发耳矿井kV变电所保护整定计算书

贵州发耳煤业有限公司发耳矿井 35/10kV变电所整定计算书编制： 审核： 批准： 日期： 单位： 贵州发耳煤业有限公司发耳矿井 35/10kV变电所整定计算书一、基准容量与资料基准容量：Sb=100 MVA K0=Ubj0=115 kV IJ0=Sb/ *U=100/1.732115=0.5 kA3K1=Ubj1=37 kV IJ1=Sb/ *U=100/1.73237=1.56 kAK2=Ubj2=10.5 kV IJ2=Sb/ *U=100/1.73210.5=5.5 kA六盘水供电局 08年 12月提供杨梅 110/35kV变电站 35kV侧的短路阻抗标么值（系统容量为 100MW）：杨梅 110/35kV变电站（35kV 侧）：大方式=0.31896 小方式=0.4804 杨梅 110/35kV变电站至发耳矿 35/10kV变电所的 35kV输电线路长约 5km。发耳矿 35/10kV变电所室外安装主变，容量为 12500kVA。二、发耳矿井 35/10kV变电所的短路整定系统各电抗标么值：1） 、杨梅 110/35kV变电站（35kV 侧）：大方式 X1=0.31896 小方式 X1=0.4804 2） 、杨梅变至发耳矿 35kV线路： X 2=XOLSb/Ub2=0.45100/372=0.14613） 、发耳矿 35/10kV变电所 12500kVA主变：X 3=Uk%Sb/Sn=0.08100/12.5=0.64 三、计算各点短路电流发耳矿井主变 35kV侧 K1点：大方式: Id1=1/X1+X2=1/0.31896+0.1461=2.1503I1=I d1(3)=Id1Ij1=2.15031.56=3.354 kAich1=2.553.354=8.553 kAIch1=1.523.354=5.098 kASd1=SbId1=1002.1503=215.03 MVA Sd1=3I 1“U=33.35437=214.94 MVA小方式: Id1=1/(X1+X2)=1/(0.4804+0.1461)=1.5962I1“=Id1(3)=Id1Ij1=1.59621.56=2.49 kAich1=2.552.49=6.3496 kAIch1=1.522.49=3.7848 kASd1= SbId1=1001.5962=159.62 MVA Sd1=3I 1 U=32.4937=159.57 MVA 发耳矿主变 10kV侧：大方式: Id2=1/(X1+X2+X3)=1/(0.31896+0.1461+0.64)=0.9049I2“= Id2(3)= I (3) =Id2Ij2=0.90495.5=4.9769 kAich2=2.55I2“=2.554.9769=12.69 kAIch2=1.52I2“=1.524.9769=7.56 kASd2=Sb Id2=1000.9049=90.49 MVASd2=3I 2“U=34.976910.5=90.51 MVA小方式: Id2=1/(X1+X2+X3)=1/(0.4804+0.1461+0.64)=0.7893I2“=Id2(3)=I (3)=Id2Ij2=0.78935.5=4.3412 kAich2=2.55I2“=2.554.3412=11.07 kAIch2=1.52I2“=1.524.3412=6.5986 kASd2=SbId2=1000.7893=78.93 MVA Sd2=3I 2“U=34.341210.5=80.6 MVA四、工广 10kV系统电力电缆截面的选择与校验计算公式：S min=I (3)t j/C10kV铜芯交联聚乙稀电力电缆 250 C=137Smin=I (3)t j/c =4.97690.25/137=17mm 2 取 35 mm210kV铝芯交联聚乙稀电力电缆 200 C=77Smin=I (3)t j/c =4.97690.25/77=30mm 2 取 50 mm210kV铜芯油浸纸绝缘电力电缆 250 C=153Smin=I (3)t j/c =4.97690.25/153=15mm 2 取 35 mm210kV铝芯油浸纸绝缘电力电缆 200 C=88Smin=I (3)t j/c =4.97690.25/88=27mm 2 取 35 mm2I (3)-三相短路电流稳定时周期分量的有效值tj -短路电流的假想时间-短路时导体允许最高温度c -电缆的热稳定常数35/10kV变电所保护整定计算一、 12500kVA主变纵联差动保护已知 35kV侧母线三相短路电流：大方式 I d1(3)=3.354 kA 小方式 I d1(3)=2.49 kA已知 10kV侧母线三相短路电流：大方式 I d2(3)=4.9769 kA 小方式 I d2(3)=4.3412 kA10kV侧三相短路电流归算到 35kV侧:大方式： I d2(3)=4976.910.5/37=1412.4 A小方式： I d2(3)=4341.210.5/37=1232 A10kV侧最小两相短路电流归算到 35kV侧:小方式： I d2(2)=3/2I d2(3)=3/24341.210.5/37=1067 A由于 35kV侧电流互感器的二次回路额定电流 3.568A大于 10kV侧的 2.29A，所以整定计算以 35kV侧为基本侧。1、 计算保护装置 35kV侧的动作电流：（1） 躲过变压器励磁涌流条件 Idz=KkIed=1.3206A=268 A（2） 躲过外部故障最大不平衡电流条件Idz=Kk(Kfz*Kfz*fjUf)I d(3)max=1.3(110.10.050.05)1412.4=367.2 A（3） 躲过电流互感器二次回路断线条件Idz=1.3Ied=1.3206=268 A按躲过外部故障最大不平衡电流条件，选用 35kV侧一次动作电流为Idz=367.2 A 2、 确定线圈接法及匝数：平衡线圈、分别接于 35kV侧和 10kV侧1） 计算基本侧（35kV）侧的二次动作电流额定电压 35kV 10kV12500KVA主变额定电流 12500KVA/3/35=206A 12500KVA/3/10.5=687A电流互感器接线方式 三角型 星型12500KVA 主变电流互感器计算变比3206A/5=357/5取 400/5A考虑到将来矿年产 600万吨，所以选:K=500/5=100K=1500/5A=300电流互感器二次回路额定电流 3206A/100=3.568 687A/300=2.29AIdzj=KjxIdz/K=3367.2/100=6.36 A据“煤矿供电”书 P146页（2）介绍，当差动速断保护的动作电流 Idz=（3.54.5）Ibe,即可躲过励磁涌流：Idz=IdzjK=6.36A100=636 AIbe3.5=3.5Ibe=3.5206A=721 AIbe4.5=4.5Ibe=4.5206A=927 A(难以躲过励磁涌流，如不行则延时动作 0.51 秒)2） 基本侧（35kV）的计算匝数Wcs=Awo/Idzj=60/6.36A=9.43匝依继电器线圈的实有抽头，选用差动线圈的匝数 Wc和一组平衡线圈的匝数 WpI之和，较差动线圈计算匝数 Wcs小而近似的数值，基本侧整定匝数 Wcz即为：Wcz=WpIW c=18=99.43= W cs3、 非基本侧（10kV 侧）平衡线圈的匝数确定Wphj = WczIe2 /Ie2 W c=93.568/2.298=6.023Ie2 -基本侧电流互感器二次回路额定电流Ie2 -非基本侧电流互感器二次回路额定电流实际选平衡线圈 Wph =64、 计算由于实际匝数与计算匝数不等而产生的相对误差f ， f =(Wphj W ph )/ (Wphj W c) =(6.023-6)/(6.0238)=0.001640.05可以，不需核算动作电流。如大于 0.05则需核算。5、 确定短路线圈的抽头短路线圈匝数用的越多，继电器躲过励磁涌流的性能越好，而且内部故障时动作的可靠性越高。但在内部故障电流中有较大非周期分量时，继电器的动作时间就越长。在选择短路线圈匝数时，应根据具体情况综合考虑上述利弊。对于中、小容量变压器，由于励磁涌流倍数大，内部故障时电流中的非周期分量衰减较快，对保护装置的动作时间又可降低要求，因此短路线圈应采用较多匝数，选取抽头 33 或 44；对于大容量变压器，由于励磁涌流倍数较小，内部故障时电流中的非周期分量衰减较慢，又要求迅速切除故障，因此短路线圈可采用较少匝数，选取抽头 22 或 33。此外还应考虑继电器所接电流互感器的形式，励磁阻抗小的电流互感器（如套管式）吸收非周期分量电流多，短路线圈应采用较多匝数。所选取的抽头是否合适，应在保护装置投入运行时，通过变压器空投实验以确定之。本设计短路线圈的抽头选取 CC。6、 计算最小灵敏系数1)、 按最小运行方式下 10kV侧两相短路校验Ij=3/24341.2A/300=0.8664341.2/300=12.44 A继电器动作电流：Idzj=Awo/(WcW p )=60/(86)=4.286 A最小灵敏系数为：K10min=Ij/Idzj=12.44/4.286=2.922)、校验 35kV侧的灵敏系数按最小运行方式下 10kV侧两相短路归算到 35kV侧Ij=31067A/100=18.48 A继电器动作电流：Idzj=Awo/(WcW p )=60/(81)=6.667 A最小灵敏系数为：K35min=Ij/Idzj=18.48/6.667=2.772结论：1、 平衡线圈 WpI（35kV 侧）的匝数为 1；平衡线圈 Wph （10kV 侧）的匝数为 62、 差动线圈 Wc的匝数为 83、 短路线圈抽头可选 cc4、 实际匝数与计算匝数不等而造成的误差为f =0.001640.055、 10kV侧灵敏系数为 K10 min=2.926、 35kV侧灵敏系数为 K35 min=2.7727、 35kV侧一次动作电流为 Idz=367.2A；差动继电器动作电流为 Idzj=KjxIdz /K=3367.2/100=6.36A。为躲过励磁涌流，可将动作电流再选大些，但灵敏度会降低。为躲过励磁涌流，可不变动作电流而延时动作 0.51 秒。二、 主变 35kV侧带时限过电流保护保护装置的动作电流应避开可能出现的最大过负荷电流：Idzj=KjxKkKghIed/Kf/ni =11.21.3206/0.85/100=3.78 A 取 4AKjx-接线系数Kk-可靠系数Kgh-过负荷系数Ied-主变高压侧额定电流Kf-继电器返回系数，取 0.85ni-电流互感器变比灵敏系数：Km=Id2(2)/niIdzj=1067/100/4A=2.671.510kV侧最小两相短路电流归算到 35kV侧:Id2(2)=3/24341.210.5/37=1067 A动作时限应与上下级保护动作时限配合，本设计取 1秒。上级变电站过流保护时限可能是 1.5秒。三、 主变 35kV侧过负荷保护应躲过变压器额定电流：Idzj=KkIed/Kf/ni=1.1206A/100=2.266A 取 2.3 A动作时限应躲过允许的短时工作过负荷时间，一般取 915 秒，本设计取 9秒。35/10kV、12500kVA 主变二次谐波比率差动保护1、 计算主变各侧一次电流由于 35kV侧电流互感器的二次回路额定电流 3.568A大于 10kV侧的 2.29A，所以整定计算以 35kV侧为基本侧。2、 确定保护装置的动作电流（1）躲过变压器励磁涌流条件Idz=KkIed=1.3206A=268 A（2） 躲过外部故障最大不平衡电流条件Idz=Kk(KfzKfzfjUf) I d(3)max额定电压 35kV 10kV12500KVA主变额定电流 12500KVA/3/35=206A 12500KVA/3/10.5=687A电流互感器接线方式 三角型 星型12500KVA 主变电流互感器计算变比3206A/5=357/5取 400/5A考虑到将来矿年产 600万吨，所以选:500/5=100=K1500/5A=300电流互感器二次回路额定电流 3206A/100=3.568 687A/300=2.29A=1.3(110.10.050.05)1412.4A=367.2 A（3） 躲过电流互感器二次回路断线条件Idz=1.3Ied=1.3206A=268 A取以上三者中的最大者,故取 Idz=367.2A。3、 确定差动速断动作电流按躲过外部故障最大不平衡电流条件，确定差动速断动作电流Idz=367.2A 。计算基本侧（35kV）侧的二次动作电流Idzj=KjxIdz/K=3367.2/100=6.36 A4、 差电流 I d=【I iI h】=【2.293.568】=1.278和电流 I s=【I iI h】=【2.293.568】=5.858Ih-35kV侧 IeIi-10kV侧 Ie5、a、