煤礦井下繼電保護(hù)整定計算(試行)

1、鄭州煤炭工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司(函)鄭煤機電便字【2016】 14號關(guān)于下發(fā)井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定方案(試行)的通知集團(tuán)公司各直管礦井及區(qū)域公司：為加強井下供電系統(tǒng)安全的管理，提高礦井供電的可靠性，必須認(rèn)真做好供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定工作。結(jié)合鄭煤集團(tuán)公司所屬礦井的實際情況，按照電力行業(yè)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，特制定井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定方案（試行），請各單位根據(jù)井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定方案，結(jié)合本單位的實際情況，認(rèn)真進(jìn)行供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定計算，并按照計算結(jié)果整定。在實際執(zhí)行中不斷完善，有意見和建議的，及時與集團(tuán)公司機電運輸部聯(lián)系。 機電運輸部二一六年二月二十九日井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定方案（試

2、行） 鄭煤集團(tuán)公司前 言 為提高煤礦井下供電繼電保護(hù)運行水平，確保井下供電可靠性,指導(dǎo)供電管理人員對高低壓保護(hù)整定工作，集團(tuán)公司組織編寫了井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定方案（試行）。井下供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定方案共分為六章， 第一章高低壓短路電流計算，第二章井下高壓開關(guān)具有的保護(hù)種類，第三章礦井高壓開關(guān)短路、過載保護(hù)整定原則及方法，第四章井下供電高壓電網(wǎng)漏電保護(hù)整定計算，第五章低壓供電系統(tǒng)繼電保護(hù)整定方案，第六章127伏供電系統(tǒng)整定計算方案。由于煤礦繼電保護(hù)技術(shù)水平不斷提高，技術(shù)裝備不斷涌現(xiàn)，加之編寫人員水平有限，編寫內(nèi)容難免有不當(dāng)之處，敬請各單位在今后的實際工作中要針對新情況新問題不斷總結(jié)和完善，對

3、繼電保護(hù)的整定計算方案提出改進(jìn)意見和建議。 二一六年二月二十九日目 錄第一章 高低壓短路電流計算4第一節(jié) 整定計算的準(zhǔn)備工作5第二節(jié) 短路計算假設(shè)與步驟6第三節(jié) 各元件電抗計算7第四節(jié) 短路電流的計算11第五節(jié) 高壓電氣設(shè)備選擇13第六節(jié) 短路電流計算實例30第二章 高壓配電裝置所具有的保護(hù)種類41第一節(jié) 過流保護(hù)裝置41第二節(jié) 單相接地保護(hù)43第三節(jié) 其它保護(hù)種類45第三章 高壓開關(guān)短路、過載保護(hù)整定原則及方法47第一節(jié) 礦井供用電設(shè)備繼電保護(hù)整定原則47第二節(jié) 繼電保護(hù)配置的基本原則49第三節(jié) 繼電保護(hù)整定計算方法50第四節(jié) 高壓開關(guān)整定計算實例62第四章 高壓漏電保護(hù)整定方案66第一節(jié)

4、高壓漏電保護(hù)整定原則66第二節(jié) 漏電保護(hù)整定方案67第五章 井下低壓開關(guān)保護(hù)整定計算78第六章 127伏供電系統(tǒng)的整定計算81第一節(jié) 照明信號綜保裝置的整定值固定的情況81第二節(jié) 智能型照明信號綜合保護(hù)裝置82第一章 高低壓短路電流計算在電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備，在其運行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài)，最常見同時也是最危險的故障是發(fā)生各種型式的短路，因為它們會遭到破壞對用戶的正常供電和電氣設(shè)備的正常運行。為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在變電站和供電系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，必須進(jìn)行短路電流計算，以解決下列技術(shù)問題。1、確定合理的主結(jié)線方案和主要運行方式；2、確定合理的繼電保護(hù)方

5、案，使之能正確地切除短路故障；3、確定合理的限流措施；4、確定合理的設(shè)備選擇方案；5、校驗設(shè)備的分?jǐn)嗄芰?、動、熱穩(wěn)定性；6、校驗繼電保護(hù)的靈敏度。在進(jìn)行短路電流計算時，由于電力系統(tǒng)中各開關(guān)狀態(tài)的不同，造成短路回路的阻抗的變化。同一點同類型短路電流最大為“最大運行方式”；短路電流最小為“最小運行方式”。最大運行方式的短路電流用于校驗設(shè)備的分?jǐn)嗄芰蛣?、熱穩(wěn)定性，用于整定速斷保護(hù)，最小運行方式的短路電流用于校驗繼電保護(hù)的靈敏度。第一節(jié) 整定計算的準(zhǔn)備工作一、掌握煤礦所有電氣設(shè)備情況并建立資料檔案1、繪制標(biāo)有主要電氣·設(shè)備參數(shù)和TA、TV變比的高、低壓供電系統(tǒng)接線圖。2、收集全礦電氣設(shè)備所

6、有電氣參數(shù)，按變壓器、電抗器、電容器、高壓電動機、低壓電動機等電氣設(shè)備分門別類建立參數(shù)表。 3、收集并掌握高爆開關(guān)、饋電開關(guān)、電磁起動器保護(hù)配置圖、說明書。 4、對工作面的每一種負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計，根據(jù)負(fù)荷情況，確定需用系數(shù)及平均功率因數(shù)。二、了解掌握繼電保護(hù)情況和圖紙資料需要了解掌握的繼電保護(hù)內(nèi)容主要有：原理展開圖、有關(guān)的二次回路、盤面布置圖、繼電保護(hù)的技術(shù)說明書等。三、繪制阻抗圖阻抗圖分為正序、負(fù)序、零序阻抗圖三部分，通常都取正、負(fù)序阻抗值相同。阻抗圖可采用標(biāo)幺值或有名值。四、研究確定電力系統(tǒng)運行方式可能出現(xiàn)的最大、最小運行方式，包括開機方式、變壓器中性點接地方式、線路投停原則等。電力系統(tǒng)潮流情

7、況，特別是線路的最大負(fù)荷電流。電力系統(tǒng)穩(wěn)定極限功率，要求切除故障的時間。無功補償工作方式及特性。安全自動裝置的使用方式。五、學(xué)習(xí)有關(guān)的規(guī)章制度在進(jìn)行繼電保護(hù)整定計算前，應(yīng)搜集和學(xué)習(xí)有關(guān)的規(guī)章制度，以促使整定計算工作順利進(jìn)行。有關(guān)的規(guī)章制度如：電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)（試行）、繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程DL40091、煤礦供電設(shè)計與繼電保護(hù)整定計算示例、繼電保護(hù)反事故措施、繼電保護(hù)整定計算規(guī)則條例等等。第二節(jié) 短路計算假設(shè)與步驟一、短路計算基本假設(shè)1、正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；2、所有電源的電動勢相位角相同；3、電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；4、

8、不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；5、元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負(fù)荷的影響；6、系統(tǒng)短路時是金屬性短路。二、基準(zhǔn)值高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗，當(dāng)采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算，為了計算方便選取如下基準(zhǔn)值：基準(zhǔn)容量：Sj = 100MVA基準(zhǔn)電壓：Vg（KV）37 10.5 6.3三、短路電流計算的步驟1、計算各元件電抗有名值或標(biāo)幺值；2、給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖；3、選擇短路點；4、對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。5、計算短路容量，短路電流沖擊值短路容量： S = VjI短路電流沖擊值：Icj = 2.55I6、列出短路電流計算結(jié)果。第三節(jié) 各元件電抗計算

9、一、系統(tǒng)運行方式的確定最大、最小運行方式的選擇，目的在于計算通過保護(hù)裝置的最大、最小短路電流。電力系統(tǒng)中，為使系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、合理運行，或者滿足檢修工作的要求，需要經(jīng)常變更系統(tǒng)的運行方式，由此相應(yīng)地引起了系統(tǒng)參數(shù)的變化。在設(shè)計變、配電站選擇開關(guān)電器和確定繼電保護(hù)裝置整定值時，往往需要根據(jù)電力系統(tǒng)不同運行方式下的短路電流值來計算和校驗所選用電器的穩(wěn)定度和繼電保護(hù)裝置的靈敏度。最大運行方式，是系統(tǒng)在該方式下運行時，具有最小的短路阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最大的一種運行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最大運行方式的短路電流值來校驗所選用的開關(guān)電器的穩(wěn)定性。最小運行方式，是系統(tǒng)在該方式下運行時，具有最大的短路

10、阻抗值，發(fā)生短路后產(chǎn)生的短路電流最小的一種運行方式。一般根據(jù)系統(tǒng)最小運行方式的短路電流值來校驗繼電保護(hù)裝置的靈敏度。在線路末端發(fā)生短路時，流過保護(hù)的短路電流與下列因素有關(guān)：1、 系統(tǒng)的運行方式，包括機組、變壓器、線路的投入情況，環(huán)網(wǎng)的開環(huán)閉環(huán)，平行線路是雙回運行還是單回路運行。2、 短路類型。3、 電流分配系數(shù)。二、各元件電抗的計算1、系統(tǒng)的電抗如果知道電源母線上的短路容量Sk和電壓則系統(tǒng)電抗有名值： 式中： 電源系統(tǒng)電抗系統(tǒng)中平均電壓電源系統(tǒng)短路容量標(biāo)幺值 ： 式中： 電源系統(tǒng)電抗電源系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值電源系統(tǒng)短路容量電源系統(tǒng)短路容量基準(zhǔn)值系統(tǒng)中平均電壓系統(tǒng)基準(zhǔn)電壓2、變壓器的電抗 由變壓器的短

11、路電壓百分?jǐn)?shù)Uk%的定義可知：有名值： 變壓器阻抗有名值短路點平均電壓變壓器額定容量由于變壓器的電阻較小，一般可以忽略變壓器的電阻，則變壓器的電抗XT就等于其阻抗ZT。上式中沒有采用變壓器的額定電壓，而是采用短路點所在處的線路的平均額定電壓，是因為變壓器的阻抗應(yīng)折算到短路點所在處，以便計算短路電流。如果需要考慮變壓器的電阻RT時，可根據(jù)變壓器的短路損耗PK，按照下式計算：RT=PKUNT2SNT2式中：PK變壓器的短路損耗； UNT變壓器的額定電壓； SNT變壓器的額定容量由上式計算出變壓器阻抗ZT，按照下式計算變壓器的電抗。XT=ZT2-RT2同理可以計算出標(biāo)幺值：式中： 變壓器電抗有名值變

12、壓器電抗標(biāo)幺值變壓器短路電壓百分值短路點平均電壓變壓器額定容量3、電抗器的電抗電抗器的電抗以其額定值的百分?jǐn)?shù)形式給出，按照下式計算電抗值。有名值：電抗器額定電壓；電抗器額定電流；同理可計算標(biāo)幺值如下：式中： 電抗器電抗有名值；電抗器電抗標(biāo)幺值；電抗器百分電抗值；電抗器額定電壓；電抗器額定電流4、線路的電抗線路的電抗隨著導(dǎo)線間的幾何均距及線徑而變，可從手冊中查出單位長度的電抗值，按照下式求得，有名值：Xl線路的電抗值，；X單位長度電抗，/km；L線路長度，km。同理可計算標(biāo)幺值計算：式中：Sb基準(zhǔn)容量； Uav線路的平均電壓。第四節(jié) 短路電流的計算一、有名制法短路計算公式： 系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時

13、，短路點的短路電流系統(tǒng)短路點所在線段的平均電壓歸算到短路點的綜合正序等值電抗。一般情況下一個或二個電壓等級的供電系統(tǒng)采用有名值計算較為簡單。二、標(biāo)幺制法短路計算公式： 其有名值為： 式中： 系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路點的短路電流標(biāo)幺值系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時，短路點的短路電流有名值歸算到短路點的綜合正序等值電抗標(biāo)幺值。三、兩相短路電流的計算：一般用于效驗保護(hù)靈敏度四、短路電流沖擊值的計算：一般用于效驗短路動穩(wěn)定性五、短路全電流最大有效值的計算：一般用于效驗短路熱穩(wěn)定性第五節(jié) 高壓電氣設(shè)備選擇一、高壓電氣設(shè)備選擇的一般條件和原則為了保障高壓電氣設(shè)備的可靠運行，高壓電氣設(shè)備選擇與校驗的一般條件有：按正

14、常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇；按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗；按環(huán)境工作條件如溫度、濕度、海拔等選擇。1、按正常工作條件選擇高壓電氣設(shè)備（1）額定電壓和最高工作電壓可按照電氣設(shè)備的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇，即 UN UNs （2）額定電流電氣設(shè)備的額定電流IN是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許通過電流。IN應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即IN Imax （3）按環(huán)境工作條件校驗在選擇電氣設(shè)備時，還應(yīng)考慮電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境(尤須注意小環(huán)境)條件，當(dāng)氣溫、風(fēng)速、溫度、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等

15、環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施。2、按短路條件校驗（1）短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備各部件溫度(或發(fā)熱效應(yīng))應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為： 式中 It由生產(chǎn)廠給出的電氣設(shè)備在時間t秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流。I短路穩(wěn)態(tài)電流值。 t與It相對應(yīng)的時間。tdz短路電流熱效應(yīng)等值計算時間。（2）電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機械效應(yīng)的能力，也稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 或 式中 ich、Ich短路沖擊電流幅值及其有效值；ies 、Ies電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。（3）短路計算時間校驗熱穩(wěn)定的等值計算時間tdz為周期分量等值時間tz及

16、非周期分量等值時間tfz之和，對無窮大容量系統(tǒng)，顯然tz按和短路電流持續(xù)時間相等,按繼電保護(hù)動作時間tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時間tab之和，即tz=tb+tkd 而 tkd=tgf+th式中 tkd斷路器全開斷時間；td保護(hù)動作時間；tgf斷路器固有分閘時間； th真空斷路器開斷時電弧持續(xù)時間，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的斷路器開關(guān)時合格的燃弧時間是315ms，實際試驗中39ms的最多，燃弧時間和首開相的開斷時刻有關(guān)。開斷電器應(yīng)能在最嚴(yán)重的情況下開斷短路電流，考慮到主保護(hù)拒動等原因，按最不利情況，取后備保護(hù)的動作時間。 目前煤礦高壓基本采用真空配電裝置，發(fā)生短路故障開關(guān)綜合保護(hù)發(fā)出動作指令至斷路器斷開，動作時

17、間一般小于0.1s，熱穩(wěn)定性的計算時間一般可以采用0.1s。二、高壓斷路器的選擇1、高壓斷路器的選擇高壓斷路器選擇及校驗條件除額定電壓、額定電流、熱穩(wěn)定、動穩(wěn)定校驗外，還應(yīng)注意以下幾點：（1）斷路器種類和型式的選擇高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點、環(huán)境和使用條件等要求選擇其種類和型式。高壓斷路器的操動機構(gòu)，大多數(shù)是由制造廠配套供應(yīng)，目前集團(tuán)公司在用的有永磁式、彈簧式等兩種種型式的操動機構(gòu)可供選擇。永磁機構(gòu)必須配有控制模塊，其優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單；動作可靠性高,故障率較低；出力曲線與開關(guān)動作曲線匹配較好。缺點:合閘電流大；手動操作特性不好；成本相對高。彈簧操動機構(gòu):其優(yōu)點:需要功率低；可電動或手動操作；

18、成本相對低。缺點:結(jié)構(gòu)復(fù)雜；故障率較高；出力曲線與開關(guān)動作曲線匹配不好。（2）額定開斷電流選擇在額定電壓下，斷路器能保證正常開斷的最大短路電流稱為額定開斷電流。高壓斷路器的額定開斷電流INbr，不應(yīng)小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量Izt，即INbrIzt 當(dāng)斷路器的INbr較系統(tǒng)短路電流大很多時，為了簡化計算，也可用次暫態(tài)電流I"進(jìn)行選擇即INbrI" （3）短路關(guān)合電流的選擇斷路器的額定關(guān)合電流iNcl不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值ich ，即：iNclich 三、高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器按額定電壓、額定電流、開斷電流和選擇性等項來選擇和校驗。1、額定電壓選擇對于一般的高

19、壓熔斷器，其額定電壓UN必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓UNs。但是對于充填石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中，這是因為限流式熔斷器滅弧能力很強，在短路電流達(dá)到最大值之前就將電流截斷，致使熔體熔斷時因截流而產(chǎn)生過電壓，其過電壓倍數(shù)與電路參數(shù)及熔體長度有關(guān)，一般在UNs=UN的電網(wǎng)中，過電壓倍數(shù)約22.5倍，不會超過電網(wǎng)中電氣設(shè)備的絕緣水平，但如在UNs<UN的電網(wǎng)中，因熔體較長，過電壓值可達(dá)3.54倍相電壓，可能損害電網(wǎng)中的電氣設(shè)備。2、額定電流選擇熔斷器的額定電流選擇，包括熔管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。（1）熔管額定電流的選擇為了保證熔斷器載流及接觸部

20、分不致過熱和損壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)滿足式的要求，即 INft INfs 式中 INft熔管的額定電流； INfs熔體的額定電流（2）熔體額定電流選擇為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路及電動機自啟動等沖擊電流時誤動作，保護(hù)35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按式選擇，即： INfs =KImax 式中 K可靠系數(shù)(不計電動機自啟動時K=1.11.3，考慮電動機自啟動時K=1.52.0)；Imax一電力變壓器回路最大工作電流。用于保護(hù)電力電容器的高壓熔斷器的熔體，當(dāng)系統(tǒng)電壓升高或波形畸變引起回路電流增大或運行過程中產(chǎn)生涌流時不應(yīng)誤熔斷，其熔體按式選擇

21、，即INfs =KINc 式中 K一可靠系數(shù)(對限流式高壓熔斷器，當(dāng)一臺電力電容器時K=1.52.0，當(dāng)一組電力電容器時K=1.31.8)； INc一電力電容器回路的額定電流。3、熔斷器開斷電流校驗INbrIch(或I") 式中INbr熔斷器的額定開斷電流對于沒有限流作用的熔斷器，選擇時用沖擊電流的有效值Ich 進(jìn)行校驗；對于有限流作用的熔斷器，在電流達(dá)最大值之前已截斷，故可不計非周期分量影響，而采用I"進(jìn)行校驗。4、熔斷器選擇性校驗為了保證前后兩級熔斷器之間或熔斷器與電源(或負(fù)荷)保護(hù)裝置之間動作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性校驗。各種型號熔斷器的熔體熔斷時間可由制造廠提供的

22、安秒特性曲線上查出。如圖所示，為兩個不同熔體的安秒特性曲線（INfs1 <INfs1），同一電流同時通過此二熔體時，熔體1先熔斷。所以，為了保證動作的選擇性，前一級熔體應(yīng)采用熔體1，后一級熔體應(yīng)采用熔體2。對于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓及斷流容量兩項來選擇。四、電纜的選擇電纜的基本結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電芯、絕緣層、鉛包（或鋁包）和保護(hù)層幾個部分。按其纜芯材料分為銅芯和鋁芯兩大類。按其采用的絕緣介質(zhì)分油浸紙絕緣和塑料絕緣兩大類。電纜制造成本高，投資大，但是具有運行可靠、不易受外界影響、不需架設(shè)電桿、不占地面、不礙觀瞻等優(yōu)點。1、按結(jié)構(gòu)類型選擇電纜根據(jù)電纜的用途、電纜敷設(shè)的方法和場所

23、，選擇電纜的芯數(shù)、芯線的材料、絕緣的種類、保護(hù)層的結(jié)構(gòu)以及電纜的其它特征，最后確定電纜的型號。常用的礦用電力電纜有塑料絕緣電纜和橡膠電纜等。一般固定敷設(shè)的6千伏或10千伏選用YJV型交聯(lián)聚乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜、聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套電纜；向采煤工作面或移動變電站供電的電纜采用UGSP型雙屏蔽橡套電纜。在立井井筒或傾角為45°及其以上的井巷內(nèi)，應(yīng)采用聚氯乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝據(jù)聚氯乙烯護(hù)套電力電纜、交聯(lián)聚氯乙烯絕緣粗鋼絲鎧裝據(jù)聚氯乙烯護(hù)套電力電纜；在水平巷道或傾角在45°以下的井巷應(yīng)采用用聚氯乙烯絕緣鋼帶或細(xì)鋼絲鎧裝據(jù)聚氯乙烯護(hù)套電力電纜、交聯(lián)聚氯乙烯絕緣鋼帶或細(xì)鋼絲鎧裝據(jù)

24、聚氯乙烯護(hù)套電力電纜；固定敷設(shè)的低壓電纜應(yīng)采用MVV鎧裝或非鎧裝或?qū)?yīng)電壓等級的移動橡套電纜。非固定敷設(shè)的高低壓電纜，應(yīng)采用符合NT818標(biāo)準(zhǔn)的橡套軟電纜。2、按額定電壓選擇可按照電纜的額定電壓UN不低于敷設(shè)地點電網(wǎng)額定電壓UNs的條件選擇，即 UN UNg 3、電纜截面的選擇一般根據(jù)最大長期工作電流選擇，但是對有些回路，如發(fā)電機、變壓器回路，其年最大負(fù)荷利用小時數(shù)超過5000h，且長度超過20m時，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。（1）按最大長期工作電流選擇電纜長期發(fā)熱的允許電流Ial， 應(yīng)不小于所在回路的最大長期工作電流Imax，即KIalImax （7-40）K=K1×K2×

25、K3式中 Ial一相對于電纜允許溫度和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件下導(dǎo)體長期允許電流；K一綜合修正系數(shù)。K1一溫度修正系數(shù)環(huán)境溫度變化時載流量的校正系數(shù)導(dǎo)電線芯最高允許溫度不同環(huán)境溫度下的載流量校正系數(shù)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熱租率的修正系數(shù)，如表所示土壤熱租率

26、的修正系數(shù)導(dǎo)線截面土壤熱租率，·cm/W6080120160200載流量修正系數(shù)2.5161.061.00.90.830.7725951.081.00.880.800.731202401.091.00.860.780.71K3一空氣中多根并列時修正系數(shù)，如表所示電纜之間的距離并列電纜的數(shù)目12346d1.00.90.850.820.82d1.01.00.980.950.93d1.01.01.00.980.96（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇 IEC287-3-2/1995“電力電纜的線芯截面最佳化”標(biāo)準(zhǔn)，該方法適用于中、低壓電纜線路。根據(jù)我國電網(wǎng)運行情況，如果能全面推行按經(jīng)濟(jì)電流選擇電線、電

27、纜截面的方法，將減少35%42%的線路損耗，經(jīng)濟(jì)意義十分重大。現(xiàn)階段，在電力和建筑電氣工程中推行按經(jīng)濟(jì)電流選擇電纜截面是優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容之一。一般情況下，按溫升選擇的截面與按經(jīng)濟(jì)電流確定的導(dǎo)體截面二者取較大者。特別:經(jīng)濟(jì)壽命變化時，經(jīng)濟(jì)截面變化不大，也就是經(jīng)濟(jì)壽命從30年變成5年，但是總費用僅相差10%，此時經(jīng)濟(jì)截面仍然是合理的。一般高壓電纜（這里指6kV和10kV及以上）和長期使用的電纜，比如進(jìn)線電纜，使用經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇，一般經(jīng)濟(jì)電流密度選擇出來的電纜截面偏大。理論上，經(jīng)濟(jì)電流密度可以使用任何情況下的電纜截面選擇。一般根據(jù)鋼廠的情況，選擇密度為1.52。經(jīng)濟(jì)電流密度可根據(jù)手冊，經(jīng)過電纜規(guī)格

28、、電價和班制來計算決定，經(jīng)驗數(shù)字僅供參考。按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面的方法與按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面的方法相同，即按下式計算： 式中 Sec 電纜的經(jīng)濟(jì)截面 Imax正常運行時長時最大負(fù)荷電流 Jec 根據(jù)電纜的芯線材質(zhì)，查出經(jīng)濟(jì)電流密度經(jīng)濟(jì)電流密度（電工計算手冊168頁）導(dǎo)線種類年最大負(fù)荷利用小時數(shù)3000以下300050005000以上裸銅線和母線3.02.251.75裸鋁線及鋼芯鋁線和母線1.651.150.9銅芯電纜2.52.252.0鋁芯電纜1.921.731.54由于上表的參數(shù)是原電力部制定，目前由于電能損耗價格、送電單位導(dǎo)線費用的變化很大，需要對上述的系數(shù)進(jìn)行修正。修正公式如下

29、：Jec=1000（Kt-KiFjKj+Fz）Ft3Tmax+8760Kkr0 式中 Jec 經(jīng)濟(jì)電流密度 Kt投資利用標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)效果系數(shù)。建議對純收入采用0.10.15，對國民收入采用0.18 0.26； Ki線路的基本折舊率，國家有統(tǒng)一的規(guī)定； Kj基本折舊費年平均扣除系數(shù)，取6.52 6.62； Fz線路的綜合折舊率，國家有統(tǒng)一規(guī)定； Kk計及電暈引起的電能損耗系數(shù)（電暈功率損耗與導(dǎo)線發(fā)熱損耗之比）； R0導(dǎo)線單位電阻；單位電價。按經(jīng)濟(jì)電流密度選出的電纜，還必須按最大長期工作電流校驗。按經(jīng)濟(jì)電流密度選出的電纜，還應(yīng)決定經(jīng)濟(jì)合理的電纜根數(shù)，截面S150mm2時，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)為一根。當(dāng)截面大于1

30、50 mm2時，其經(jīng)濟(jì)根數(shù)可按S/150決定。4、熱穩(wěn)定校驗煤礦安全規(guī)程四百五十三條、四百五十六條均規(guī)定必須校驗電纜的熱穩(wěn)定性。電纜的熱穩(wěn)定性不符合要求，發(fā)生故障后，產(chǎn)生的危害很大應(yīng)驗算電纜的熱穩(wěn)定性。（1）熱穩(wěn)定型一般標(biāo)準(zhǔn)校驗方法電纜導(dǎo)體允許最小截面，由下列公式確定：短路最高允許溫度按120計算 (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交聯(lián)聚乙烯電纜為例計算最大三相短路電流根據(jù)公式：S=I2×tC×102I = S×Ct×102 = 4×71.9×1020.5477×102 = 525.1 A 除電動機饋線回路外，均可取PH。C值確定方式，應(yīng)符合下列規(guī)定：除火電廠310kV廠用電動機饋線外的情況： (E.1.3-2)式中S電纜導(dǎo)體截面(mm2)；例25 mm2J熱功當(dāng)量系數(shù)，取1.0；q電纜導(dǎo)體的單位體積熱容量（J/cm3·），鋁芯取2.48，銅芯取3.4；m短路作

32、用時間內(nèi)電纜導(dǎo)體允許最高溫度（）；取120P短路發(fā)生前的電纜導(dǎo)體最高工作溫度（）；取35H電纜額定負(fù)荷的電纜導(dǎo)體允許最高工作溫度（）；取900電纜所處的環(huán)境溫度最高值（）；取40t短路持續(xù)時間（s）；0.320時電纜導(dǎo)體的電阻溫度系數(shù)（1/），銅芯為0.00393、鋁芯為0.00403；20時電纜導(dǎo)體的電阻系數(shù)（cm2/cm），銅芯為0.0148x10-4、鋁芯為0.031x10-4；計入包含電纜導(dǎo)體充填物熱容影響的校正系數(shù)，對310kV電動機饋電回路，宜取0.93，其它情況可按1；K纜芯導(dǎo)體的交流電阻與直流電阻之比值，可由表E.1.32選取。表E.1.32 K值選擇用表電纜類型635kV擠塑

33、自容式充油導(dǎo)體截面(mm2)95120150185240240400600芯數(shù)單芯1.0021.0031.0041.0061.0101.0031.0111.029多芯1.0031.0061.0081.0091.021 （2）熱穩(wěn)定性簡易校驗方法滿足熱穩(wěn)定要求的最小截面可按下式求得 式中 短路電流穩(wěn)態(tài)值 （A）tdz熱穩(wěn)定計算時間（一般取配電裝置的動作時間0.10.2秒）芯線材料鋁銅芯線絕緣材料短時最高允許溫度120150175200120150175200230250油浸紙75879395120120130165聚氯乙烯6395橡膠7587199100120145交聯(lián)聚乙烯53708

34、780100141 C一熱穩(wěn)定系數(shù)，取值如下表所示以4mm2電纜為例計算熱穩(wěn)定性電流由于電纜的散熱條件差，短暫時間的短路電流通過，均能使電纜芯線的溫度超過其絕緣的短時最高允許溫度，使絕緣損壞或影響其使用壽命，故電纜應(yīng)按照短路電流校驗熱穩(wěn)定性。校驗熱穩(wěn)定性公式如下：Smin=It1C , mm2 供電技術(shù)162頁式中 I三相最大穩(wěn)態(tài)短路電流，A; t1短路電流作用時間，根據(jù)開關(guān)動作時間取0.1s; C熱穩(wěn)定系數(shù)，查表得橡套電纜短時最高允許溫度在150時的熱穩(wěn)定系數(shù)為120。利用上式計算4mm2電纜的熱穩(wěn)定性。 I=SminCt1=4×1200.1=1518 A5、電壓損失校驗正常運行時

35、，電纜的電壓損失應(yīng)不大于額定電壓的5%，（1）計算法即 式中 U%一電壓損失百分?jǐn)?shù)； In 電纜中的負(fù)荷電流，A； Un額定電壓。kV； R0、X0電纜線路的單位長度電阻及電抗，/km; L電纜長度，km； cos、sin、tg功率因數(shù)及功率因數(shù)對應(yīng)的正弦、正切值。高壓系統(tǒng)中的電壓損失按全國供用電規(guī)則規(guī)定，在正常情況下不得超過7%，故障狀態(tài)下不得超過10%。電壓損失應(yīng)從地面變電站（所）算起至采區(qū)變電所母線上止。（2）查表法 將計算法的計算公式中的電纜輸送的有功功率單位改為兆瓦，則電壓損失百分?jǐn)?shù)可寫成 U%=K·P·LK每兆瓦公里負(fù)荷矩電纜中的電壓損失百分?jǐn)?shù)，在6kV時，K=

36、2.78（R0+X0 tg）；在10kV時，K=1·（R0+X0 tg）.在不同功率因數(shù)及不同電纜截面的數(shù)值如下表所示P電纜輸送的有功功率MW。L電纜長度，km；第六節(jié) 短路電流計算實例以某礦35 kV變電站為例，最大運行方式為：區(qū)域變電站處于最大運行方式，35kV輸出電線路一路運行，變壓器分裂運行，下井電纜兩路并聯(lián)，異步電機3臺運轉(zhuǎn)。最小運行方式為：區(qū)域變電站處于最小運行方式，35 kV輸電線路一路運行，變壓器分裂運行，下井電纜單回運行，不考慮大容量電動機反饋短路電流。二臺主變壓器，型號均為SF7-8000/35，容量為8000 kVA，阻抗電壓百分?jǐn)?shù)Ud%=7.43%。1、短路電

37、流計算系統(tǒng)圖及等值電路圖k1k26.3kV冶煉廠k9天軌電車k8k7k6k5k4水處理西風(fēng)井付絞主絞380kW800kW44m0.1 km0.12 km2 km0.3 km0.25 km0.6 km0.2 km1.5 km0.23 km1 km0.35 km下井電纜k3k15東風(fēng)井380kW矸山k11壓風(fēng)機250kWk12k13冶煉廠鍋爐房k14圖1 申溝站短路電流計算系統(tǒng)圖32k9k8k7k6k5k4k3k10k11k12k13k14k1S20.92875X174.0312110.0202100.024290.403180.060570.050440.873850.8738120.04031

38、30.3023140.0464150.2016160.201660.1209k1510.633310.7027（最大）（最?。?k2圖2 申溝站等值電路圖短路點的設(shè)置見圖1，短路電流計算系統(tǒng)圖見圖1，等值電路圖見圖2。2、短路電流計算主井絞車電動機，副井絞車電動機、壓風(fēng)機及東風(fēng)井風(fēng)機電動機總?cè)萘砍^規(guī)定值（800 kW及以上），且距6 kV母線距離很近，計算K2點（6.3 kV）短路參數(shù)時考慮附加電源，計算K4點短路參數(shù)時考慮主絞車電動機的影響，其它短路點不考慮附加電源。2.1計算各元件的電抗標(biāo)么值選取基準(zhǔn)容量：Sb=100 MVA選取短路點所在母線的平均電壓為基準(zhǔn)電壓，即：計算K1點，選取V

39、b=37 kV，=1.56 kA計算K2點及其它短路點時，選取Vb=6.3 kV，=9.16 kA37KV母線大運行方式時系統(tǒng)容量158MVA, 小運行方式時系統(tǒng)容量142MVA（注：該參數(shù)由供電處提供）。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變壓器： =0.92875=0.3686電抗器： =0.8738=0.3464電纜線路：=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架空線路： =0.4×4×=4.0312x17= XOL =0.4×4=1.62.2短路電流計算K1點短路：（1）最大運行方式=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）最小運行方式=0.7027=9.6198=×1.56=2.22 kA =2.22 kA=0.866=1.92 kAK2點短路：（1）最大運行方式：=X1*+X3*=0.6333+0.92875=1.5621=X1+X3=0.2514+0.3686=0.62=5.86 kA=64 MVA電動機反饋沖擊電流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）最小運行方式=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點短路：（1）最大運行方式=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）最小運行方式=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點短路：（1）最大運行方式（下井電纜兩并聯(lián)運行）=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）最小運

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點短路：（1）最大運行方式=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電動機反饋沖擊電流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）最小運行方式=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點短路：（1）最大運行方式=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）最小運行方式=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點短路：（1）最大運行方式=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）最小運行方式=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短路參數(shù)計算結(jié)果匯總表運行方式最大運行方式最小備注短路參數(shù) kASK，MVAikr，kAIkr，kA kA短路點K12.461.586.273.741.9235 kV母線K25.866417.398.914.866 kV母線K33.6740.069.365.583.130板井下變電所K45.6862.0215.578.634.724板，主井K55.656214.418.594.699板，副井絞車K64.665111.887.083.939板，西風(fēng)井K75.776314.728.774.795板，水處理K85.7963.214.768.84.827板，無軌電

48、車K91.6418.04.182.491.4223板，冶煉廠K105.7262.414.588.694.756板，東風(fēng)井K114.9153.6412.537.464.119板，矸山K125.6962.1714.518.654.7328板，壓風(fēng)機K135.1956.713.237.894.3341板，冶煉廠K145.6161.2514.318.534.6636板，鍋爐房K153.7641.009.595.723.1729板，電抗器第二章 高壓配電裝置所具有的保護(hù)種類第一節(jié) 過流保護(hù)裝置一、過載保護(hù)：過載是指電動機、變壓器等電氣設(shè)備運行電流超過其額定電流但小于1.5倍額定電流的運行狀態(tài)，此運行狀態(tài)

49、在過電流運行狀態(tài)范圍內(nèi)。若電氣設(shè)備長期過載運行，其繞組溫升將超過允許值而絕緣老化或損壞。過載保護(hù)要求不受電動機短時過載沖擊電流或短路電流的影響而瞬時動作。  井下高壓開關(guān)均應(yīng)投入使用。二、短路保護(hù)：短路保護(hù)是指電氣控制線路中的電器或配線絕緣遭到損壞、負(fù)載短路、接線錯誤時，都將產(chǎn)生短路故障。短路時產(chǎn)生的瞬時故障電流是額定電流的十幾至幾十倍。電氣設(shè)備或配電線路因短路電流產(chǎn)生的強大電動力可能損壞、產(chǎn)生電弧，甚至引起火災(zāi)。短路保護(hù)要求在短路故障產(chǎn)生后的極短時間內(nèi)切斷電源。在每臺開關(guān)均須投入使用。當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生近端短路，電源電壓為零，電流互感器通過四倍額定電流時，其二次電流源繞組能輸

50、出25VA（負(fù)載電阻25），使斷路器可靠分閘。（摘自JB 87391998礦用隔爆型高壓配電裝置）使用范圍：所有開關(guān)必須投入使用。整定方法在后詳述。應(yīng)注意：部分開關(guān)短路保護(hù)裝置帶有小延時，主要是為了躲開配電變壓器或大型電動機在合閘瞬間的勵磁涌流，固定小延時時間為50mS，一般來說變壓器容量在600KvA以上時可投入小延時。若合閘時不發(fā)生誤動作，可不投入小延時。（摘自ZBT11型高開綜合保護(hù)器，上海山源）三、反時限過流保護(hù)：反時限過電流保護(hù)的動作時間是一個變數(shù)，隨短路電流大小而變，短路電流大，動作時間快，短路電流小，動作時間慢，表現(xiàn)為反時限特性。就是說繼電保護(hù)的動作時間與短路電流大小有關(guān)，成反比

51、例關(guān)系。反時限保護(hù)建議投入，能充分發(fā)揮被保護(hù)原件的效益，又不致使元件長時間發(fā)熱而損壞，反時限過電流保護(hù)具有瞬動性和反時限特性，能對故障情況動態(tài)跟隨。特別是電動機具有一定的過載特性，高爆開關(guān)控制電動機時投入使用。上海山源電子電氣科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的ZBT11型高開綜合保護(hù)器有三種反時限曲線選擇，通常輸電線路采用普通反時限特性，而在線路末端短路時電流變化較大的情況下，則采用強反時限特性，當(dāng)線路末端短路時電流變化非常大時，采用極強反時限特性。r1，常用于被保護(hù)線路首末端短路故障電流變化較大的場合。 r2，常用于反映過熱狀況的保護(hù)。（電動機、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、變壓器、電纜、架空線等）（因為發(fā)熱與電流的平方成正比）