煤矿高压整定计算示例

1、目录一 、 系 统 概 况 二、短路电流和短路容量计算6三、高爆开关整定计算121、高爆开关计算原则122、中央变电所高爆开关整定计算143、采区变电所高爆开关整定计算194 、付井底变电所高爆开关整定计算225、地面主井高压变电所整定计算24一、 系统概况1、供电系统简介XXXXXXX开关站供电系统为单母线分段分列运行供电方式，由来集变电站（ 110/10KV）馈出两趟 10 KV架空线路（来 7 板、来 14 板，架空线型号为 LGJ-150 ）到宏达 10KV开关站，通过此 10KV宏达开关站分别供宏达矿和桧树亭两矿用电。桧树亭煤矿井下供电采用双回路分列运行方式（电缆型号为：MYJV42

2、-8.7/10.5KV-3*70-528 /504米），分别在地面桧树亭开关站两段母线上（桧11 板在段母线，桧4 板在段母线），井下布置有 1 个中央变电所 （14 台高爆开关， 其中 3 台高压启动器、 12 台高压馈电开关，其中 11#为采区 I 回路， 2#为采区 II 回路。 4 台 KBSG干式变压器，容量分别为两台 500KVA，两台 100KVA）、 1 个采区变电所（7 台高爆开关、4 台 KBSG干式变压器，容量分别为两台 315KVA，两台 100KVA）。1 个付井底变电所 （5 台高爆开关、 2 台 KBSG干式变压器，容量分别为 315KVA）。采区变电所、付井底变

3、电所有两回路进线电源， 采用分列供电， 通过高压铠装电缆从中央变电所馈出线。局部扇风机实现“三专加两专”供电。全矿井下变压器总容量2660kVA，高压负荷 3*280kW，最大启动电流 10kV 侧 130A。负荷使用率 0.75 。2、10KV系统资料、来集变电站主变压器序型号短路空 载 功额 定 二额定电压号阻抗率次电流1SFSZ9-110/35/1018.67 24.99KW826.66A110KV/10KV(2) 井下变压器参数短路阻额定电编号型号容量数量抗压中央变电KBSG-500/10 500KVA4.2%10KV2 台所 1#、2#中央变电KBSG-100/10 100KVA4.

4、25%10KV2 台所 3#、4#采区变电KBSG-315/10 315KVA4.03%10KV2 台所 1#、2#采区变电KBSG-100/10 100KVA3.94%10KV2 台所 3#、4#付井底变电所 1#、KBSG-315/10315KVA4.24%10KV2 台2#(3) 井下高爆开关参数地点型号短路保护整定范围过载整额定定范围 电流漏电过载动作延时时间零零序序电电压流PBG-50 1.6-100.2-1.450A0.1-1-43-20.5中/10Y3.5S档5V-8A央PBG-30 1.6-100.2-1.4300A0.1-1-43-20.5变0/10Y3.5S档5V-8A电P

5、BG-20 1.6-100.2-1.4200A0.1-1-43-20.5所0/10Y3.5S档5V-8AQBGZ-4 1.6-100.2-1.4400A0.1-1-43-20.5003.5S档5V-8A采PJG-20 1.6-100.2-1.4200A0.1-1-43-20.5区0/10Y3.5S档5V-8A变PJG-10 1.6-100.2-1.4100A0.1-1-43-20.5电0/10Y3.5S档5V-8A所PJG-50 1.6-100.2-1.450A0.1-1-43-20.5/10Y3.5S档5V-8A付井底PBG-10 1.6-100.2-1.4100A0.1-1-43-20.5

6、变电所0/10Y3.5S档5V-8A(4) 地面变压器参数短路编号型号 容量 数量阻抗主井低压S11500 10 0.4500KVA 台1#、2#副井低压S11500 10 0.4500KVA 台1#、2#（）地面主井高压变电所开关柜参数地编号型号变比过流一、二段调点值范围1、7、 13 盘WGB134N40050 99A主3、12 盘WGB-133N60/50 99A井5、9 盘WGB133N30/50 99A4、11 盘WGB133N100/50 99A以上表中参数为说明书数值。经集团公司供电处提供来集变电站10KV侧标么值为：最大运行方式下：0.7475最小运行方式下：0.802（4）、

7、线路参数来集站到宏达站架空线路型号：LGJ-1502112/2072m上下杆电缆型号：YJV228.7/10KV -3×240总长 100m宏达开关站到桧树亭矿架空线路型号：LGJ-952400/2340m上下杆电缆型号：YJV228.7/15KV -3 ×150 总长 80m桧树亭地面高压变电所到桧树亭中央变电所电缆型号：MYJV42-3×70-10528/504m桧树亭中央变电所到采区变电所电缆型号：MYJV22-3×50-10940/856m桧树亭中央变电所到付井底变电所电缆型号：MYJV22-3×50-10658/668m桧树亭地面高压

8、变电所到地面付井变电所电缆型号：ZRYJLV228.7/15KV -3×50850/850m查表参数如下：架空线 X0.38 /KM高压电缆 X=0.08 /KM二、短路电流和短路容量计算（1）绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗。有关参数如下图： k-1 点、 k-2 点、 k-3 点、 k-4 点、 k-5 点的三相短路电流和短路容量计算如下。（1）绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗。如图 1、 2、3、4、5 所示。选择基准容量Sd=100MVA，则各元件的相对基准电抗为：来集变电站I 回路变压器的电抗标么值：取最小运行方式下为：0.802来集变电站至桧树亭开关站线路电抗的标

9、么值：根据公式： X1dSdXU 2d=0.38(2.1122.4)10020.08(0.10.1)100=1.5710.5210.5其中式中 X-输电线路电抗，；Sd -基准容量选取 100MVA；Ud-线路的平均电压， KV桧树亭地面变电所至中央变电所电缆电抗的标么值：X 2dSd=0.08 0.528100=0.038X210.52Ud桧树亭中央变电所至采区变电所电缆电抗的标么值：X 3d XS2d=0.08 0.941002 =0.068Ud10.5桧树亭中央变电所至付井底变电所电缆电抗的标么值：X 4 dXS2d =0.08 0.6681002 =0.048U d10.5桧树亭地面高

10、压变电所至地面付井变电所电缆电抗的标么值：5 d=Sd2=100=0.061U d10.520.08 0.85绘制 I 回路短路计算电路图和等值电路图如图1、 2、 3、 4、5所示。选择基准容量Sd=100MVA，则各元件的相对基准电抗为：将各元件的电抗标么值按要求标准填在等值电路中（等值电路图）。（2）计算短路电流和短路容量2.1 、桧树亭开关站k-1 点的短路电流和短路容量计算k-1 点的短路时短路回路的总电抗标么值为：1d=01 =0.802+1.57=2.372k-1 点的短路电流和短路容量计算如下：k-1 点的基准电流： I dSd= 100=5.499 （KA）3U d310.5

11、三相短路电流：I（3）I d (K1) I dI d=5.499=2.318（KA）K -1X 12.372d两相短路电流：I（2）I (3)k 1=2.318=2.016 （ KA）K -11.151.15三相短路容量 :（3）Sd=100=42.16 （MVA）S K-1X 12.372d2.2 、桧树亭中央变电所k-2点的短路电流和短路容量计算k-2 点的短路时短路回路的总电抗标么值为：2 d =0 d1 d2d =0.802+1.57+0.038=2.41k-2 点的短路电流和短路容量计算如下：k-2 点的基准电流： I dSd=100=5.499 （KA）3U d3 10.5三相短路

12、电流：I（3）I d ( K2) I dI d=5.499=2.28（KA）K -2X 2 d2.41两相短路电流：I（2）I (3 ) k 2= 2.28 =1.983 （KA）K -21.151.15三相短路容量 :（3）Sd=100=41.49 （MVA）S K-2X 22.41d2.3 、桧树亭采区变电所k-3 点的短路电流和短路容量计算k-3 点的短路时短路回路的总电抗标么值为：3 d =0 d1d2d3d =0.802+1.57+0.038+0.068=2.478k-3 点的短路电流和短路容量计算如下：k-3 点的基准电流： I dSd= 100=5.499 （KA）3U d310

13、.5三相短路电流：I（3）I d ( K 3 ) I dI d=5.499=2.219（KA）K -3X 32.478d两相短路电流：I（2）I (3)k 3= 2.219=1.93 （KA）K -31.151.15三相短路容量 :（3）Sd=100=40.36 （MVA）S K-3X 32.478d2.4 、桧树亭付井底变电所k-4 点的短路电流和短路容量计算k-4 点的短路时短路回路的总电抗标么值为：4 d =0 d1d2d3d4d =0.802+1.57+0.038+0.048=2.458k-4 点的短路电流和短路容量计算如下：k-4 点的基准电流： I dSd=100=5.499 （K

14、A）3U d310.5三相短路电流： I 3K 4I d ( K 4) I dI d= 5.499=2.237 （ KA）X 4d2.458两相短路电流： I 2K 4I (3)k 4= 2.2371.151.15=1.945 （KA）三相短路容量 : S 3K-4Sd= 100X 4 d2.458=40.68 （MVA）2.5 、桧树亭地面付井变电所k-5 点的短路电流和短路容量计算k-5 点的短路时短路回路的总电抗标么值为：5 d =0 d1d5d =0.802+1.57+0.061=2.433k-5 点的短路电流和短路容量计算如下：k-5 点的基准电流： I dSd=100=5.499

15、（KA）3U d3 10.5三相短路电流：两相短路电流 :三相短路容量 :( 3)k5d ( k5)dd= 5.499 =2.26 （ KA）X 5 d2.433( 3)= 2.26 =1.97 （KA）(2)k5k51.151.15S( 3)k5Sd= 100=41.1 （MVA）X 5d2.433三、 开关整定计算原则1. 井下保护装置（电子式反时限保护装置）计算原则(1) 、变压器保护计算1）、过负荷电流值计算：I zkx I eb2）、短路值根据下列公式计算：I dkk .kx.kgh.I eb(2)3）、灵敏度校验下列公式计算：KII2 k1.5d(2) 、线路保护计算1）、过载值计

16、算：I zI e2 ）、短路值根据下列公式计算：（ 1）保护装置动作电流按应躲过线路最大过负荷电流整定。I dkk .kx.I gh保护装置灵敏度校验按系统最小运行方式下线路末端最(2)小两相短路电流校验： K I 2 k min1.5I d3) 、电动机保护计算（ 1）、过载值计算：按电动机的额定电流整定。（ 2）、短路值计算按保护装置的动作电流应躲过电动机最大启动电流整定。）、地面高压开关柜计算原则（）、过流一段整定： 按照井下短路整定计算公式整定。（）、过流二段：kk kxk zqdek fn j（）、效验：按照井下效验公式进行效验。式中：I z 过负荷整定值I d 短路保护整定值I e

17、b 变压器高压侧额定电流I gh 线路最大过负荷电流(2)I 2 kmin 线路末端最小两相短路电流kx 接线系数，接于相电流取1，接于相电流差时取3kk 可靠系数， 用于电流速断保护时取 1.3 或 1.5 。本书取 1.5 （地面取 . ）K gh 过负荷系数，取1.3 1.5 ，本书取 1.5电流互感器变比中央变电所高压开关整定计算1、中央变电所G1、 G7、 G14高爆开关整定：G1、G14高爆开关为中央变电所I 进线、II进线，G7为联络开关，高爆开关额定电流为300A，过载值有0.2 1.4 倍档可选用，短路值有 1.6 10 倍档可选用。（备注：中央变电所风机专用变压器暂不用，风

18、机专用变压器使用采区变电所）总负荷 P=2×500kVA+4×315kVA+2× 100kVA+3×280Kw(1) 过载值整定：I e =P =2460 +3840=135.27+54.34=189.61A3U310.510.5.0.85由于此变电所带280KW水泵，过载值必须大于最大启动电流280310.5.0.857=126.8A ， 故取值 应为I z=I e=I qe+I e=126.8+（ 189.61-18.11 ）=298.3A整定过载电流为300A 1.0档过载延时 1 档(2) 短路值整定：由于 G1、G14高爆开关为中央变电所进线开

19、关，所以采用以下公式计算：I dkk .kx.I gh =1.5 1 300=450A整定短路电流为480A 1.6倍档(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)KI I d1.5(2)为图中 k-2点两相短路电流即 =1983AI 2 k min2k minK=1983 =4.13>1.5480符合保护灵敏度要求。2、中央变电所G4、 G9高爆开关整定：G4、G9高爆开关控制中央变电所 1#动变、 2#动变，高爆开关额定电流为 50A 、100A，过载值有 0.2 1.4 倍档可选用，短路值有 1.6 10 倍档可选用。变压器容量 P=500 kVA(1) 过载值整定：P=500=27

20、.49AI e =310.53U整定过载电流为 30A 0.6档过载延时 1 档 /30A ,0.3档，过载延时 1 档。(2) 短路值整定：由于 G4、G9高爆开关为中央变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：I dkk .kx.kgh .I eb =1.51 1.527.49=61.85A整定短路电流为80A 1.6档/160A ，1.6 档（最低档）(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)KI 2k min1.5Ud%=4.2%I d(2)=Se=500=654.6AI 2k min3UeUd %310.5 4.2%因此 K= 654.6 =4.09>1.5160K= 654.6

21、 =8.18>1.580符合保护灵敏度要求3、中央变电所G3、 G8高爆开关整定为备用。4、中央变电所G2、 G11高爆开关整定：G2、 G11高爆开关控制采区变电所 I 回路、 II 回路，高爆开关额定电流为 200A，过载值有 0.2 1.4 倍档可选用， 短路值有 1.6 10倍档可选用。总负荷 P=2×315+2×100=830KVA(1) 过载值整定：I e =P= 830 =830=45.64A3U3U310.5I zI e =45.64A整定过载电流为0.3 档， 60A，过载延时 1 档（ 2）由于 G2、G11高爆开关为由中央变电所去采区变电所出线开

22、关，所以采用以下公式计算：I d=Kk.K x .I gh=1.5 × 1×60=90A整定短路电流为320A 1.6档（最低档）(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)K I 2k min1.5(2)为图中 k-3点两相短路电流即 =1930AI 2 k minI dK=1930 =6.03>1.5320符合保护灵敏度要求5、中央变电所G5、 G10高爆开关整定：G5、 G10高爆开关控制付井变电所I 回路、 II回路，高爆开关额定电流为200A，过载值有0.2 1.4 倍档可选用，短路值有1.6 10 倍档可选用。总负荷 P=2×315=630KVA(

23、1) 过载值整定：I e =P=630=34.6A3U310.5I zI e =34.6A整定过载电流为40A 0.2 档过载延时 1 档(2) 短路值整定：由于 G5、G10高爆开关为由中央变电所去付井底变电所的出线开关，所以采用以下公式计算：I d=Kk .K x.I gh=1.5 ×1×40=60A整定短路电流为320A，1.6 档（最低档）(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)K I 2k min1.5(2)为图中 k-4点两相短路电流即 =1945AI 2 k minI dK=1945 =6.08>1.5320符合保护灵敏度要求（6）中央变电所G6、G1

24、2、G13高爆开关整定：G6、G12、G13 高爆开关是控制中央变电所1#、 2#、3#水泵，高爆开关额定电流为400A, 过载值有 0.2 1.4 倍档可选用， 短路值有 1.6 10 倍档可选用，总负荷 P=280KW Pmax=280KW(1) 过载值整定：I e =P=280=18.11A3U cos3 10.50.85I z I e =18.11A整定过载电流为80A 0.2 档（最低档）过载延时 1档(2) 短路值整定：短路电流按躲过最大启动电流计算， 一般要求为额定电流的 8 倍计算即：I d=8I e=8×18.11=144.88A整定短路电流为640A， 1.6倍档

25、（最低档）建议将 400A开关更换为 100A开关或更换电流互感器以便使开关达到整定值要求。采区变电所高压开关整定计算1、采区变电所G1、 G4、 G7高爆开关整定：G1、 G7高爆开关是控制采区变电所I 进线、 II进线， G4联络开关，高爆开关额定电流为200A，过载值有0.2 1.4 倍档可选用，短路值有 1.6 10 倍档可选用，总负荷P=2×315+2×100=830KVA(1) 过载值整定：I e =P=830=45.64A3U310.5I zI e =45.64A整定过载电流为 60A 0.3档过载延时 1 档(2) 短路值整定：由于 G1、G7高爆开关为采区

26、变电所进线开关，所以采用以下公式计算：I dkk .kx.I gh =1.51 60=90A整定短路电流为320A 1.6倍档 ( 最低档位)(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)K I 2k min1.5(2)为图中 k-3点两相短路电流即 =1930AI 2 k minI d因此 K=1930 =6.03>1.5320符合保护灵敏度要求2、采区变电所G2、 G6高爆开关整定：G2、G6高爆开关是控制采区变电所 I 动变、 II 动变，高爆开关额定电流为 100A，过载值有 0.2 1.4 倍档可选用， 短路值有 1.6 10倍档可选用，变压器容量 P=315kVA(1) 过载值整

27、定：I e =P=315=17.32A3U310.5I zkx I eb =17.32A整定过载电流为 20A 0.2档过载延时 1 档(2) 短路值整定：由于 G2、G6高爆开关为采区变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：I d kk .kx.kgh .I eb =1.51 1.517.32=38.97A整定短路电流为160A1.6 档 ( 最低档位 )(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)K I 2k min1.5Ud=4.03%I d(2)Se315由于 I 2kmin=3Ue Ud % =3 10.5 0.0403=429.8AK= 429.8 =2.69>1.5160符合

28、保护灵敏度要求3、采区变电所G3、G5高爆开关整定：G3、 G5高爆开关是控制采区变电所3#、4#通风专用变压器，高爆开关额定电流为50A，过载值有0.2 1.4倍档可选用，短路值有1.6 10 倍档可选用，变压器容量P=100KVA(1) 过载值整定：I e =P=100=5.5A3U310.5I z=KxI eb=5.5A整定过载电流为10A 0.2档过载延时 1 档(2) 短路值整定：由于 G3、G5高爆开关为采区变电所通风专用变压器，所以采用以下公式计算：Idkk .kx.I gh Ieb=1.51 1.55.5=12.38A整定短路电流为80A 1.6倍档 ( 最低档位)(3) 两相

29、短路电流及灵敏度校验计算(2)KI 2k min1.5Ud%=3.94%I d(2)=Se=100=139.56AI 2k min3UeUd %310.5 0.0394因此 K=139.56 =1.74>1.580符合保护灵敏度要求付井底变电所高压开关整定计算1、付井变电所变电所G1、G3、G5高爆开关整定 ：G1、 G5高爆开关是控制付井底变电所I 进线、 II进线， G3为联络开关，高爆开关额定电流为100A，过载值有0.2 1.4 倍档可选用，短路值有1.6 10 倍档可选用，变压器容量P=2×315KVA(1) 过载值整定：I e =P=630=34.64A3U310.

30、5I z=I e=Kx I eb=34.64A整定过载电流为40A 0.4档过载延时 1 档(2) 短路值整定：由于 G1、G5高爆开关为付井底变电所进线开关，所以采用以下公式计算：I dkk .kx.I gh=1.51 40=60A整定短路电流为160A 1.6倍档 ( 最低档位)(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)K I 2k min1.5(2)为图中 K-4点两相短路电流即I 2k minI d(2)I 2kmin =1945A因此 K=1945 =12.16>1.5160符合保护灵敏度要求。2、付井变电所变电所G2、G4高爆开关整定 ：G2、 G4高爆开关是控制付井底变电所

31、1#、2#动力变压器，高爆开关额定电流为 100A，过载值有 0.2 1.4 倍档可选用，短路值有 1.6 10 倍档可选用，变压器容量P=315KVA(1) 过载值整定：I e =P=315=17.32A3U310.5I z=KxI eb=17.32A整定过载电流为20A 0.2档过载延时 1 档(2) 短路值整定：由于 G2、G4高爆开关为付井底变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：I dkk .kx.I gh I eb =1.51 1.517.32=38.97A整定短路电流为160A 1.6倍档 ( 最低档位 )(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)KI 2k min1.5Ud%=

32、4.24%I d(2)=Se=315=408.5AI 2k min3UeUd %310.5 0.0424因此 K=408.5 =2.55>1.5160符合保护灵敏度要求。地面变电所高压开关柜整定计算1、地面主井高压变电所1 板、 7 板、 13 板高压开关柜整定：1 板、 13 板高压开关柜为地面主井变电所I 进线、 II进线， 7 板为母联断路器，高压开关柜电流互感器变比为400/5 ，保护装置过流设为段值有0-99 范围可以选用整定，速断定值设为段定值有 0-99 范围可以选用整定， 过流时限为 0-99S。（备注： 中央变电所风机专用变压器暂不用，风机专用变压器使用采区变电所）总负

33、荷 P=6×500kVA+4×315kVA+2× 100kVA+3×280Kw(1) 过流二段整定：I e =P =4460 +3840.0.853U310.510.5=245.24+54.34=299.58 A根据公式：k k k xk zqde1.3 1299.581.2k fn j0.9400/ 5 6.49 因此过流二段整定为：7 ，延时取 0S。(2) 过流一段整定：由于 1 板、 13 板高压开关柜为地面变电所进线开关，所以采用以下公式计算：I dkk .kx.I gh =1.51 7=10.5A因此过流一段整定为10。(3) 两相短路电流及

34、灵敏度校验计算(2)KI 2k min1.5I d(2)为图中 k- 点两相短路电流即 =2016AI 2k minK=2016 =2.52>1.5800符合保护灵敏度要求。、地面主井高压变电所板、板高压开关柜整定：3 板、 12 板高压开关柜控制地面副井变电所I 回路、 II回路，高压开关柜电流互感器变比为60/5 ，保护装置过流设为段值有0-99范围可以选用整定，速断定值设为段定值有0-99 范围可以选用整定，过流时限为0-99S。总负荷 P=× 500kVA(1) 过流二段整定：I e =P =1000 =54.99A3U310.5根据公式：k k k xk zqde1.3 154.99k fn j0.91.260 /57.9 因此过流二段整定为：8 ，延时取 0.3S 。(2) 过流一段整定：由于 3 板、12 板高压开关柜控制地面副井变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：I dkk .kx.I gh I eb =1.51 1.58=18A因此过流一段整定为18。(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算(2)K I 2k min1.