矿用电器整定值的计算大全

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1、矿井供电继电保护培训讲义（草案）一、 电力系统继电保护基础知识1、继电保护继电保护装置与安全自动装置（ 简称继电保护 ） 属于二次系统，但是，它是电力系统的一个重要组成部分。当电力系统中的电力元件（如发电机、线路）或电力系统本身发生了故障或危及其安全运行的事件时，需要有向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令，以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。实现这种自动化措施、用于保护电力元件的成套硬件设备， 一般通称为继电保护装置。继电保护装置是保证电力元件安全运行的基本的装备。2、继电保护在电力系统中的任务a、当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装

2、置迅速准确地给距离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，并满足电力系统的某些特定要求（如保持电力系统的暂态稳定性等） ，使事故限制在最小范围，提高系统运行的可靠性，最大限度地保证向用户安全、连续供电，保证无故障设备继续正常运行。b、反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同（例如有无经常值班人员）发出 信号，以便值班人员进行处理，或由装置自动地进行调整。3、电力系统对继电保护的基本要求a、可靠性：电力系统正常运行时，继电保护装置应可靠的 不动作，当被保护元件发生故障或

3、出现不正常工作状态时，继电保护装置应可靠的动作b、迅速性：是指继电保护动作的速度，可根据实际情况设 定延时时间。c、选择性：当电力系统由现故障时，继电保护发生跳闸命令仅将故障元件切除，尽可能的使停电范围减小，保证无故障部分继续运行。d、灵敏性：是指继电保护对设计规定要求动作的故障及异 常状态可靠的动作的能力。二、 继电保护整定继电保护整定计算的基本任务，就是要对各种继电保护给出整定值。（一）继电保护整定的前期工作：1 、了解掌握电力系统情况并建立技术档案，其中包括：画出电力系统图；了解变电所母线的接线方式；建立各种电气设备 （ 变压器、输配电线路、电抗器、电动机等） 的技术档案；了解重要负荷的

4、特征及要求；建立继电保护用的电流互感器技术档案。2 、了解掌握继电保护装置的原理及其技术说明书等。3 、分析供电系统运行方式，因为，它是继电保护整定计算的先决条件，主要内容有：可能出现的最大、最小方式；系统潮流情况；线路的最大负荷电流；无功补偿工作方式及特征。（二）整定计算步骤：1、井下供电系统继电保护整定1）画出供电系统图，并注明所带的负荷。2 ）对系统负荷进行统计，求出计算负荷。3）计算保护范围内最远点两相短路电流。4）按同一功能的保护进行整定计算，并对速断保护进行灵敏系数校验。2、地面高压供电系统继电保护整定1）按照继电保护功能分类拟定短路计算的运行方式，选择短路类型，选择分支系数的计算

5、条件。2）进行短路故障计算，选取结果。3）按同一功能的保护进行整定计算，选取出整定值并做出定值图。4）对整定结果分析比较，重复修改，以选出最佳方案，最后归纳出存在的问题，并提出运行要求（包括对运行方式的要求及继电保护运行改变的要求） 。三、系统参数的计算在进行短路计算时，必须先了解供电系统的运行方式，即最大运行方式和最小运行方式。最大运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最小的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式，一般根据系统最大运行方式的短路电流值来检验所选用的开关电器的稳定性。最小运行方式，是系统在该方式下运行时，具有最大的短路阻抗值，发生短路后产生的短路电流量最小一种运

6、行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。在继电保护整定计算中，必须考虑到可能发生的故障和不正常的运行情况，因为它们会破坏对用户的供电和电气设备的正常工作。从电力系统的实际运行情况看，这些故障多数是由短路引起的，因此除了对电力系统的短路故障有一较深刻的认识外，还必须对电力系统短路时参数进行计算，计算方法有标么值法和有名值法等。由于采用标么值法计算时，把不同电压等级中元件的阻抗，按照同一基准值进行换算，继而得出短路回路总的等值阻，故对比较复杂高压供电系统，计算短路电流时采用标么值计算比较简单。 故井上地面变电所我们通常采用采用标么值法， 而井下供电系统相对简单， 通

7、常采用有名值法。1、标么值法：在标么值的计算中，基准值是作为一个比较标准。经常使用的有：基准容量(Sj) 、基准电压(Uj) 、基准电流(I j) 、基准阻抗（Z）。这四个量中可选定两个， 其他两个量即可用公式求得, 不可四个量均任意选定。标么值是指选定一个基准容量 （Sj）和基准电压（Uj）,将短路 计算中各个参数都转化为和该参数的基准值的比值（相当于基 准量的比值），称为称为标么值。标么值计算中，基准条件一般选基准容量Sj=100MVA基准电压Uj（电网线电压平均值）。当6、U确定后，对应的基准电 流 Ij =Sj+ （ 3/3 XU）；基准阻抗 Z=U2+S。（1）电路中各种电气元件的电

8、抗标么值计算系统电源* SjXs= Sk式中：Xs一基准条件下的电抗标么值；S k电源母线的短路容量变压器* SjXt=U% - Sn式中：u%-短路电压百分数（查看变压器铭牌）电抗器* _ _Xl = Xl%I jUNI nU式中：Xl%-额定百分电抗（查铭牌）线路* SjX = X0lb式中：X。一线路单位长度电抗值，Q /km;L一线路长度，km（2）短路电流计算短路回路中各元件的标么电抗算由后，即可根据供电系统单线图做由它的等值电路图，然后计算由由电源到短路点的总.*阻抗后，同时，又可计算短路电流：I k*=,由于电源电压的标Xe么值在取 U=Uav 时 U =1 ,贝！J Ik =T

9、T_* ,Xe短路电流值为：Ik= I k*Ij短路电流（三相户短路电流标么值X对应电压等级的基准 电流X短路电流（三相）短路容量=短路容量标么值X基准容量例题1:某矿区供电系统图如图1所示，电源S、S2为无限大电源，35kV I最大运行方式下短路阻抗0.388 ,最小运行方式下短路阻抗0.5348 ; 35kVn最大运行方式下短路阻抗0.4063 ,最小运行方式下短路阻抗 0.4765 ; 1#主变容量 3600KVA, Uk%=6.25, 1# 主变容量5000KVA, U%=7.25。两条电源线路一运一备，两台变 压器分列运行。求 35kV母线和6kV母线最大、最小运行方式时发生三相短路

10、时的短路参数0. 3打名；0, 0833/ 口/35kV母线8 二口hkY十线朽外L7W-3 T745-ZOtbkY母线解:1、已知参数2、各元件的电抗标么值电源Si、S2为无限大电源，电源标么值为零X3=xLS/Ub2X X 100/37 2X4=xLSb/Ub2x x 100/37 2Sb100X5= Uk% se *36Sb100XUk% se xv3、确定35kV母线短路参数和线路、变压器电抗标么值,可知当电源 S2带35kVn在最大运行方式下带线路L2运行时是35kV母线最大运行方式；当电源&带35kV I在最小运行方式下带线路L1 运行时是35kV 母线最小运行方式。同样可知：当电

11、源 与带35kVn在最大运行方式下带线路L2和 2#主变运行时是6kV 母线最大运行方式；当电源S1 带 35kVI在最小运行方式下带线路Li和1#主变运行时是6kV母线最小运行方式。4、计算各运行方式下的短路回路总阻抗（ 1） 35kV 母线最大运行方式下的短路回路总阻抗X7= X 2max+ X4=（ 2） 35kV 母线最小运行方式下的短路回路总阻抗X8= X 1min+ X 3（ 3） V 母线最大运行方式下的短路回路总阻抗X9= X2max+ X4+ X（ 4） 6kV 母线最小运行方式下的短路回路总阻抗X10= X 1min+ X 3+ X 55、求各短路点的短路参数（ 1） 35

12、kV 母线最大运行方式下的短路参数X7I =I b/ X 7=1560/0.4896=3186（A）S=Sb/ X 7=100/0.4896=204（MVA）（2） 35kV 母线最小运行方式下的短路参数X8/ _ _ _ _ _ _ _ _ _I =Ib/ X 8=1560/0.8796=1774(A)S =S/ X 8=100/0.8796=114(MVA)(3) 6kV母线最大运行方式下的短路参数X9I =Ib/ X 9=9160/1.9396=4723(A)S =Sb/ X 9=100/1.9396=52(MVA)(4) 6kV母线最小运行方式下的短路参数X10I =Ib/ X 9=9

13、160/=3502(A)S =Sb/ X 9=100/=38(MVA)2、有名值法在某点发生短路时，如短路回路的阻抗R、X以Q表示，则三相短路电流的有效值为I (3) Uvk - 3R2+X2式中：Uv一短路点所在线段的平均电压，V;R 、X一短路点以前的总电阻和总电抗，均已折算到短路 点所在处的电压等级(对于高压供电系统，因回路中各元件的 电抗占主要成分，电阻可忽略不计)。若某点发生两相短路故障，则短路电流为：Uv2X贝II k咚I k在短路电流计算中，首先是计算短路回路中各电气元件的 阻抗。几种主要元件的阻抗计算方法如下：(1)系统电抗Xs无限大电源容量系统的内部电抗分为两种情况：一种是认

14、 为系统电抗等于零；另一种情况是电源内电抗远小于短路回路总阻抗，如果知道电源母线上的短路容量&和平均电压 Uv,则系统电抗可有下式求得:U2aVXsY说明：短路容量 &不是一个定值，计算时不能使用教科书 中提供的 50MVA或100KVA, 一般由供电处远动班(电话:2914493)提供。(2)变压器阻抗U2eZt=U% Set=tzVr2t PkUFeRt=Z2X式中：u%-短路电压百分数(可在铭牌中查得)SN变压器额定容量 Pk变压器短路损耗(3)电抗器的电抗XlueXl= Xl% ；3 I e式中：Xl%-电抗器的百分电抗值;U e电抗器的额定电压；I e电抗器的额定电流(4)线路的电抗

15、X=Xol式中：l一导线长度，km;X0一单位长度电抗，/k /km。R 1= Rol式中：R一单位长度电阻Z 尸Mx2+R2例题2:图2某矿井低压供电系统如下图 2所示，井下中央变电所用 6kV 电缆li向采区供电，采区变电所以660V向机组供电，线路参数1iZQ3X 50-2000; l2ZQ3X 95-10; l 3- ZQ3X 70-800;14UC3 35-264; T-KBSG-315,6/0.69kV, Pk=6070W,U%=4.5%解:(1)各元件阻抗的计算井下中央变电所母线短路容量估算为50MVA实际计算时应从供电处索取实际数据）U2aVXs= o = Q Sk电缆1 1阻

16、抗Xi =X01 1X QRi =r 0I 1 x Q电缆l2阻抗X12 =Xo1 1 X QR2=rol 1X Q电缆l3阻抗X13XQR3xQ电缆l4阻抗X4XQR3XQ变压器阻抗Zt=U% *=4.5%6902x-320x1000Rt= PkU2e _0.692S2e( 320 )Xr=dz2T-R2TQ(2)总阻抗X=(Xs+X1)(069 ) 2+X+X2 +X3 +X4 Q6.3R =R1 ( 069 ) 2+Rt+R2+R3+R4Q 6.3Ze =1W+ X2二 Q（3）K点短路时两项短路电流(2 Uav Ik =-=667A 2Zs四、地面高压供电系统继电保护整定（一）线路保护

17、装置的整定计算36kV线路常采用无时限速断和定时限过流两段过流保护装置。1、电流速断保护动作电流=空修K式中：Ik3max一被保护线路末端三相最大短路电流;可靠系数，当使用DL型时为1.2 ,使用GL型时为1.4 ;（一接线系数均为1 （继电器均接在相上）K 电流互感器变比。检验最小保护范围，按15%i+算。被保护线路实际安装长度应大于或等于计算最小长度。满足B=15%算的最小线路长度l minX symax*2-，-也 l min=1-1弋3 -2K k B式中：a一系数，最小与最大运行方式系统计算电抗之比;symax一保护装置安装处最大三相短路计算电抗标么值;*、一一一4Z l 一被保护线

18、路每公里阻抗标么值。2、过电流保护KKI lm动作电流动作电流I a=Kf Kj式中：I lm被保护线路最大计算负荷电流，A；Kk一考虑自启动因素取23,不考虑自启动因素时使用DL型时为1.2 ,使用GL型时为1.4;Kc继电器接于相上取1、接于相差取1.732。灵敏系数校验:I k2minKm=仄式中：Ik2min一保护线路末端最小两相短路电流。过电流保护动作时限t s=t se+At式中:t se末端相邻保护元件整定时间， S ； t一级差（相邻的上下级保护间的动作时间差），在继电保护中，取0.5s。（二）3一6kV电动机保护整定计算1、电流速断保护异步电动机：应躲过启动电流，保护装置的动

19、作电流:KKcIst式中：1st 电动机启动电流，A同步电动机按下述两条件计算，取较大值：a、躲过启动电流，公式同异步电动机KkKCI K3mrb、躲过外部短路时输生的电流I a=-K式中：lK3mL最大运行方式下，外部三相短路，电动机反馈电流。1.05I K3m= （乂/ + 巾X *M 一电动机次暂态电抗，标么值巾e一电动机在额定负载时的相角Ie电动机额定电流灵敏度校验式中：I k2min 一系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电2、过载保护KkKcI动作电流I a=Kf K动作时限应躲过启动时间 式中：K返回系数，为返回量与故障量的比值。（三）配电变压器保护整定1、电流速断保护应按

20、照躲过变压器二次三相短路电流计算保护动作电流:&KJ k3maxk2I a= Ki Kj式中：I k3maxk2变压器二次三相最大短路电流;K变压器变比。2、过电流保护KcKcIe I a=Kf Kj式中：Ie变压器一次侧额定电流。灵敏度校验:2。例题3:在例题1中的6kV母线上有开关1,电流互感器变比100/5 ,带LJ-120导线1.5km,导线末端接6kV变电所，主要负荷有:500kW电动机两台，一运一备，Ie=63A; 200kVA变压器一台，带矿区地面照明，变压器负荷率 70%请计算开关1保护定值。Q0 200kVAU LJT2 0/L5km开关1)500kW-OOkW解：由例题 1

21、可知：6kV母线的X3max=1.9396, X k3min=2.6157,I k3maX=3502线路阻抗 X_=xLSb/Ub2x x 2k3max2=2382;k3max2=2026;线路末端 3max2=Xk3maxl+XL=3.8446； IXk3min2=%3min1+X_=4.5207； I变压器负荷电流I f=70%式中：I d一变压器低压侧母线上的最小两相短路电流KgT一变压器组别系数，对于 Y/Y接线的变压器，KgT=1； 对于Y/接线的变压器，KgT=，3 。(2)、过负荷保护整定由于目前我公司采用的南京国辰电子综合保护器具过负荷 保护为反时限保护，故按变压器额定电流值整

22、定。2、高压电动机(1)、短路保护整定Q1.2V14 I Ns K i式中：I Ns高压电动机额定启动电流，A；对于鼠笼型电动机，In.s=(56) I N；对于绕线型电动机，Izs = (1.52) I N；I N一高压电动机的额定电流。灵敏度校验：IdK=Q 2式中：I d一高压电动机端子上的最小两相短路电流(2)、过负荷整定1.2I a A k I N3、高压电缆线路保护(1)、短路保护1.2I a A k I n. m式中：In.m一线路的最大工作电流(尖锋电流)，可以现场监测,也可以根据Izs+KE In进行估算。灵敏度校验：II dKr=AKiI aA。式中：Id一保护范围末端的最

23、小两相短路电流,(2)、过负荷保护1.2UR 1式中：In一线路长时工作电流，可以现场监测，也可以根KZ In进行估算。(三)、井下低压系统过流保护整定1、电动机保护(1)单台电动机A I n. m式中:In. m电动机的额定启动电流(2)同时启动的多台电动机I n.m式中：E I n.m一同时启动的几台电动机的额定启动电流之和,（3）不同时启动的多台电动机I a A I n. m+Zj I N式中：I n. mL最大电动机的额定启动电流，AE I L已经运转的全部电动机的额定电流之和,Ao灵敏度校验I scKs=.nI a式中I sc一电动机端子上的最小两相短路电流，A2、配电线路（干线）保

24、护式中：I NL s 一启动电流最大的一台电动机的额定起动电流,对于数台电动机同时启动的工作机械，若其总的起动电流大于单台起动时的最大起动电流，则Ins应为这几台同时起动的电动机的额定起动电流之和;E I n其余电动机的额定电流之和，A灵敏度校验:I scKs=A。I a式中I J2）一下一级保护范围末端的最小两相短路电流,3、变压器保护对于变压器二次侧总自动馈电开关，原则上应考虑对配由 线路的过电流保护装置起后备保护作用，具过流动作电流整定值以及灵敏度校验可按配电线路保护进行计算。4、过负荷保护IaEle式中：I e电动机的额定电流六、例题4已知某炮采（急倾煤层）采区供电系统图如下图 4所示

25、，3 5号开关所带的负荷均为 SGB-11输送机，6号开关所带负荷 为SGB-40输送机。高压开关母线上的短路容量为1140KVA变压器的短路损耗 Pk=6070VV U%=7.5%试整定高压开关及低压 1号、2号和6号开关中过电流继电器的动作电流值。BGP9L-3采区变电所供电系统图（图4）1、过电流继电器的动作电流值计算1）高压开关SGB-40输送机额定启动电流为:I n.s=291AIa1I N. s+KZj I N x =Kt式中：Kx一汇 I n=3XKt-高压开关一次的动作电流值为:I a=50A2) 6号开关I aI n.m=291A故选取电流整定值:I a6=300A3)1号、

26、2号开关由于它们流过的电流相同，故都按下式进行整定计算:于是，1号、2号开关的动作电流整定值选取为 :(注：实际工作中，有时让Ia2稍小，如350A)I a1 = I a2=400A2、灵敏度校验1)计算F1点的短路电流(1)系统阻抗：Xs=IX2ST = (2)变压器阻抗L2e6902Zt=U% =7.5% X- QSe315x1000 PkU2e0.692Rt= =6070 X( 3 XtRzVr：q (3)电缆l i阻抗Xii =Xol i X QRi =r 0I 1 x Q(4)F 1点的总阻抗为:Xf1=x 和I aAKtKKtK两种计算方法，式中：I a电流保护的整定值，A；IN

27、s 一启动电流最大的一台或几台（同时启动）电动机的额定启动电流，A；Kx 需用系数Kt变压器的变比K电流互感器的变比主要区别是需用系数的应用与否，应采用哪一种？2、变压器二次侧保护Ia A I ns+汇I N,而变压器一次侧整定计算公式中为Ins+K汇In增加了需用系数，这样便由现了二次侧 低压总开关整定电流大于一次侧高压开关整定电流， 那么高压 侧速断电流整定值需要调整吗？五、可靠系数可靠系数是由于计算、测量、调试及继电器等各项误差的影响，使保护的整定值偏离预定数值可能引起误动作，为此，整定计算公式中通常需要引入可靠系数。而综合电子保护装置在采样、测量等方面非常精确，同时采用的是软继电器，

28、那么 可靠系数是否可以取消？六、接线系数由于电流继电器在保护二次回路中的接线方式不同，可能会引起电流继电器中流过的电流与电流互感器的二次电流不同，整定计算中引入接线系数K,（=电流互感器电流/电流继电器电流，当接于相上时，取1；当接于相差时取1.732 。 目前井下高压开关使用的电子综合保护装置，整定计算中是否需要计入接线系数？七、灵敏度校验I井下高压线路保护的灵敏度校验公式Kr=91 中I d有两K iI a种取法：1、一般教材上是 保护范围末端 的最小两相短路电流，2、煤矿电工手册为 下一级保护范围末端 的最小两相短路电 流，那么采用哪一种。八、高压电流继电器的接线方式地面高压开关柜电流继电器是否均接于相上。注：请各矿组织技术人员对上述异议进行讨论，并 拿出反馈意见于10月20日前发到机电部163邮箱中。 若确无意见，请各矿认真执行，组织人员对全矿井的继 电保护进行整定，确保整定正确，保护动作灵敏、可靠。