644=5.65 kA62 MVAikr=2.55×5.65=14.41 kAIkr=1.52×5.65=8.59 kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.06

46、05=1.69195=0.6481+0.024=0.6721=×9.16=5.41 kA=5.41kA=0.866×5.41kA=4.69 kAK6点短路：（1）最大运行方式=0.6333+0.92875+0.4031=1.96515=0.62+0.16=0.784.66 kA=4.66kA51 MVAikr=2.55×4.66=11.88 kAIkr=1.52×4.66=7.08 kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.4031=2.03455=0.6481+0.16=0.8081=×9.16=4.5 kA=4.5kA=0.

47、866×4.5=3.9 kA短路参数计算结果汇总表运行方式最大运行方式最小备注短路参数 kASK，MVAikr，kAIkr，kA kA短路点K12.461.586.273.741.9235 kV母线K25.866417.398.914.866 kV母线K33.6740.069.365.583.130板井下变电所K45.6862.0215.578.634.724板，主井K55.656214.418.594.699板，副井绞车K64.665111.887.083.939板，西风井K75.776314.728.774.795板，水处理K85.7963.214.768.84.827板，无轨电

48、车K91.6418.04.182.491.4223板，冶炼厂K105.7262.414.588.694.756板，东风井K114.9153.6412.537.464.119板，矸山K125.6962.1714.518.654.7328板，压风机K135.1956.713.237.894.3341板，冶炼厂K145.6161.2514.318.534.6636板，锅炉房K153.7641.009.595.723.1729板，电抗器第二章 高压配电装置所具有的保护种类第一节 过流保护装置一、过载保护：过载是指电动机、变压器等电气设备运行电流超过其额定电流但小于1.5倍额定电流的运行状态，此运行状态

49、在过电流运行状态范围内。若电气设备长期过载运行，其绕组温升将超过允许值而绝缘老化或损坏。过载保护要求不受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作。  井下高压开关均应投入使用。二、短路保护：短路保护是指电气控制线路中的电器或配线绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时，都将产生短路故障。短路时产生的瞬时故障电流是额定电流的十几至几十倍。电气设备或配电线路因短路电流产生的强大电动力可能损坏、产生电弧，甚至引起火灾。短路保护要求在短路故障产生后的极短时间内切断电源。在每台开关均须投入使用。当配电系统发生近端短路，电源电压为零，电流互感器通过四倍额定电流时，其二次电流源绕组能输

50、出25VA（负载电阻25），使断路器可靠分闸。（摘自JB 87391998矿用隔爆型高压配电装置）使用范围：所有开关必须投入使用。整定方法在后详述。应注意：部分开关短路保护装置带有小延时，主要是为了躲开配电变压器或大型电动机在合闸瞬间的励磁涌流，固定小延时时间为50mS，一般来说变压器容量在600KvA以上时可投入小延时。若合闸时不发生误动作，可不投入小延时。（摘自ZBT11型高开综合保护器，上海山源）三、反时限过流保护：反时限过电流保护的动作时间是一个变数，随短路电流大小而变，短路电流大，动作时间快，短路电流小，动作时间慢，表现为反时限特性。就是说继电保护的动作时间与短路电流大小有关，成反比

51、例关系。反时限保护建议投入，能充分发挥被保护原件的效益，又不致使元件长时间发热而损坏，反时限过电流保护具有瞬动性和反时限特性，能对故障情况动态跟随。特别是电动机具有一定的过载特性，高爆开关控制电动机时投入使用。上海山源电子电气科技发展有限公司生产的ZBT11型高开综合保护器有三种反时限曲线选择，通常输电线路采用普通反时限特性，而在线路末端短路时电流变化较大的情况下，则采用强反时限特性，当线路末端短路时电流变化非常大时，采用极强反时限特性。r1，常用于被保护线路首末端短路故障电流变化较大的场合。 r2，常用于反映过热状况的保护。（电动机、发电机转子、变压器、电缆、架空线等）（因为发热与电流的平方成正比）