專題-煤礦6kV電網(wǎng)過流保護(hù)設(shè)置和整定2

1、煤礦煤礦6kV電網(wǎng)電網(wǎng)過流保護(hù)的設(shè)置與整定過流保護(hù)的設(shè)置與整定 保護(hù)裝置整定：就是根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)的基本要求，確定保護(hù)裝置起動(dòng)值、靈敏系數(shù)、動(dòng)作時(shí)限等過程。 引引 言言 煤礦6kV高壓電網(wǎng)，主要由電纜線路構(gòu)成，采用雙回路干線式結(jié)合放射式的供電方式。對(duì)于各個(gè)局部的放射式供電單元，過流保護(hù)的設(shè)置與整定比較容易，因某一支路發(fā)生過流故障時(shí)，其它非故障支路的電流并不會(huì)增大，甚至還會(huì)降低，所以僅憑電流大小就可以鑒別故障支路，滿足過流保護(hù)系統(tǒng)的選擇性，一般稱為橫向選擇性。 對(duì)于以電纜為主的干線式系統(tǒng)，要滿足過流保護(hù)系統(tǒng)的選擇性，一般稱為縱向選擇性，就比較困難。由于電纜線路始、末兩端的短路電流差別較小，大多數(shù)情

2、況下無延時(shí)的速斷保護(hù)，其整定方法在理論上就不能滿足縱向選擇性的要求，這就是井下高壓電網(wǎng)發(fā)生短路時(shí)，常引起越級(jí)跳閘故障的技術(shù)原因。這一專題主要包括以下五部分內(nèi)容。一、相關(guān)規(guī)程、概念與參數(shù)一、相關(guān)規(guī)程、概念與參數(shù)二、定時(shí)過流保護(hù)二、定時(shí)過流保護(hù)三、電流速斷保護(hù)三、電流速斷保護(hù)四、三段式過流保護(hù)的設(shè)置與整定四、三段式過流保護(hù)的設(shè)置與整定五、過流保護(hù)設(shè)置、整定計(jì)算實(shí)例五、過流保護(hù)設(shè)置、整定計(jì)算實(shí)例 、相關(guān)規(guī)程、概念與參數(shù)、相關(guān)規(guī)程、概念與參數(shù)1、煤礦安全規(guī)程的要求、煤礦安全規(guī)程的要求第455條 井下高壓電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力變壓器的高壓控制設(shè)備，應(yīng)具有短路、過負(fù)荷、接地和欠壓釋放保護(hù)。第456條 井下配電網(wǎng)路（

3、變壓器饋出線路、電動(dòng)機(jī)等）均應(yīng)裝設(shè)過流、短路保護(hù)裝置；必須用該配電網(wǎng)路的最大三相短路電流校驗(yàn)開關(guān)設(shè)備的分?jǐn)嗄芰蛣?dòng)、熱穩(wěn)定性以及電纜的熱穩(wěn)定性。必須正確選擇熔斷器的熔體。必須用最小兩相短路電流校驗(yàn)保護(hù)裝置的可靠動(dòng)作系數(shù)。保護(hù)裝置必須保證配電網(wǎng)路中最大容量的電氣設(shè)備或同時(shí)工作成組的電氣設(shè)備能夠起動(dòng)。 2、基本概念、基本概念 1）過流故障及種類 實(shí)際電流超過容許工作電流的故障叫過流故障，包括短路、過 載和斷相三種類型。井下高、低壓電網(wǎng)，短路只有三相短路和兩相短路兩種類型 2）過流保護(hù)及種類 能在發(fā)生過流故障時(shí)切斷電源的裝置叫過流保護(hù)。 種類包含： 定時(shí)過流保護(hù)；電流速斷保護(hù)，包括瞬時(shí)速斷和限時(shí)速斷

4、；三段式過流保護(hù)等。 其它：電流電壓聯(lián)鎖速斷保護(hù)、功率方向電流保護(hù)、線路縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)、電網(wǎng)距離保護(hù)、電網(wǎng)高頻保護(hù)，基于光纖通訊的架空線路全線速斷保護(hù)等等。 3）最大三相短路電流 在最大運(yùn)行方式下，開關(guān)負(fù)荷側(cè)出口處的三相金屬性短路電流。 金屬性短路：是指短路點(diǎn)過渡阻抗為零的短路。 最大運(yùn)行方式：是指供電電網(wǎng)電源側(cè)運(yùn)行阻抗最小的運(yùn)行方式，此時(shí)短路電流最大。 4）最小兩相短路電流 在最小運(yùn)行方式下，開關(guān)負(fù)荷側(cè)線路末端兩相金屬性短路電流。 最小運(yùn)行方式：是指供電電網(wǎng)電源側(cè)運(yùn)行阻抗最大的運(yùn)行方式，此時(shí)短路電流最小。 5）開關(guān)的分?jǐn)嗄芰?指開關(guān)切斷并熄滅短路電流在接點(diǎn)間所產(chǎn)生的電弧的能力。 6）動(dòng)穩(wěn)定 指

5、電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度在瞬間承受短路時(shí)所產(chǎn)生的最大電動(dòng)力的能力，一般以最大三相短路電流峰值來校驗(yàn)。 7）熱穩(wěn)定 指電氣設(shè)備的絕緣在短時(shí)間內(nèi)（14秒）承受短路電流發(fā)熱沖擊的能力（不被燒壞），一般以設(shè)備的4秒鐘熱穩(wěn)定電流來校驗(yàn)。 8）可靠動(dòng)作系數(shù) 在供電技術(shù)中叫做保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)或靈敏度。它是指保護(hù)裝置對(duì)故障的反應(yīng)能力。靈敏度等于最小兩相短路電流除以保護(hù)裝置的整定電流，要求作為主保護(hù)應(yīng)大于等于1.5，作為后備保護(hù)應(yīng)大于等于1.2。 1）過流繼電器的動(dòng)作電流以電磁式為例，能使繼電器電磁機(jī)構(gòu)吸合的通過繼電器線圈的最小電流。 2）保護(hù)裝置的整定電流根據(jù)保護(hù)整定計(jì)算而確定的保護(hù)裝置的定值門檻電流。 3）過流

6、繼電器的返回電流If使繼電器由吸合轉(zhuǎn)為釋放的通過其線圈的最大電流叫該繼電器的返回電流。 3、有關(guān)參數(shù)、有關(guān)參數(shù) 圖圖21繼電器繼電器的的動(dòng)作電流與返回電流動(dòng)作電流與返回電流通過圖21可以直觀地了解動(dòng)作電流、整定電流和返回電流三者的關(guān)系。逐步增大通過其線圈的電流，當(dāng)電流達(dá)到時(shí)，繼電器吸合（動(dòng)作），顯然，當(dāng)實(shí)際電流大于時(shí)，繼電器將更能保證吸合，所以整定電流一般應(yīng)大于或等于動(dòng)作電流。繼電器吸合后，緩慢降低電流，此時(shí)，繼電器不會(huì)立刻釋放，當(dāng)電流下降低到If時(shí)，繼電器釋放。動(dòng)作電流與返回電流差距的大小決定于繼電器的結(jié)構(gòu)原理，一般用返回系數(shù)來表達(dá)。 4）返回系數(shù)繼電器的返回系數(shù)定義為返回電流與動(dòng)作電流之比

7、，即（21）對(duì)于感應(yīng)式繼電器取0.8，電磁式繼電器取0.85，電子式繼電器取0.850.9，數(shù)字式繼電器可取0.90.95。 5）時(shí)間繼電器的整定時(shí)間根據(jù)保護(hù)系統(tǒng)時(shí)限配合要求而確定的、本級(jí)保護(hù)裝置中時(shí)間繼電器的定值門檻時(shí)間。人為確定的整定時(shí)間應(yīng)在時(shí)間繼電器的延時(shí)時(shí)間范圍之內(nèi)。時(shí)間繼電器：接到動(dòng)作指令后，會(huì)延遲一定的時(shí)間后再動(dòng)作的繼電器。 ffdJ=/KII 6）保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間（全斷電時(shí)間） 包括信號(hào)測(cè)取與處理時(shí)間、時(shí)間繼電器的整定時(shí)間和斷路器的固有跳閘時(shí)間。 1、功能與要求、功能與要求定時(shí)過流保護(hù)常用來保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并利用延時(shí)時(shí)間的不同，滿足縱向選擇性的要求。圖22中，如果在d處發(fā)生短路

8、，則13斷路器上所設(shè)的過流保護(hù)裝置都有可能起動(dòng)，當(dāng)然至少“3”應(yīng)該起動(dòng)，根據(jù)選擇性的要求，希望3號(hào)開關(guān)跳閘，因此，各處保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間（也就是延時(shí)時(shí)間），必須從負(fù)荷側(cè)向電源S的方向逐級(jí)增加一個(gè)時(shí)間級(jí)差t，才能滿足這一要求。延時(shí)級(jí)差一般為0.250.5s ，電磁式繼電器取上限，電子或數(shù)字式繼電器取下限。二、定時(shí)過流保護(hù)二、定時(shí)過流保護(hù) 接通開關(guān)的跳閘回路需要兩個(gè)條件：線路中的電流達(dá)到或超過保護(hù)裝置的整定電流；故障電流的存在時(shí)間達(dá)到保護(hù)裝置的整定時(shí)間。所以當(dāng)d處發(fā)生短路時(shí)，雖然13號(hào)開關(guān)上的保護(hù)都起動(dòng)了，但經(jīng)過0.25s延時(shí)，3號(hào)開關(guān)跳閘斷電，短路電流消失，故1、2號(hào)開關(guān)上的保護(hù)裝置就自行返回，

9、即使各自的延時(shí)時(shí)間達(dá)到，也不會(huì)接通跳閘回路，因而不會(huì)誤跳閘。圖圖22 定時(shí)過流的時(shí)限配合與選擇性定時(shí)過流的時(shí)限配合與選擇性 當(dāng)達(dá)到0.25s時(shí)3號(hào)開關(guān)因故拒動(dòng)，此時(shí)線路中的短路電流繼續(xù)存在，而2號(hào)開關(guān)上的保護(hù)裝置已處于起動(dòng)狀態(tài)，等達(dá)到0.5s時(shí)，2號(hào)開關(guān)跳閘，起后備保護(hù)作用。由于是為下一級(jí)線路的保護(hù)作后備，故稱為遠(yuǎn)后備保護(hù)，如果是為本級(jí)線路其它類型的保護(hù)作后備，則稱為近后備保護(hù)。 1 1）整定原則）整定原則 整定電流應(yīng)躲過正常最大工作電流，其中包括考慮電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和自起動(dòng)等因素造成的影響，這時(shí)保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，即滿足這個(gè)參數(shù)在有的書上叫做尖峰電流，但二者含義是有區(qū)別的。 2 2、整定計(jì)算、整定計(jì)

10、算dzg.maxII 尖峰電流由這樣一個(gè)公式來計(jì)算（22）式中全組設(shè)備中最大電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流；長(zhǎng)時(shí)最大工作電流，可是用計(jì)算電流來等效；最大電動(dòng)機(jī)的額定電流。 線路中產(chǎn)生尖峰電流的條件是：該組用電設(shè)備最大容量的電動(dòng)機(jī)正在起動(dòng)，而其它用電設(shè)備正在滿負(fù)荷運(yùn)行。所以公式中是二者相加，該電流一般能維持幾秒到十幾秒鐘，定時(shí)過流保護(hù)的延時(shí)一般在3秒鐘以內(nèi)，所以該電流會(huì)引起保護(hù)裝置誤動(dòng)，必須躲過。jfqmgmem=IIII（） 整定原則中提到的正常最大工作電流，是另一種情況下的尖峰電流。它是在短路故障切除后，系統(tǒng)母線電壓恢復(fù)，部分電動(dòng)機(jī)自行起動(dòng)所形成的多機(jī)同時(shí)起動(dòng)式尖峰電流，一般會(huì)大于公式（22）所定義的尖峰

11、電流。該電流工程上是采用一個(gè)綜合的、經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為1.53的自起動(dòng)系數(shù)、乘以該線路的計(jì)算電流來確定的。所以有（23）式中線路計(jì)算電流；電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)系數(shù)，由試驗(yàn)或?qū)嶋H運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，可取為1.53 。 g.maxzpjsIK I 另外，正常最大工作電流也要與負(fù)荷計(jì)算中的長(zhǎng)時(shí)最大工作電流相區(qū)別。是由負(fù)荷曲線得出的半小時(shí)平均最大負(fù)荷，它實(shí)際上是用計(jì)算電流來等效的。 繼電器返回電流If也要躲過正常最大工作電流，即（24）這一要求主要是考慮定時(shí)過流保護(hù)一般還要作為下一級(jí)過流保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。 fg.maxII 圖圖2 23 電動(dòng)機(jī)群自起動(dòng)產(chǎn)生最大正常工作電流電動(dòng)機(jī)群自起動(dòng)產(chǎn)生最大正常工作電流 2 2）整定公式

12、）整定公式我們假設(shè)保護(hù)裝置接線系數(shù)為1，電流互感器的變比也為1，由于繼電器的返回電流小于其動(dòng)作電流，而繼電器調(diào)整好以后，動(dòng)作電流就等于整定電流，所以只要返回電流能躲過最大正常工作電流，則整定電流也沒有問題，即有上式右邊再乘以1.151.25的繼電保護(hù)可靠性系數(shù)后就可以劃等號(hào)了，即 （25） ffdzg.max=IK IIffdzg.max=KIK IK I 據(jù)公式（23）、（ 25）可以得出保護(hù)裝置的整定電流計(jì)算式: （26）需要注意，該整定值在電力系統(tǒng)中叫做一次整定電流，再考慮保護(hù)裝置的接線系數(shù)和電流互感器的變比，可以計(jì)算出保護(hù)繼電器的整定電流，一般稱為二次整定電流。在實(shí)際的生產(chǎn)礦井中，公式

13、（26）中的整定電流，一般用長(zhǎng)時(shí)最大工作電流來代替計(jì)算電流。 zpg.maxdzjsff=KKK KK IIIKK3、靈敏度校驗(yàn)、靈敏度校驗(yàn)式中被保護(hù)線段末端最小兩相短路電流；保護(hù)裝置的整定電流；保護(hù)裝置的靈敏度，對(duì)于主保護(hù)，要求KL1.5；作為后備保護(hù)時(shí)，要求KL1.2。 ( 2 )d.mindzLIKI（27)d.minI（2） 階梯原則的原理是利用延時(shí)時(shí)限的不同拉開各級(jí)開關(guān)的跳閘時(shí)間，保證保護(hù)系統(tǒng)的縱向選擇性。具體作法是：從負(fù)荷側(cè)指向電源側(cè)，每增加一級(jí)線路，就增加一個(gè)0.250.5s的時(shí)間級(jí)差。定時(shí)過流保護(hù)的缺點(diǎn)是：越靠近電源的開關(guān)，其延時(shí)時(shí)間越長(zhǎng)，而此處發(fā)生短路時(shí)的短路電流卻越大，不能

14、滿足快速性的要求，因而在煤礦井下高壓干線式供電系統(tǒng)中不適合作主保護(hù)。4、時(shí)限配合階梯原則、時(shí)限配合階梯原則 電流速斷分無時(shí)限和有時(shí)限兩種，無時(shí)限的叫瞬時(shí)速斷，沒有延時(shí)環(huán)節(jié)，動(dòng)作時(shí)間僅為保護(hù)裝置和開關(guān)本身的固有動(dòng)作時(shí)間，新型開關(guān)常在0.1s以內(nèi)；有時(shí)限的叫限時(shí)速斷，一般各級(jí)都設(shè)0.250.5s的延時(shí)。三、電流速斷保護(hù)三、電流速斷保護(hù) 1）特點(diǎn)與整定公式）特點(diǎn)與整定公式 1、瞬時(shí)速斷保護(hù)、瞬時(shí)速斷保護(hù) 瞬時(shí)速斷的特點(diǎn)是用提高整定電流的方法來達(dá)到系統(tǒng)的縱向選擇性，避免發(fā)生越級(jí)跳閘。在圖24中，兩級(jí)線路都設(shè)有瞬時(shí)速斷保護(hù)，曲線1、2表示在最大和最小運(yùn)行方式下，三相短路電流、兩相短路電流與線路長(zhǎng)度L，也

15、就是短路點(diǎn)位置的關(guān)系，靠近電源的第一級(jí)1QF按躲過被保護(hù)線路末端的最大三相短路電流 來整定，即 （28)式中 被保護(hù)線路L1末端的最大三相短路電流； KK 保護(hù)可靠系數(shù)，一般取1.21.3。d2.maxI（3）dz.1kd2.max=IK I（3） 同樣方法，第二級(jí)2QF的整定電流為（29） 這種整定方法，可以滿足保護(hù)系統(tǒng)的縱向選擇性。在圖24中，當(dāng)在第二級(jí)線路開關(guān)出口處發(fā)生最大三相短路故障時(shí)，其短路電流雖然就等于 ，但也比小，所以不會(huì)發(fā)生越級(jí)跳閘。 圖圖2 24 瞬時(shí)速斷的整定與選擇性瞬時(shí)速斷的整定與選擇性dz.2kd3.max=IK I（3） 瞬時(shí)速斷按保護(hù)全長(zhǎng)來校驗(yàn)靈敏度是不現(xiàn)實(shí)的，理論

16、上這種保護(hù)的靈敏度就小于1，架空線路也不例外，所以只能用保護(hù)范圍的長(zhǎng)短來評(píng)價(jià)它的動(dòng)作可靠性。 在圖24中，第一級(jí)的整定電流Idz.1是一個(gè)固定值，如直線3所示，它與曲線1、2分別相交于M和N兩點(diǎn)，顯然，這兩點(diǎn)以右的線路，其短路電流小于整定電流值，這就是瞬時(shí)速斷的保護(hù)死區(qū)。圖中LM是它的最大保護(hù)范圍，LN是它的最小保護(hù)范圍，一般要求LN不小于本線路全長(zhǎng)的1520 。2）瞬時(shí)速斷的保護(hù)范圍）瞬時(shí)速斷的保護(hù)范圍 最小保護(hù)范圍LN的計(jì)算公式如下：式中保護(hù)安裝處的平均線電壓，6.310.5kV；保護(hù)區(qū)最小長(zhǎng)度，km；最小運(yùn)行方式下歸算到保護(hù)安裝處的系統(tǒng)電抗，； ps.max0dz.11kmx2NULI（

17、-X） （ 2-10） 1）定義與特點(diǎn)）定義與特點(diǎn)帶有短延時(shí)（0.250.5s）的速斷保護(hù)就叫做限時(shí)速斷。特點(diǎn)：帶有短延時(shí)，可保護(hù)線路全長(zhǎng)，既能滿足選擇性的要求，又有一定的快速性。2）限時(shí)速斷與瞬時(shí)速斷保護(hù)的配合分析）限時(shí)速斷與瞬時(shí)速斷保護(hù)的配合分析在圖25中，前、后兩級(jí)線路都設(shè)置了瞬時(shí)速斷和限時(shí)速斷兩段式保護(hù)，圖中的曲線表示流過各保護(hù)裝置的最大三相短路電流與線路長(zhǎng)度L的關(guān)系，顯然，越靠近線路末端，短路電流就越小。2、限時(shí)速斷保護(hù)、限時(shí)速斷保護(hù) 圖 25 限時(shí)速斷與瞬時(shí)速斷保護(hù)的配合 圖中前、后兩級(jí)瞬時(shí)速斷的整定電流分別為Idz.1和Idz.2，由于它們分別按躲過各自的保護(hù)范圍末端的最大三相短

18、路電流整定，所以，保護(hù)動(dòng)作的選擇性沒有問題。 增設(shè)了限時(shí)速斷以后，為了保護(hù)線路的全長(zhǎng)，前一級(jí)的限時(shí)速斷保護(hù)范圍必須延深到后一級(jí)的首端部分，所以整定電流值應(yīng)比本級(jí)瞬時(shí)速斷有所降低，但它的整定電流決不能低于后一級(jí)瞬時(shí)速斷的整定電流值Idz.2。 假如前一級(jí)限時(shí)速斷的整定電流Idz.1Idz.2，則它與曲線的交點(diǎn)Q將落在N點(diǎn)以右，也就是在后一級(jí)瞬時(shí)速斷的保護(hù)死區(qū)內(nèi)。這樣，如果在N點(diǎn)以右發(fā)生短路，那后一級(jí)的瞬時(shí)速斷不動(dòng)作，而前、后兩級(jí)的限時(shí)速斷將延時(shí)0.25s后同時(shí)跳閘，使保護(hù)裝置失去選擇性。所以，前一級(jí)限時(shí)速斷的整定電流Idz.1，必須大于后一級(jí)瞬時(shí)速斷的整定電流Idz.2。 3）整定公式）整定公式

19、 （211） 經(jīng)過整定配合后，前一級(jí)的限時(shí)速斷與后一級(jí)的瞬時(shí)速斷，在保護(hù)范圍上仍可能有一定的重迭區(qū)，如GQ段。當(dāng)在GQ段發(fā)生短路時(shí)，三相短路電流大于Idz.1和Idz.2，所以此時(shí)這兩種保護(hù)都會(huì)起動(dòng)，但因?yàn)榍耙患?jí)的限時(shí)速斷是延時(shí)動(dòng)作，而下一級(jí)是無延時(shí)的瞬時(shí)速斷，所以還是下一級(jí)的瞬時(shí)速斷先行動(dòng)作，不會(huì)發(fā)生越級(jí)跳閘。 同理，下一級(jí)的限時(shí)速斷2也要與再下一級(jí)的瞬時(shí)速斷3進(jìn)行整定配合，而各級(jí)限時(shí)速斷之間并不需要時(shí)限上的配合，都是延時(shí)0.250.5s，因?yàn)樗鼈冎g的選擇性也是靠動(dòng)作電流來保證的，各級(jí)限時(shí)速斷的動(dòng)作電流都比下一級(jí)的瞬時(shí)速斷大1020，確保既能保護(hù)線路全長(zhǎng)，又不會(huì)發(fā)生越級(jí)跳閘。dz.1dz.

20、2dz.2=1.11.2KIK II4）靈敏度校驗(yàn)）靈敏度校驗(yàn) 2.min.1.25 1.5dLdzIKI 限時(shí)速斷作為主保護(hù)，一般要求靈敏度不小于1.5，最低靈敏度要求為1.25，但作為下一級(jí)限時(shí)速斷的遠(yuǎn)后備保護(hù)時(shí)，可降為1.15。 四、三段式過流保護(hù)的設(shè)置與配合四、三段式過流保護(hù)的設(shè)置與配合1、組成與特點(diǎn)、組成與特點(diǎn) 由第段瞬時(shí)速斷、第段限時(shí)速斷、第段定時(shí)過流所組成的組合式過流保護(hù)叫三段式過流保護(hù)。三段式過流保護(hù)的設(shè)置，進(jìn)一步提高了過流保護(hù)系統(tǒng)的全面性和可靠性。 特點(diǎn)：有縱向選擇性，保護(hù)范圍沒有死區(qū)，對(duì)各種情況下的短路故障都有較高的靈敏度，對(duì)于線路首端和中前部的短路有較好的快速性，保護(hù)系統(tǒng)

21、設(shè)置與整定較復(fù)雜。 在圖26中，兩級(jí)線路上都設(shè)有三段式過流保護(hù)：2、兩級(jí)三段式過流保護(hù)之間的配合分析、兩級(jí)三段式過流保護(hù)之間的配合分析圖圖2 26 兩級(jí)三段式過流保護(hù)的配合兩級(jí)三段式過流保護(hù)的配合 （1）第段：瞬時(shí)速斷“1”保護(hù)（第1級(jí)線路上所設(shè)的第段保護(hù)） 保護(hù)范圍為線路L1的前部（1520L1）；整定電流按躲過線路末端最大三相短路電流確定；動(dòng)作時(shí)間為繼電器和開關(guān)的固有動(dòng)作時(shí)間：0.1s。該級(jí)瞬時(shí)速斷不必與下一級(jí)的任何一段（種）保護(hù)配合，滿足選擇性要求。 （2）第段：限時(shí)速斷“1”保護(hù)（第1級(jí)線路上所設(shè)的第段保護(hù)） 作為主保護(hù)，保護(hù)范圍包括線路L1的全長(zhǎng)與線路L2的前部；整定電流應(yīng)大于下一級(jí)

22、瞬時(shí)速斷的整定電流；各級(jí)限時(shí)速斷之間不需時(shí)限配合，可都整定為0.250.5s ；保護(hù)靈敏度用線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)。1）線路）線路L1所設(shè)各段保護(hù)所設(shè)各段保護(hù) （3）第段：定時(shí)過流“1”保護(hù)（第1級(jí)線路上所設(shè)的第段保護(hù)） 作為后備保護(hù)，保護(hù)范圍包括線路L1的全長(zhǎng)（近后備），并可作線路L2的遠(yuǎn)后備保護(hù)；整定電流按返回電流應(yīng)躲過線路正常最大工作電流確定；靠階梯時(shí)限來保證各級(jí)之間的縱向選擇性；保護(hù)靈敏度按用線路末端最小兩相短路電流校驗(yàn)。 第2級(jí)線路L2上所設(shè)的、各段保護(hù)，其保護(hù)范圍、整定配合、時(shí)限設(shè)定、靈敏度校驗(yàn)等，與第1級(jí)線路類似，一般是與下一級(jí)配合較多，故針對(duì)具體的縱向多級(jí)干線式供電系統(tǒng)，

23、當(dāng)上級(jí)供電部門電源與線路過流保護(hù)的設(shè)置整定計(jì)算已完成、本供電系統(tǒng)過流保護(hù)方案已初步確定后，具體的整定計(jì)算應(yīng)從供電末端開始。 三段式過流保護(hù)是目前35kV及以下高壓電網(wǎng)相間短路保護(hù)的主要方式。針對(duì)不同的情況，也可以靈活設(shè)置與整定。例如，對(duì)于線路-變壓器組的供電系統(tǒng)，可只用、構(gòu)成兩段式保護(hù)，并讓瞬時(shí)速斷作主保護(hù)；又如，對(duì)于井下干線式高壓電纜線路，設(shè)置瞬時(shí)速斷其保護(hù)范圍基本為零，此時(shí)可以只設(shè)置、兩段式保護(hù)，并讓限時(shí)速斷作主保護(hù)。2）線路）線路L2所設(shè)各段保護(hù)所設(shè)各段保護(hù) 五、過流保護(hù)設(shè)置、整定計(jì)算實(shí)例五、過流保護(hù)設(shè)置、整定計(jì)算實(shí)例例某6kV干線式供電系統(tǒng)如圖27所示。有關(guān)已知參數(shù)如下。（1）系統(tǒng)阻抗

24、：最大運(yùn)行方式下：最小運(yùn)行方式下：（2）各級(jí)線路參數(shù)L1：LGJ240，2.6km ；L2：MYJV150，1.0km ；L3：MYJV1201.5km （3）各級(jí)線路正常最大工作電流（非長(zhǎng)時(shí)最大工作電流） s.min=0.423Xs.m ax=0.583Xg1.maxg2.maxg3.max=900(A);=800(A);=650(A).III 圖圖27 三級(jí)干線式供電系統(tǒng)過流保護(hù)整定三級(jí)干線式供電系統(tǒng)過流保護(hù)整定 （4）上級(jí)35kV變電所主變壓器容量為10000kVA，電壓比為356.3kV，主變壓器高壓側(cè)設(shè)置有差動(dòng)保護(hù)和定時(shí)過流保護(hù)，定時(shí)過流保護(hù)的整定電流為1800A（折算到6.3kV側(cè)

25、），整定時(shí)限為1.5s 。變電所為該礦供電的出線開關(guān)之一是1QF。 在各級(jí)線路出線開關(guān)1QF、2QF、3QF內(nèi)均可設(shè)置微機(jī)數(shù)字型三段式過流保護(hù)，試對(duì)該系統(tǒng)的過流保護(hù)作設(shè)置與整定計(jì)算。 解解 1、系統(tǒng)短路計(jì)算、系統(tǒng)短路計(jì)算1）各級(jí)線路阻抗計(jì)算）各級(jí)線路阻抗計(jì)算由電工手冊(cè)查得各級(jí)線路每公里電阻、電抗為：各級(jí)線路阻抗010203=0.32/ km=0.06/ km=0.06/ km.XXX，010203=0.13/ km=0.137/ km=0.172/ kmR，R，R；10111011L =0.322.6=0.832=RL =0.132.6=0.338LLXX， R；20222022L =0.06

26、1.0=0.06=RL =0.1371.0=0.137LLXX， R；30333033L =0.061.5=0.09=RL =0.1721.5=0.258.LLXX， Rd1.maxd1.maxs.mins.min6.36.3=8.6(kA),=5.4(kA)1.732 0.43222 0.58333PPUUIIXX（3）（2）2）各點(diǎn)短路電流計(jì)算（）各點(diǎn)短路電流計(jì)算（ 、 ）（1）點(diǎn) d.maxI（3）d.minI（2）（2）點(diǎn) d2.max2222s.min116.3=2.80(kA)31.7320.4320.8320.338PLLUIXXR（3）d2.min2222s.max116.3=

27、2.17(kA)220.58330.8320.338PLLUIXXR（3）同理同理（3）點(diǎn) d3.max226.3=2.60(kA)1.7320.4320.8320.06(0.3380.137)I（3）d3.min226.32.03(kA)20.58330.8320.06(0.3380.137)I（3）（4）點(diǎn) d4.max226.3=2.30(kA)1.7320.4320.8320.060.09(0.3380.1370.258)I（3）d4.min226.31.82(kA)20.58330.8320.060.09(0.3380.1370.258)I（3）2、總體設(shè)置分析、總體設(shè)置分析 在圖2

28、7中，對(duì)于線路L1，因是架空線路且有2.6km長(zhǎng)，所以在1QF上可設(shè)置三段式過流保護(hù)，但限時(shí)速斷若按前面講的常規(guī)方法整定，則靈敏度在理論上就可能不合格。 對(duì)于線路L2，因是電纜且只有1km長(zhǎng)，若在2QF上設(shè)置瞬時(shí)速斷并按正規(guī)方法整定，其保護(hù)范圍必為零。因?yàn)樗炊氵^線路L2末端最大三相短路電流來整定，該電流前面已算出為2.60kA，即使是乘以較小的1.15的可靠性系數(shù)也等于2.97kA，該值大于線路L2首端的最大三相短路電流2.8kA，使得保護(hù)范圍為零。 這就是電纜線路若設(shè)置瞬時(shí)速斷，其保護(hù)范圍在大部分情況下為零的理論原因。所以只能設(shè)置限時(shí)速斷加定時(shí)過流兩段式保護(hù)，由于無法設(shè)置瞬時(shí)速斷，造成1Q

29、F中限時(shí)速斷不能按常規(guī)方法整定。此外，1QF上的定時(shí)過流可作為2QF上兩段式保護(hù)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。 對(duì)于線路L3，因是電纜線路而且是高壓終端負(fù)荷，故可以不設(shè)限時(shí)速斷，而設(shè)置瞬時(shí)速斷加定時(shí)過流兩段式保護(hù)；但瞬時(shí)速斷應(yīng)作主保護(hù)并保護(hù)全長(zhǎng)，所以不能按常規(guī)方法整定。定時(shí)過流為近后備保護(hù)和可能的低壓電網(wǎng)的遠(yuǎn)后備保護(hù)。同樣，2QF上的定時(shí)過流，除作為本級(jí)的近后備保護(hù)外，還應(yīng)該滿足3QF上兩段式保護(hù)遠(yuǎn)后備保護(hù)的要求。3、3QF上過流保護(hù)整定分析計(jì)算上過流保護(hù)整定分析計(jì)算 前已分析，在3QF上可設(shè)置瞬時(shí)速斷加定時(shí)過流兩段式保護(hù)。1）定時(shí)過流（）定時(shí)過流（3）（1）整定電流按躲過線路L3上正常最大工作電流，并考慮返

30、回系數(shù)整定。 （一次，考慮接線系數(shù)和電流互感器變比可算出二次，即繼電器整定電流。） （2）靈敏度 合格 （3）整定時(shí)限考慮要比瞬時(shí)速斷多一個(gè)時(shí)限級(jí)差，故定為：t3=0.25s 24.minL.3.31.822.21.50.82ddzIKI3.maxdz.33.js1.20.650.82(kA)0.95kzpkgffK KK IIIKK2）瞬時(shí)速斷（）瞬時(shí)速斷（3） 作為主保護(hù)，保護(hù)全長(zhǎng)，只要線路L3末端發(fā)生最小兩相短路時(shí)它能可靠動(dòng)作就行了，所以可先設(shè)定一個(gè)大于等于1.5的靈敏度，再用靈敏度校驗(yàn)公式反算出整定值，這種方法，可稱之為“逆向整定”，但要注意一點(diǎn)，該整定值必須大于同級(jí)定時(shí)過流的整定值。

31、初定靈敏度為1.65，據(jù)靈敏度校驗(yàn)公式可得整定電流為： 1.1kA大于0.82kA合格，靈敏度為1.65合格(2)4.mindz.3.31.821.1(kA)1.65dLIIK4、2QF上過流保護(hù)整定分析計(jì)算上過流保護(hù)整定分析計(jì)算 在2QF上若設(shè)瞬時(shí)速斷，同樣因線路L2兩端短路電流差別過小而使保護(hù)范圍為零，所以考慮設(shè)置限時(shí)速斷加定時(shí)過流兩段式保護(hù)。限時(shí)速斷為主保護(hù)，延時(shí)整定時(shí)間定為0.25s，定時(shí)過流因要與下一級(jí)3QF上的定時(shí)過流配合，延時(shí)整定時(shí)間應(yīng)多一個(gè)級(jí)差，即確定為0.5s。1）定時(shí)過流（）定時(shí)過流（2）（1）整定電流按躲過線路L2上正常最大工作電流，并考慮返回系數(shù)整定。 2.maxdz.

32、21.20.81.0(kA)0.95kgfK IIK（2）靈敏度 合格 （3）遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度 合格 （4）整定時(shí)限 (2)3.minL.2.22.032.01.51ddzIKI(2)4.min.2.21.821.81.21dLdzIKI23tt+ t=0.25+0.25=05s2）限時(shí)速斷（）限時(shí)速斷（2）（1）整定電流 該級(jí)限時(shí)速斷的整定電流，按正規(guī)方法必須躲過下一級(jí)瞬時(shí)速斷的整定電流，即使可靠性系數(shù)取最低值1.1，也有該值比d3點(diǎn)的最大三相短路電流2.60kA還大，所以保護(hù)全長(zhǎng)是不可能的。由于下一級(jí)的瞬時(shí)速斷已采用逆向整定法確定為1.1kA，所以可以根據(jù)同樣的原則，按躲過1.1kA來整定

33、本級(jí)的限時(shí)速斷。 1.32kA比正規(guī)整定的2.78kA有大幅度的降低，但仍大于本級(jí)定時(shí)過流的整定值1kA。2dz.2dz.3d4.max=1.12.30=2.78 kAKKKIK IK K I（3）（）dz.2dz.31.21.1=1.32kAKIK I（）（2）靈敏度 合格當(dāng)然，該級(jí)限時(shí)速斷的整定電流也可以用逆向整定法來確定。（3）整定時(shí)限 t2=0.25s需要注意，雖然該級(jí)限時(shí)速斷的整定值降低了，但仍可以保證前、后級(jí)保護(hù)之間的選擇性配合。我們?cè)倏磮D27，當(dāng)在線路L3上發(fā)生短路時(shí)，其最小兩相短路電流為1.82kA，此值既大于3QF上瞬時(shí)速斷的整定值1.1kA，也大于2QF上限時(shí)速斷的整定值1

34、.32kA，所以兩級(jí)速斷保護(hù)都會(huì)起動(dòng)，但3QF上的瞬時(shí)速斷因無延時(shí)而先動(dòng)作跳閘，此后2QF上的限時(shí)速斷則自動(dòng)返回，不會(huì)發(fā)生越級(jí)跳閘(2)3.minL.2.22.031.541.51.32ddzIKI5、1QF上過流保護(hù)整定分析計(jì)算上過流保護(hù)整定分析計(jì)算按前面的系統(tǒng)分析設(shè)置常規(guī)的三段式過流保護(hù)。1）定時(shí)過流（）定時(shí)過流（1）（1）整定電流小于上一級(jí)35kV主變壓器定時(shí)過流的整定值1800A，合格。（2）靈敏度 合格。（3）遠(yuǎn)后備保護(hù)靈敏度 合格（4）整定時(shí)限 t1=t2+t=0.5+0.25=0.75s 小于1.5s 合格(2).minL.1.12.171.91.51.14ddzIKI(2)3.

35、min.1.12.031.81.21.14dLdzIKI1.maxdz.11.20.91.14(kA)0.95kgfK IIK2）限時(shí)速斷（）限時(shí)速斷（1）（1）整定電流同理，若按正規(guī)方法整定，靈敏度肯定不合格，所以也按逆向整定法來處理: 1.45kA大于1.14kA合格，靈敏度為1.5合格。d2.mindz.1.12.171.45(kA)1.5LIIK（2）（2）整定時(shí)限為了保證各級(jí)主保護(hù)之間的選擇性，它應(yīng)比下一級(jí)主保護(hù)多一個(gè)時(shí)限級(jí)差。 小于0.75s合格。 這樣的設(shè)置在理論上已經(jīng)超出了前面講的限時(shí)速斷的正規(guī)含義，成為變相的定時(shí)過流了，但確實(shí)能解決實(shí)際問題。當(dāng)干線級(jí)數(shù)達(dá)到5級(jí)及以上時(shí)，保護(hù)的

36、快速性就要受影響。12tt+ t=0.25+0.25=05s3 3）瞬時(shí)速斷（）瞬時(shí)速斷（11）（1）整定電流 所保護(hù)的線路L1是架空線，有2.6km長(zhǎng)，其始、末兩端的短路電流差距較大，因此可以按前面講的正規(guī)方法一試，即按躲過線路末端最大三相短路電流來整定。（2）最小保護(hù)范圍校驗(yàn)，按公式（210）pNs.max0dz.1116.3=(0.5833)0.99(km)x20.32 23.5ULI（-X）(3)dz.12.m ax=1.252.83.5(kA)KdIK I10.99%38%20%2.6NLL合格 6、整定計(jì)算結(jié)果匯總與分析、整定計(jì)算結(jié)果匯總與分析 該例的設(shè)置整定計(jì)算結(jié)果匯總列于表21

37、中。表表21 三級(jí)干線式電網(wǎng)過流保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果表三級(jí)干線式電網(wǎng)過流保護(hù)整定計(jì)算結(jié)果表 由解題過程和結(jié)果可以看出，凡是以由解題過程和結(jié)果可以看出，凡是以6kV電纜為主所構(gòu)成的干線電纜為主所構(gòu)成的干線式電網(wǎng)，尤其是式電網(wǎng)，尤其是35kV變電所設(shè)于本礦工業(yè)廣場(chǎng)的變電所設(shè)于本礦工業(yè)廣場(chǎng)的6kV配電網(wǎng)，完全配電網(wǎng)，完全應(yīng)用電力系統(tǒng)正規(guī)的三段式過流保護(hù)在理論上就是行不通的，選擇應(yīng)用電力系統(tǒng)正規(guī)的三段式過流保護(hù)在理論上就是行不通的，選擇性和快速性都沒有保證。為了應(yīng)對(duì)煤礦的特殊情況，可以在正規(guī)的性和快速性都沒有保證。為了應(yīng)對(duì)煤礦的特殊情況，可以在正規(guī)的框架下作一些變通，對(duì)解決實(shí)際問題有一定的應(yīng)用價(jià)值。但這些

38、方框架下作一些變通，對(duì)解決實(shí)際問題有一定的應(yīng)用價(jià)值。但這些方法和變通措施，當(dāng)電網(wǎng)干線級(jí)數(shù)較多時(shí)，應(yīng)用就比較困難，對(duì)保護(hù)法和變通措施，當(dāng)電網(wǎng)干線級(jí)數(shù)較多時(shí)，應(yīng)用就比較困難，對(duì)保護(hù)性能也會(huì)有較大的影響。性能也會(huì)有較大的影響。 從系統(tǒng)保護(hù)的要求來講，從系統(tǒng)保護(hù)的要求來講，6kV電網(wǎng)的保護(hù)設(shè)置與整定，還要與電網(wǎng)的保護(hù)設(shè)置與整定，還要與35kV的最后一級(jí)、低壓的最后一級(jí)、低壓6601140V的第一級(jí)的保護(hù)相配合，這使的第一級(jí)的保護(hù)相配合，這使得在煤礦的特殊條件下，大多數(shù)情況無法得到滿意的設(shè)置方案和整得在煤礦的特殊條件下，大多數(shù)情況無法得到滿意的設(shè)置方案和整定值。這一長(zhǎng)期存在的技術(shù)難題，目前正在從兩個(gè)方向

39、著手研究，定值。這一長(zhǎng)期存在的技術(shù)難題，目前正在從兩個(gè)方向著手研究，以期獲得實(shí)用的解決方案。以期獲得實(shí)用的解決方案。（1）簡(jiǎn)化供電系統(tǒng)，盡量減少干線級(jí)數(shù)，最好降到三級(jí)以內(nèi)。）簡(jiǎn)化供電系統(tǒng)，盡量減少干線級(jí)數(shù)，最好降到三級(jí)以內(nèi)。例如，采用多回路相對(duì)獨(dú)立的例如，采用多回路相對(duì)獨(dú)立的6kV下井電纜直通到底的供電方案，下井電纜直通到底的供電方案，可實(shí)現(xiàn)從可實(shí)現(xiàn)從6kV下井電纜開始，到井下任何一個(gè)高壓終端負(fù)荷，均不下井電纜開始，到井下任何一個(gè)高壓終端負(fù)荷，均不超過三級(jí)線路和三級(jí)控制開關(guān)的供電網(wǎng)架，從而為過流保護(hù)系統(tǒng)的超過三級(jí)線路和三級(jí)控制開關(guān)的供電網(wǎng)架，從而為過流保護(hù)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)置和整定計(jì)算提供了較好的條件。優(yōu)化設(shè)置和整定計(jì)算提供了較好的條件。（2）研究尋求新的保護(hù)方法和原理。目前正在研究或提出的方）研究尋求新的保護(hù)方法和原理。目前正在研究或提出的方案有以下幾種。案有以下幾種。 電氣聯(lián)鎖式選擇性過流保護(hù)系統(tǒng)電氣聯(lián)鎖式選擇性過流保護(hù)系統(tǒng) 線路縱聯(lián)差動(dòng)選擇性過流保護(hù)系統(tǒng)線路縱聯(lián)差動(dòng)選擇性過流保護(hù)系統(tǒng) 基于微機(jī)通信的選擇性過流保護(hù)系統(tǒng)基于微機(jī)通信的選擇性過流保護(hù)系統(tǒng) 基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信的選擇性過流保護(hù)系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通信的選擇性過流保護(hù)系統(tǒng)小小 結(jié)結(jié)1、根據(jù)煤礦安全規(guī)程的相關(guān)要求