礦井供電系統(tǒng)繼電保護整定計算技術(shù)規(guī)范解析

礦井供電系統(tǒng)繼電保護整定計算技術(shù)標準術(shù)語與定義進線開關(guān)：指變電所進線開關(guān)。出線開關(guān)：指變電所饋出干線開關(guān)。負荷開關(guān)：指直接掌握電動機、變壓器的高壓開關(guān)。母聯(lián)開關(guān)：指變電所高壓母線分段開關(guān)。協(xié)作能協(xié)作，即滿足選擇性要求。保護范圍無法協(xié)作的狀況。均不能協(xié)作，即無法滿足選擇性要求。時間級差時間，能確保保護協(xié)作關(guān)系的最小時間。總則中應(yīng)遵守的根本原則。各級電網(wǎng)之間繼電保護的運行整定，應(yīng)以保證電網(wǎng)全局的安全穩(wěn)定運行為根本目標。電網(wǎng)繼電保護的整定應(yīng)滿足速動性、取舍，優(yōu)先考慮靈敏性，并執(zhí)行如下原則：礦井電網(wǎng)聽從礦區(qū)電網(wǎng)；下一級電網(wǎng)聽從上一級電網(wǎng)；的前提下，自行確定局部供電的繼電保護整定；上級電網(wǎng)在運行方式和繼電保護整定滿足的條件下，應(yīng)合理；保證重要負荷供電。上、下級繼電保護之間的整定，一般應(yīng)遵循逐級協(xié)作的原路或元件的繼電保護整定值必需在靈敏度和動作時間上均與上協(xié)作方式。電流速斷保護應(yīng)校核被保護線路出口短路的靈敏系數(shù)，在10.5～0.7s，可不設(shè)瞬時電流速斷保護。各變電所出線開關(guān)定時限過流保護動作時限設(shè)置，與上下開關(guān)過電流保護時限不超過0.7s。假設(shè)按逐級協(xié)作的原則使地面將某些不帶重要負荷的中間變電所按T接方式或不協(xié)作〔即進出線開關(guān)設(shè)為同一時限。將同級干線兩端開關(guān)過流保護動作時限設(shè)為同一時間。短地面變電所進線開關(guān)過電流保護動作時間。氣設(shè)備或同時工作成組的電氣設(shè)備能夠起動。線保護均不宜承受此方式。上下級線路過電流保護及接地保護，動作時間協(xié)作級差取0.23s必需用最小兩相短路電流校驗定時限過電流保護裝置的K

≥1.5；作為遠后備保護時，取相鄰下級線路末端最L

＞1.2。L1s。高壓供電線路短路后備保護承受遠后備方式。套可切換的定值。10%。電纜線路所裝設(shè)過負荷保護宜帶時限動作于信號。井下向多處供電的單電源終端線路承受經(jīng)高壓配電裝置T所負荷開關(guān)整定。必需裝設(shè)有選擇性的動作于跳閘的單相接地保護裝置。地面變電所各饋線接地保護動作于信號。井下變電所高壓饋出線的單相接地保護裝置應(yīng)作用于信號；當(dāng)單相接地故障危及人身、設(shè)備及供配電系統(tǒng)安全時，保護0.23s井下各高壓電機及動力變壓器接地保護動作于瞬時跳閘。接地保護裝置的要求。繼電保護對礦井供電系統(tǒng)構(gòu)造的要求綜合考慮：礦井電源應(yīng)承受分列運行方式。地面變電所母線接線及運行方式相適應(yīng)。高壓母線應(yīng)承受單母線分段接線方式，并應(yīng)設(shè)置分段聯(lián)絡(luò)開關(guān)，正常狀況下分列運行，且高壓母線分段數(shù)應(yīng)與下井電纜回路數(shù)相協(xié)調(diào)。2由采區(qū)變電所向移動變電站供電的單回電纜供電線路，宜T應(yīng)共用電源電纜。盡量避開多級短線路分段串聯(lián)供電的接線方式。繼電保護配置的根本原則礦井3-10kV供電干線保護過負荷保護及防止單相接地的高壓接地保護。相間短路設(shè)兩段式電流保護，第一段瞬時速斷電流保護〔或電流電壓聯(lián)鎖速斷保護的遠后備保護。做為礦井〔地面〕高壓配電系統(tǒng)的主干供電線路的配電裝置〔柜，應(yīng)依據(jù)各單位的實際狀況和重要性，原則上可以加數(shù)必需經(jīng)過計算，科學(xué)合理。具體配置如下：地面變電所進線開關(guān)設(shè)定時限過流保護作為母線的主保護作時限與入井電纜出線電流電壓聯(lián)鎖速斷保護協(xié)作。主保護及相鄰下級線路的遠后備保護，設(shè)電流電壓聯(lián)鎖速斷作為關(guān)心保護。主保護。井下各級變電所出線開關(guān)，設(shè)定時限過流保護作為本線路的主保護及相鄰下級線路的遠后備保護，設(shè)瞬時電流速斷作為關(guān)心保護。井下動力變壓器保護。高壓電動機保護應(yīng)設(shè)速斷、過負荷、接地和欠壓釋放保護。井下低壓供電系統(tǒng)保護井下由采區(qū)變電所、移動變電站或配電點引出的低壓總電保護裝置。漏電閉鎖保護裝置。繼電保護整定計算地面變電所進線開關(guān)定時限過電流保護電流一次整定值按以下兩項計算取較大者：按躲啟動電流整定：有高壓電機時 I K (I K I K I 有高壓電機時 dz K q.max x1 eD x2 eB無高壓電機時 Idz

K (KK

Iq.max

K Ix2

) 〔2〕按躲自啟動電流整定：〔3〕二次整定值：II dz I

dzj Knf lIdz—定時限過流整定一次電流值，A；Idzj

—定時限過流整定二次電流值，A；K 1.2。KI —起動電流最大的一臺或幾臺〔同時起動時〕高壓電動q.max機的額定起動電流，A；K─變壓器的變壓比；KbK K —需用系數(shù)，0.5-1；x1 x2 I —其余高壓電動機的額定電流之和，A；eD IeB—變壓器高壓側(cè)額定電流之和，A；Kzq；I—線路計算電流，一般用長時最大工作電流I來代js gm替；K0.85～0.9，數(shù)字式繼電f0.9～0.95。n—電流互感器的變流比。l靈敏度校驗：I2K d.mindzL Idz〔5〕式中：I2d.min

—被保護線路末端最小兩相短路電流；I —保護裝置的整定電流一次值；dzL d.min

取本級線路末端KLI2d.min

取相鄰下級線路末端最小兩相短路電流，要求KL＞1.2；對進線開關(guān)僅校遠后備靈敏度。電流電壓聯(lián)鎖時限速斷保護整定方式。電流定值：按正常運行方式下饋出干線在Z /K 處的三相短路電流整xl k定。

I Id

(3) Up

〔6〕3(3(Z Z /K)n

dzj nl

xt xl k l按正常運行方式下，饋出干線在Z /K處三相短路時保護安xl k式中：dzjI A；dzj

Udzj

100ZxlZ Z /Kxt.min xl k

〔7〕I(3)—正常運行方式下饋出干線在Z /K處的三相短路電流，d xl kA；U —線電壓平均值，V；pdzjU —電壓定值，V；dzjK —牢靠系數(shù)，取2；kZ —系統(tǒng)正常運行方式下，保護背后電源至保護安裝處母線xt短路阻抗，以標幺值或知名值表示；Zxl—線路阻抗，Ω；動作時限與母線饋出支線速斷協(xié)作，地面變電所入井電纜出線開關(guān)7.1.17.1.2電纜過負荷保護二次整定值： I(8)

K I Kgnl式中：Ig—入井電纜干線正常工作電流，A。K K

1.0510s。井下各級變電所進線開關(guān)7.1.1。井下各級變電所出線開關(guān)瞬時速斷保護按躲過被保護線路末端的最大三相短路電流I3Kd2.maxK

來整定：二次整定值：〔9〕式中：

Idzj

K

d2maxnlI3d2max

─被保護線路末端母線的最大三相短路電流；1.2～1.3。K保護范圍推斷：假設(shè) Idz式中：

KI3Kd2max

3d1max

〔10〕d1max

─被保護線路首端母線的最大三相短路電流；定時限過電流保護7.1.1。時限按階梯整定。地面變電所配電變壓器速斷保護一次整定值按以下原則計算取兩者其中較大者。整定，即KI(3)I kd2maxdz Kb〔11〕式中：I3d2.maxK

─變壓器負荷側(cè)最大三相短路電流；─牢靠系數(shù)，一般取1.3-1.4；KKb─變壓器變比。按躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流整定。I (45)Idz eB〔12〕式中：二次整定值：II dz I(13)

dzj Knf l靈敏系數(shù)校驗：按變壓器高壓側(cè)最小兩相短路電流校驗。I(2)K d1min 2dzl Idz〔14〕過電流保護一次整定值：〔15〕式中：

I Kdz

K IzqeBK ─牢靠系數(shù)，1.2。KKzq；二次整定值：I Idzdzj Knf l靈敏系數(shù)校驗：

(16)I(2)K dmin〔17〕

l KIbdzKl

≥1.5，遠Kl

≥1.2.0.23s。〔18〕式中：

Idzj

Kk IKn f lK 1.05k時限按躲電機啟動時間整定，取15-20s。井下動力變壓器速斷保護速斷電流一次整定值：整定，即〔19〕式中：

I Kdz

I(3)d2maxI3d2.maxK

─變壓器負荷側(cè)短路時流過保護的最大三相短路電流；─牢靠系數(shù)，一般取1.3-1.4；K一次整定值：I (45)Idz eB〔20〕式中：I ─變壓器高壓側(cè)額定電流，A。eB二次整定值：II dz I(21)

dzj Knf l靈敏系數(shù)校驗：按變壓器高壓側(cè)最小兩相短路電流校驗。I(2)K d1min 2dzl Idz〔22〕過電流保護按躲過負荷的最大工作電流整定。

I Kdz K

k(Ib

q.max

K )Ix eI

〔23〕I Idz〔24〕式中：

dzj nlI ─高壓配電箱過電流保護一次整定值，A；dzIdzj

─高壓配電箱過電流保護二次整定值，A;Iq.max

─起動電流最大的一臺或幾臺〔同時起動時〕電動機的額定起動電流，A；Kk1.2-1.4；K x

0.5-1； I ─其余電動機的額定電流之和，A；eK─變壓器的變壓比；Kbn ─電流互感器的變流比；l靈敏度校驗：〔1〕Y/YIK d.minI(2)

1.5〔25〕式中：

l KIbdzK─靈敏度系數(shù)；lIdmin

A；〔2〕Y/△接線的變壓器，靈敏度應(yīng)按下式校驗〔26〕

I (2)d.md.min3KIKbdz

1.5動作時限與變壓器速斷保護協(xié)作。過負荷保護(27)動作時限15-20s高壓電動機速斷保護

Idzj

Kk IKn f lI KKI〔28〕式中：

dzj

n qelI ─過電流繼電器的動作電流整定值，A；dzjI I qe qeI〔5～6〕；IeDI─電動機的額定電流，A；IeDn─電流互感器的變流比；lK 1.2～1.4。K靈敏度校驗：〔29〕

.min 2KI s nKI ldzj式中：I I d.min過負荷保護二次整定值：I .

KIkeD〔30〕式中：

dzj K nf lK─牢靠系數(shù)。當(dāng)保護動作于信號時，Kk 作于跳閘時，K 。k

15-20s。低電壓保護對電動機的低電壓保護應(yīng)按以下原則整定：電機自啟動而需要切除的次要電機，其低電壓保護動作電壓按60%-700-0.5當(dāng)電壓短時降低或短時中斷后，依據(jù)生產(chǎn)狀況不允40%-50%額0.5-1.5對允許自啟動，但為保證人身和設(shè)備安全，當(dāng)電壓40%-505-10動的電機保安負荷動的電機保安負荷40-505-10主通風(fēng)機等負荷類別動作電壓動作時間備注/V/S次要電機60-700-0.5不允許或不需要自啟40-500.5-1.56kV定值整定一次零序電流：0.5AI06A二次零序電壓：3VU025V具體整定可參照下表進展。6kV12345678910〔μF〕單相接地電流一3.6.9.13161922262932次值〔A〕265278.3.5.8.3.6起動電流一次值0.0.0.0.0.0.0.0.1155556789起動電壓二次值157543333330000地面變電所各饋線接地保護動作于信號。0.23s。井下各高壓電機及動力變壓器接地保護動作于瞬時跳閘。低壓電網(wǎng)繼電保護過電流保護低壓干線過電流保護I I KIdz q.max x e〔31〕式中：Idz—過流保護電流整定值，A；Iq.max—容量最大的電動機的額定起動電流，對于有數(shù)臺電動機同時起動的工作機械，假設(shè)其總功率大于單臺起動的容量最大的電動機功率時，I則為這幾臺同時起動的Qe電動機的額定電流之和，AK ─需用系數(shù)，0.5-1；x I ─其余電動機的額定電流之和，A；e低壓支線過電流保護〔32〕I I

I Idz q.式中：

K l Idz

1.5 〔33〕I 2)─被保護干線或支線距變壓器最遠點的最小兩相短路d.min電流，A。低壓支線過載保護過載保護按實際負荷的電流近似值進展整定：I Idz e.〔34〕井下低壓開關(guān)漏電保護〔1〕 電源式檢漏保護裝置。〔2〕置。

分開關(guān)上設(shè)零序功率方向型選擇性漏電保護裝〔3〕 漏電保護和漏電閉鎖保護的電阻整定值按下表整定：漏電保護和漏電閉鎖保護的電阻整定值選擇表額定電壓/V單相漏電動作電阻整定值/kΩ單相漏電閉鎖動作電阻整定值/kΩ1271.533803.57660112211402040附錄1：短路電流的計算一、標幺值法1、基準值選擇功率、電壓、電流、電抗的基準值分別為S 、U 、I 、d d dX d

MVA、kV、kA、Ω：其對應(yīng)關(guān)系為：3IdX 3Iddd

S 3U Id d

I Sd

/ 3Ud為了便于計算，基準容量Sd

通常選為100MVA。由基準值確定的標幺值分別如下：SS*d Sd

UU*d Ud

II*d Id

XX*d Xd

SX dU2d2、元件的標幺值計算變壓器的電抗標幺值由于變壓器繞組電阻比電抗小得多，高壓短路計算時無視變壓器的繞組電阻，以變壓器的阻抗電壓百分數(shù)〔u〕作為變s壓器的額定電抗，故變壓器的電抗標幺值為：X* uTd s

S% S

S —變壓器的額定容量，MVANTNT線路電阻、電抗值X*

XLS0 dL U2dkm00.08Ω/km0.4Ω/km)電抗器的電抗標幺值X* x

IU% d NLLd k I UNL dxk

—電抗器的額定百分電抗U —電抗器額定電壓，kVNLI ANL輸電線路的電抗標幺值Sx*Xld

l d0U2dX0短路電流

—輸電線路單位長度電抗值，Ω/km三相短路電流：

I(3)k

I* dX*兩相短路電流： I(2)0.866I(3)短路容量二、知名值法

k kSS dK X*〔1〕

U2 (R)22 (R)2(X)2dRR/K2RR1 b b 2XXxdI(2)；d

X/K2X X1 b b 2 R X、 ─短路回路內(nèi)一相電阻、電抗值的總和xX─依據(jù)三相短路容量計算的系統(tǒng)電抗值，Ω；x、1 R X、1 Kb─礦用變壓器的變壓比，假設(shè)一次電壓為1200V、400V、b R X、b 、2 R X、2 NN N U─變壓器二次側(cè)的額定電壓，對380VU以400V網(wǎng)路，U以1200V127V網(wǎng)路，U以133VNN N 衰減，短路回路的接觸電阻和電弧電阻也無視不計。d

1.15I(2)d(2)

dI(3)─三相短路電流，A。d附錄2：煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)煤礦各組用電設(shè)備的需用系數(shù)和加權(quán)平均功率因數(shù)功率因數(shù)用電設(shè)備名稱kdcos?備注壓風(fēng)機房主電動機0.8～0.850.8～0.85同步機時一般cos?0.9斜井膠