煤矿井下低压电网保护装置整定方法

煤矿井下低压电网保护装置整定方法矿山供电整定计算讲义继电保护的作用1、当被保护设备或线路发生故障时，保护装置应自动地、迅速地、有选择地借助断路器故障元件从电力系统中切除，以保证系统其它部分的正常运行，并使故障设备免于继续遭受损坏。2、当被保护设备出现不正常运行状态时，保护装置应发出信号，以便及时采取措施，避免导致故障。在煤矿井下，通常是作用于跳闸。继电保护的基本工作原理1、正常时线路只是负荷电流，变换到电流互感器二次侧的电流较小，不足以是继电保护动作，继电器处于不动作状态。2、当线路发生短路故障，线路电流突然增大，电流互感器的二次电流也按比例上升，若此电流达到继电器的整定值时，继电保护系统开始动作，接通断路器的跳闸回路，将故障切除。继电保护的基本要求1、 选择性2、 速动性3、 灵敏性4、 可靠性整定计算过程、设备选型：名称设备型号装机功率(KW)电压(V)额定电流(A)起动电流(A)数量备注二、整定：三、灵敏度校验煤矿井下低压电网保护装置整定方法1、电磁起动器(电机开关)中的电子保护的电流整定IWIze式中：I——保护器中的过流整定值，取电动机的额定电流的近似值，AzI——电动机的额定电流，Ae当运行中的电流达到Iz值时，即视为过载，电子保护器将延时动作；电机的额定电流计算方法： Ie二Pe/1.732XUeXcos炉 (Ie=1.15Pe)按上述办法选择出整定值后，也应该以两相短路电流值进行校验，应符合当运行中的电流达到Iz值8倍及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作。Id(2)/8Iz$1.2式中：8I——电子保护器的短路保护值，Az1.2——保护装置的可靠动作系数，如不能满足公式9的要求，应采取的措施也是上述的6条。2、馈电开关中用的是电子保护器，其保护整定按下列办法整定:过载保护按实际负荷的电流近似值进行整定：IzWKxIe短路保护整定分为对保护电缆干线和保护电缆支线。对保护电缆干线的装置用公式5：Iz±I+KxEIeQe式中：I——过流保护的电流整定值，AzI——容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机Qe同时起动的工作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，IQe则为这几台同时起动的电动机的额定电流之和，ALI——其余电动机的额定电流之和，AeK——需用系数，取0.5—1。x煤矿井下常用的电动机的额定起动电流和额定电流可以从附表中查出，如没有这种电机的数据，可以从电动机的铭牌或技术资料中查出其额定电流，并计算出电动机的额定起动电流近似值。鼠笼电动机，其近似值可用额定电流乘以6；对绕线式电动机，其近似值可用额定电流乘以1•5。如果整定校验不合格，可分重载轻载对于某些大容量采掘机械设备，由于位处低压电网末端，且功率较大，起动时电压损失较大，其实际起动电流要大大低于额定起动电流，若能测出实际起动电流，则式中的I应以实际起动电流计算。Qe3）按规定计算整定值后，还应用两相短路电流值进行校验，即公式7Id⑵/Idz±1.5式中：I（2）——被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值，AdI——过电流保护装置的短路保护的电流整定值，Az1.5——保护装置的可靠动作系数。短路整定的保护范围是3——10倍过载整定电流。若线路上串联两台及两台以上开关时，则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验，校验的灵敏度应满足1.2——1.5的要求，以保证双重保护的可靠性。若经校验，两相短路电流不能满足公式7的要求，可采取以下措施:1） 加大干线或支线的电缆截面。2） 设法减少低压电缆的长度。3） 采用相敏保护器或软启动等新技术提高灵敏度。4） 换用大容量变压器或采取变压器并联。5） 增设分段保护开关。6） 采用移动变电站或移动变压器。3、选型计算变压器的选型：需用系数的计算：综采工作面Kx=0・4+0・6XPmax/EPe掘进工作面Kx=0.3+0.7XPmax/EPe1） S=KxEPe/cos®s 变压器计算容量KVAcos® 设备加权平均功率因数Kx 需用系数EPe 设备额定功率之和KW2）变压器实际容量选型：S（实际）MS（计算）设备组电流计算：1） 设备组（干线电缆）负荷电流计算设备台数M3台： EI=S（计算）A3Ue设备台数V3台： EI取设备额定电流式中：EI——设备组额定电流AUe 设备组额定电压KV2） 电缆选择：KIyMIg式中：K 电流修正系数，温度25°C时取1Iy 电缆长时允许载流量AIg 通过电缆的最大工作电流A4、变压器的保护选高压开关1） 动力变压器的过负荷保护反映变压器的正常运行时的过载情况，通常为三相对称，一般经一定的延时作用于信号。电子式过电流反时限继电保护装置，按变压器的一次额定电流整定。2） 动力变压器在低压侧发生两相短路时，采用高压配电装置中的过电流保护装

置来保护。电子式高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流（5A）的1、2、3、 4、5、6、7、8、9倍分级整定，整定公式是公式14：Iqe+KxYIenM KbIge式中：n 互感器的二次额定电流（5A）倍数；Ige——高压配电装置额定电流，A过电流保护装置的整定值，应采取最接近与计算的数值。对Y/Y接线和Y/△接线变压器，按公式14计算出整定值后，还应该按公式15校验，I⑵/KIdM1.5（Y/Y接线）d bzI⑵/氯KIdM1.5（Y/△接线）d bz式中：变压器低压侧的两相短路电流，AI变压器低压侧的两相短路电流，AdI——高压配电装置过电流保护装置的电流整定值，AzK——变压器的变比；bv3——Y/△接线变压器的二次侧两相短路电流折算到一次侧时的系数；1.5——保证过电流保护装置可靠动作的系数。3）高压配电装置的额定电流值的选择，除应考虑实际可能的最大负载电流外，还应该从其遮断能力出发，以其出口端出处可能发生的三相短路电流来校验。必须选择既能承担长期的实际最大的负载电流，又能安全可靠地切断其出口处的三相直接短路的最大短路电流。配电装置出口处的三相短路电流值，应经计算确定。当缺乏计算数据时，可按配电装置的短路容量来确定短路电流值，可查阅相关资料。计算出的短路电流值，是否超过在其额定电流下的允许的短路电流值，可按规定进行校验。为了提高保护性能，最好能算出实际的短路电流值，实际短路电流值，一般比用最大允许的短路容量（50或100MVA）所计算出来的数值要小。5、短路电流的计算1、选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，公式1：ZR=Ri/Ki?+Rb+R2ZX=Xx+Xi/K^+Xb+Xz式中：I（2）——两相短路电流，AdER、EX——短路回路内一相电阻、电抗的总和，QX——根据三相短路容量计算的系统电抗值，QxR、X——高压电缆的电阻、电抗值，QK——矿用变压器的变比，若一次电压为6000V,二次电压为400，690，b1200V时，变比依次为15、8.7、5；—次电压为3000V,二次电压为400V时，变比为7.5；R、X——矿用变压器的电阻、电抗值，QbbR、X——低压电缆的电阻、电抗值，Q22U——变压器的二次侧的额定电压，对于380V网络，Ue以400V计算;e对于660V网络，Ue以690V计算；对于1140V网络，Ue以1200V计算；对于127V网络，Ue以133V计算。利用公式1计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也忽略不计。若需计算三相短路电流值时，可按下式计算:I(3)=1.15I(2) (公式2)dd式中I(3)——三相短路电流，Ad2、两相短路电流还可以用计算图表的方法查出。即根据变压器的容量、短路点至变压器的电缆换算长度，及系统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出两相短路电流。电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，从表中直接查，也可以用公式3计算得出。L=KL+KL+ +KL+L+KLH1122nnxgg式中：L电缆总的换算长度，mH——---K+K+ +K+K换算系数，各种截面电缆的换算系数可以从附表中差得，12ng——L+L+……+L——各段电缆的实际长度，m12nL——系统电抗的换算长度，mxK——6KV电缆折算至低压侧的换算系数，gL6KV电缆的实际长度，mg————电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度，在380V、660V、1140V系统中，作为以50mm2作为标准截面；127V系统中，以4作为标准截面m2标准截面。附表中的短路电流曲线，是根据下列参数作出的：变压器采用KSJ、KS9、KBSG、KSGB、KBSGZY、KSG型变压器参数；电缆的芯线电阻值选用芯线允许温度65摄氏度时的电阻值；电缆芯线的电抗值按0.081Q/km计算；线路的接触电阻和电弧电阻均忽略不计。6、 线路电压损失校验：7、 热稳定校验：8、分断能力校验：9、时限性调整：10、漏电保护：煤矿井下低压电网保护装置整定方法一、短路电流的计算第一节短路电流的计算1、选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，公式1：UeZR=Ri/K^+Rb+RzZX=Xx+Xi/K^+Xb+Xz式中：I⑵ 两相短路电流，AdER、EX——短路回路内一相电阻、电抗的总和，QX——根据三相短路容量计算的系统电抗值，QxR、X——高压电缆的电阻、电抗值，Q11K——矿用变压器的变比，若一次电压为6000V,二次电压为400,690,b1200V时，变比依次为15、8.7、5；—次电压为3000V,二次电压为400V时，变比为7.5；R、X——矿用变压器的电阻、电抗值，QbbR、X——低压电缆的电阻、电抗值，QU——变压器的二次侧的额定电压，对于380V网络，Ue以400V计算;e对于660V网络，Ue以690V计算;对于1140V网络，Ue以1200V计算;对于127V网络，Ue以133V计算。利用公式1计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也忽略不计。若需计算三相短路电流值时，可按下式计算:I(3)=1.15I(2) (公式2)dd式中I(3)——三相短路电流，Ad2、两相短路电流还可以用计算图表的方法查出。即根据变压器的容量、短路点至变压器的电缆换算长度，及系统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出两相短路电流。电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，从表中直接查，也可以用公式3计算得出。L=KL+KL+ +KL+L+KLH1122nnxgg式中：L电缆总的换算长度，mH——---K+K+ +K+K换算系数，各种截面电缆的换算系数可以从附表中差得，12ng——L+L+……+L——各段电缆的实际长度，m12nL——系统电抗的换算长度，mxK——6KV电缆折算至低压侧的换算系数，gL6KV电缆的实际长度，mg————电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度，在380V、660V、1140V系统中，作为以50mm2作为标准截面；127V系统中，以4作为标准截面m2标准截面。附表中的短路电流曲线，是根据下列参数作出的：变压器采用KSJ、KS9、KBSG、KSGB、KBSGZY、KSG型变压器参数;电缆的芯线电阻值选用芯线允许温度65摄氏度时的电阻值；电缆芯线的电抗值按0.081Q/km计算；线路的接触电阻和电弧电阻均忽略不计。第二节短路保护装置1、馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装置。2、当干线上的开关不能同时保护分支线路时，则应靠近分支点处另行加装保护装置。3、各类短路保护装置均应进行计算、整定、校验，保证灵敏可靠，不准甩掉不用，并禁止使用不合格的短路保护装置。二、低压开关保护器的电流整定第一节、馈电开关中用的是电子式保护器，其保护整定按下列办法整定:1、过载保护按实际负荷的电流近似值进行整定：IWI （公式4）。ze整定范围为馈开的额定电流的0.4——1倍。2、短路保护整定分为对保护电缆干线和保护电缆支线。对保护电缆干线的装置用公式5：I±I+KLIzQexe式中：I——过流保护的电流整定值，AzI——容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动的工Qe作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，I则为这几台Qe同时起动的电动机的额定电流之和，AEI——其余电动机的额定电流之和，AeK——需用系数，取0.5—1。x对保护电缆支线的装置用公式6I2IzQe煤矿井下常用的电动机的额定起动电流和额定电流可以从附表中查出，如没有这种电机的数据，可以从电动机的铭牌或技术资料中查出其额定电流，并计算出电动机的额定起动电流近似值。鼠笼电动机，其近似值可用额定电流乘以6；对绕线式电动机，其近似值可用额定电流乘以1•5。对于某些大容量采掘机械设备，由于位处低压电网末端，且功率较大，起动时电压损失较大，其实际起动电流要大大低于额定起动电流，若能测出实际起动电流，则式中的I应以实际起动电流计算。Qe3、按规定计算整定值后，还应用两相短路电流值进行校验，即公式7I⑵/I$1.5

dz式中：I（2）——被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值，AdI——过电流保护装置的短路保护的电流整定值，Az1.5——保护装置的可靠动作系数。短路整定的保护范围是3——10倍过载整定电流。若线路上串联两台及两台以上开关时，则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验，校验的灵敏度应满足1.2——1.5的要求，以保证双重保护的可靠性。若经校验，两相短路电流不能满足公式7的要求，可采取以下措施:1） 加大干线或支线的电缆截面。2） 设法减少低压电缆的长度。3） 采用相敏保护器或软启动等新技术提高灵敏度。4） 换用大容量变压器或采取变压器并联。5） 增设分段保护开关。6） 采用移动变电站或移动变压器。第二节、电磁起动器中的电子保护的电流整定用公式8进行： IWIze式中：I——保护器中的过流整定值，取电动机的额定电流的近似值，AzI——电动机的额定电流，Ae当运行中的电流达到I值时，即视为过载，电子保护器将延时动作；z按上述办法选择出整定值后，也应该以两相短路电流值进行校验，应符合当运行中的电流达到I值8倍及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作。公z式9：I（2）/8I$1.2dz式中：8I——电子保护器的短路保护值，Az1.2——保护装置的可靠动作系数，如不能满足公式9的要求，应采取的措施也是上述的6条。三、熔断器熔体额定电流的选择1200V及以下的电网中，熔体的额定电流可按下列规定选择。一、对保护电缆干线的装置按公式10选择：Ir^__Iqe+EI1.8-2.5e式中：Ir——熔体额定电流，AI——容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起qe动的工作机械，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，I则为qe这几台同时起动的电动机的额定电流之和，AEI——其余电动机的额定电流之和，Ae1.8-2.5——当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起动的和轻载起动的可取2.5；对于频繁起动和带负载起动的可取1.8—2。如果电动机起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小的多，其所取的不熔化系数比上述数值可略大一些，但不能将熔体的额定电流取得太小，以免在正常工作中由于起动电流过大而烧坏熔体，导致单相运转。二、 对保护电缆支线的装置按公式11选择：Ir〜 _1.8-2.5三、 对保护照明负荷的装置，按公式12选择：Ir~Ie式中I——照明负荷的额定电流，Ae选用熔体的额定电流应接近计算值。低压隔爆开关中的熔断器及熔体规格可从表中查的。四、 选用的熔体，应按公式13进行校验：I⑵/Ir$(4 7)d式中：4—7为保证熔体及时熔化的系数，当电压为1140V、660V、380V,熔体额定电流为100A及以下时,系数为7；电流为125A时，系数为6.4；电流为160A时，系数为5；电流为200A时，系数为4；当电压为127V时，不论熔体额

定电流大小，系数一律取4。四、变压器的保护一、动力变压器在低压侧发生两相短路时，采用高压配电装置中的过电流保护装置来保护。电子式高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流（5A）的1、2、3、 4、5、6、7、8、9倍分级整定，整定公式是公式14：n±Iqen±Iqe+KxYIeKbIge式中：n 互感器的二次额定电流（5A）倍数;Ige——高压配电装置额定电流，A过电流保护装置的整定值，应采取最接近与计算的数值。对Y/Y接线和Y/△接线变压器，按公式14计算出整定值后，还应该按公式15校验，I⑵/KI$1.5（Y/Y接线）dbzI⑵/皐KI$1.5（Y/△接线）d bz式中：I（2）——变压器低压侧的两相短路电流，AdI——高压配电装置过电流保护装置的电流整定值，AzK——变压器的变比;b魚——Y/△接线变压器的二次侧两相短路电流折算到一次侧时的系数；1.5——保证过电流保护装置可靠动作的系数。二、 动力变压器的过负荷保护反映变压器的正常运行时的过载情况，通常为三相对称，一般经一定的延时作用于信号。电子式过电流反时限继电保护装置，按变压器的一次额定电流整定。三、 高压配电装置的额定电流值的选择，除应考虑实际可能的最大负载电流外，还应该从其遮断能力出发，以其出口端出处可能发生的三相短路电流来校验。必须选择既能承担长期的实际最大的负载电流，又能安全可靠地切断其出口处的三相直接短路的最大短路电流。配电装置出口处的三相短路电流值，应经计算确定。当缺乏计算数据时，可按配电装置的短路容量来确定短路电流值，可查阅相关资料。计算出的短路电流值，是否超过在其额定电流下的允许的短路电流值，可按规定进行校验。为了提高保护性能，最好能算出实际的短路电流值，实际短路电流值，一般比用最大允许的短路容量(50或100MVA)所计算出来的数值要小。四、照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置中变压器的一次侧用熔断器时，其熔体的额定电流选择如下:1、对保护照明综保变压器的按公式16选择：Ir〜1.2-1.4IeKb式中：Ir——熔体的额定电流，AK——变压比，当电压为380V/133V时K为2.86;bb当电压为660V/133时K为4.96b当电压为1140/133时K为4.968.57bIe——照明负荷的额定电流,A2、对保护煤电钻综保变压器的按公式17选择：IrJ'2-1・4 (Iqe+Z匕)Kb1.8-2.5式中:Iqe——容量最大的电钻电动机的额定起动电流