高低压负荷整定计算

1、矿井高低压负荷整定矿井高低压负荷整定 学学 习习 提提 纲纲一、地面高压开关柜整定计算一、地面高压开关柜整定计算（一）系统概况（一）系统概况（二）短路电流和短路容量计算（二）短路电流和短路容量计算（三）开关整定计算原则（三）开关整定计算原则（四）地面变电所高压开关柜整定计算（四）地面变电所高压开关柜整定计算二、井下高爆开关及低压馈电开关整定计算二、井下高爆开关及低压馈电开关整定计算（一）高爆开关计算例题（一）高爆开关计算例题（二）低压馈电计算例题（二）低压馈电计算例题 一、地面高压开关柜整定计算一、地面高压开关柜整定计算（一）系统概况（一）系统概况1 1、供电系统简介、供电系统简介 郑煤集团嵩

2、阳一公司马池煤矿供电系统为单母线分段分列运郑煤集团嵩阳一公司马池煤矿供电系统为单母线分段分列运行供电方式，由白坪变电站（行供电方式，由白坪变电站（35/10KV35/10KV）馈出两趟）馈出两趟10KV10KV架空线路架空线路（架空线型号为（架空线型号为LGJ-185LGJ-185，1.84/1.69km 1.84/1.69km ）到马池）到马池10KV10KV开关站，再开关站，再由马池开关站馈出两趟由马池开关站馈出两趟10KV10KV线路到马池地面变电所（线路到马池地面变电所（I I段来自马池段来自马池开关站开关站6 6板，板，IIII段来自马池开关站段来自马池开关站1515板），供马池煤矿

3、用电。板），供马池煤矿用电。 马池煤矿井下供电采用双回路分列运行方式（电缆型号为：马池煤矿井下供电采用双回路分列运行方式（电缆型号为：MYJV42-3MYJV42-3* *50-43050-430米），分布在地面变电所两段母线上（马米），分布在地面变电所两段母线上（马1010板在板在段母线，马段母线，马7 7板在板在段母线），井下布置中央变电所（段母线），井下布置中央变电所（9 9台高爆台高爆开关，其中开关，其中7#7#高爆为采区高爆为采区I I回路，回路，3#3#为采区为采区IIII回路，回路，5#5#为联络，为联络，4 4台台KBSGKBSG型隔爆干式变压器，容量分别为两台型隔爆干式变压器

4、，容量分别为两台500KVA500KVA、两台、两台100KVA100KVA）。采区变电所（）。采区变电所（8 8台高爆开关、台高爆开关、5 5台台KBSGKBSG型隔爆干式变压型隔爆干式变压器，容量分别为器，容量分别为500KVA500KVA一台、一台、400KVA400KVA一台、一台、200KVA200KVA三台）。采区三台）。采区变电所分别有两回路进线电源，采用分列供电，通过高压铠装电变电所分别有两回路进线电源，采用分列供电，通过高压铠装电缆从中央变电所馈出。局部扇风机实现缆从中央变电所馈出。局部扇风机实现“双三专双三专”供电，抽放泵供电，抽放泵站实现站实现“三专加两专三专加两专”供电

5、方式。瓦斯电闭锁全部实现从变电所供电方式。瓦斯电闭锁全部实现从变电所断电功能。断电功能。 序序 号号型型 号号短路阻抗短路阻抗空载损耗空载损耗负载损耗负载损耗空载电流空载电流额定电压额定电压1 SFZ-8000/35/100.758.8KW45KW0.635KV/10KV以上表中参数为说明书数值2 2、10KV10KV系统资料系统资料(1)(1)、白坪变电站主变压器参数、白坪变电站主变压器参数地地 点点型号型号容量容量短路阻抗短路阻抗额定电压额定电压数量数量中央变电所KBSG-500/10500KVA4.210KV2中央变电所KBSG-100/10100KVA4.2510KV2采区变电所采区变

6、电所KBSG-500/10500KVA4.210KV1采区变电所采区变电所KBSG-400/10400KVA4.0310KV1采区变电所采区变电所KBSG-200/10500KVA4.0510KV3(2)井下变压器参数(4)(4)地面变压器参数地面变压器参数地地 点点型型 号号容容 量量短路阻抗短路阻抗数数 量量地面变电所S9-315/10/0.4315KVA4.061地面变电所S9-315/10/0.4315KVA4.081地面变电所S9-315/10/0.4315KVA4.082（5 5）地面变电所开关柜参数）地面变电所开关柜参数地点地点编号编号型号型号变比变比过流一、二段调过流一、二段调

7、值范围值范围地面变电所1、16盘GG1A（F）-08T200/50-99A地面变电所4、13盘GG1A（F）-07T50/50-99A地面变电所5、12盘GG1A（F）-07T100/50-99A地面变电所6、11盘GG1A（F）-07T50/50-99A地面变电所7、10盘GG1A（F）-07T100/50-99A以下表中参数为说明书数值经集团公司供电处提供白坪变电站经集团公司供电处提供白坪变电站10KV侧标么值为：侧标么值为：最大运行方式下：最大运行方式下：0.924 最小运行方式下：最小运行方式下：1.432线路参数线路参数：白坪变电站到马池开关站架空线路型号：白坪变电站到马池开关站架空

8、线路型号：LGJ-185 1840/1690m上下杆电缆型号：上下杆电缆型号：YJV228.7/10KV-3240 总长总长100m马池开关站到马池地面变电所线路型号：马池开关站到马池地面变电所线路型号： MYJV-10-3*95mm2 80/80m 马池地面变电所到中央变电所电缆型号：马池地面变电所到中央变电所电缆型号： MYJV42-10 350mm2 430/430m 中央变电所到采区变电所电缆型号：中央变电所到采区变电所电缆型号： MYJV42-10 350mm2 600/600m 马池地面变电所到风井变电所电缆型号：马池地面变电所到风井变电所电缆型号： LGJ-50 1100/105

9、0m 查表参数如下：查表参数如下： 架空线路架空线路LGJ-185 ，X=0.365/KM 高压电缆高压电缆X=0.08/KM，架空线路，架空线路LGJ-50 ， X=0.394/KM （二）短路电流和短路容量计算（二）短路电流和短路容量计算（1）绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗。）绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗。 有关参数如下图：有关参数如下图：k-1点、点、k-2点、点、k-3点、点、k-4点的三相短路电流和短路容量计算如下。点的三相短路电流和短路容量计算如下。如下图所示，选择基准容量如下图所示，选择基准容量Sd=100MVA，则各，则各元件的相对基准电抗为：元件的相对基准电抗为

10、： 马池煤矿开关站马池煤矿开关站10KV短路计算短路计算图1白坪变电站马池开关站马池地面变电所LGJ-185L架=1669mL电=100mLGJ-185L架=1840mL电=100mMYJV-103*95mm /80mMYJV42-3*50mm22/430m联络开关LGJ-50马池中央变电所马池中央变电所马池风井变电所马池采区变电所马池采区变电所k-3MYJV42-3*50mm2/600mMYJV-103*95mm /80m2MYJV42-3*50mm2/430mMYJV42-3*50mm2/600mLGJ-50L=1080m马池风井变电所L=1100mk-2k-1k-4供电线路图图2X0d1

11、.432X1d0.425X2d0.03X3d0.043X0d1.432X1d0.425X4d0.38K-1K-1K-2K-4K-3等 值 电 路 图 白坪变电站白坪变电站I回路变压器的电抗标么值：回路变压器的电抗标么值： 取最小运行方式下：取最小运行方式下：1.432 白坪变电站电缆到马池地面变电所的电抗的标么值：白坪变电站电缆到马池地面变电所的电抗的标么值： 公式（公式（1） 其中式中其中式中 X-输电线路电抗，输电线路电抗，； Sd -基准容量，选取基准容量，选取100MVA； Ud-线路的平均电压，线路的平均电压，KV 马池变电所至中央变电所电缆电抗的标么值：马池变电所至中央变电所电缆电

12、抗的标么值： 中央变电所至采区变电所电缆电抗的标么值：中央变电所至采区变电所电缆电抗的标么值： 马池地面变电所至风井变电所线路电抗的标么值马池地面变电所至风井变电所线路电抗的标么值：425. 025 .1010008. 009. 025 .101001 . 008. 025 .1010084. 1365. 021dUdSXdX03.025.1010043.008.022dUdSXdX043.05.1010060.008.0223dddUSXX38.05.1010010.138.0223dddUSXX（2 2）计算短路电流和短路容量）计算短路电流和短路容量 2.12.1、马池地面变电所、马池地面

13、变电所K-1K-1点的短路电流和短路容量计算点的短路电流和短路容量计算 K-1点短路时短路回路的总电抗标么值为： =1.432+0.425=1.857 k-1点的短路电流和短路容量计算如下： k-1点的基准电流： =5.5（KA） 公式（公式（2 2） 三相短路电流： =2.961（KA）公式（公式（3 3） 两相短路电流： =2.575（KA）公式（公式（4 4） 三相短路容量: =53.85（MVA）公式（公式（5 5） 101XXXd857. 15 . 51) 1(I1-K3dXdIdIKdI）（5.1031003dUdSdI15. 1961. 215. 11) 3(1-K2kII）（8

14、57. 110011 -K3ddXSS）（2.22.2、马池中央变电所马池中央变电所K-2K-2点的短路电流和短路容量计算点的短路电流和短路容量计算k-2点短路时短路回路的总电抗标么值为： =1.432+0.425+0.03=1.887k-2点的短路电流和短路容量计算如下：k-2点的基准电流： =5.5（KA）三相短路电流： =2.914（KA）两相短路电流： =2.534（KA）三相短路容量: =53（MVA）887. 15 . 5I2)2(2-K3dddKdXIII）（ddXXXX21025 .1031003dddUSI15. 1614. 215. 12)3(2-K2kII）（887. 1

15、10022-K3ddXSS）（ 2.32.3、马池采区变电所、马池采区变电所K-3K-3点的短路电流和短路容量计算点的短路电流和短路容量计算k-3点短路时短路回路的总电抗标么值为： =1.432+0.425+0.03+0.043=1.93k-3点的短路电流和短路容量计算如下：k-3点的基准电流： =5.5（KA）三相短路电流： =2.85（KA）两相短路电流： =2.478（KA） 三相短路容量: =51.81（MVA）dddXXXXX321035 .1031003dddUSI93. 15 . 5I3)3(3-K3dddKdXIII）（15. 185. 215. 13)3(3-K2kII）（9

16、3. 110033-K3ddXSS）（2.42.4、马池风井、马池风井变电所变电所K-4K-4点的短路电流和短路容量计算点的短路电流和短路容量计算k-4点短路时短路回路的总电抗标么值为： =1.432+0.425+0.38=2.237k-4点的短路电流和短路容量计算如下：k-4点的基准电流： =5.5（KA）三相短路电流： =2.458（KA）两相短路电流： =2.138（KA） 三相短路容量: =44.70（MVA）ddXXXX41045 .1031003dddUSI237. 25 . 5I4)4K(4-K3ddddXIII）（15. 1458. 215. 14)3(3-K2kII）（237

17、. 210043-K3ddXSS）（三）开关整定计算原则（三）开关整定计算原则v1、地面高压开关柜计算原则v （1）、过流一段整定：按照井下短路整定计算公式整定：v 公式（公式（6 6） v （2）、过流二段整定：v 公式（公式（7 7）v （3）、校验：按照井下整定公式进行校验。v 公式（公式（8 8）v式中：Iz过负荷整定值；v Id短路保护整定值；v Ieb变压器高压侧额定电流；v Igh线路最大过负荷电流； Idmin（2）线路末端最小两相短路电流；v kx接线系数，接于相电流取1，接于相电流差时取1.732；v kk可靠系数，用于电流速断保护时取1.3或1.5，本书取1.5（地面取

18、v 1.3）； v kgh过负荷系数，取1.31.5，本书取1.5；v kf返回系数，取0.85；v Nj电流互感器变比；jeghfxknIkkkkIz5.1)2(minddkIIKghxkdIkkI（四）地面变电所高压开关柜整定计算（四）地面变电所高压开关柜整定计算 1 1、地面高压变电所、地面高压变电所1 1板、板、9 9板、板、1616板高压开关柜整定板高压开关柜整定 1板、16板高压开关柜为地面变电所I进线、II进线，9板为联络开关，高压开关柜电流互感器变比为200/5，保护装置过流定值设为过流定值设为IIII段值段值有0-99A范围可以选用整定，速速断定值设为断定值设为I I段段定值

19、有0-99A范围可以选用整定，过流时限为0-99S。 总负荷P=2500KVA+2100KVA+500KVA+400KVA+3200KVA+2315KVA =3330KVA (1)(1)过流二段整定：过流二段整定： 公式（公式（9 9） 根据公式：因考虑与上一级开关站配合，故取过流二段整定为：4.5A，延时取0.3S。过流一段整定： (2)(2)过流一段整定过流一段整定： 由于1板、16板高压开关柜为地面变电所进线开关，所以采用以下公式计算： 因此过流一段整定为12A,延时取0S。(3)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算两相短路电流及灵敏度校验计算 图中K-1点两相短路电流为2306A 符合保

20、护灵敏度要求。AUPI1 .1835 .10333303eAnIkkkkIjeghfxk9 . 75/2001 .1832 . 19 . 013 . 1zAIkkIghxkd12815 . 15 . 180. 44802306)2(min2dkIIK 2 2、地面高压变电所、地面高压变电所4 4板、板、1313板高压开关柜整定板高压开关柜整定 4板、13板高压开关柜控制地面动力变压器I回路、II回路，高压开关柜电流互感器变比为50/5，保护装置过流定值设为II段定值有0-99A范围可以选用整定，速断定值设为I段定值有0-99A范围可以选用整定，过流时限为0-99S。 总负荷P=2315KVA

21、=630KVA (1)(1)过流二段整定：过流二段整定： 根据公式： 因此过流二段整定为：6A，延时取0.2S.过流一段整定： (2)(2)过流一段整定过流一段整定： 由于4板、13板高压开关柜控制地面低压动力变压器，所以采用以下公式计算： 因此过流一段整定为14A,延时取0S。 (3)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算两相短路电流及灵敏度校验计算 Ud%=4% Ud%短路阻抗 符合保护灵敏度要求。AUdUeSeIk28.43304. 05 .103315%3)2(min2AUPI69.345 .1036303eAnIkkkkIjeghfxk01. 65/507 .342 . 19 . 013

22、 . 1zAIkkIghxkd5 .1365 . 115 . 15 . 109. 314028.433K 3 3、地面高压变电所、地面高压变电所5 5板、板、1212板高压开关柜整定板高压开关柜整定 5板、12板高压开关柜控制副井车房I回路、II回路，高压开关柜电流互感器变比为100/5，保护装置过流定值设为II段定值有0-99A范围可以选用整定，速断定值设为I段定值有0-99A范围可以选用整定，过流时限为0-99S。 总负荷P=400kw (1)(1)过流二段整定：过流二段整定： 根据公式： 因此过流二段整定为：2A，延时取0.2S.过流一段整定： (2)(2)过流一段整定：过流一段整定：

23、因此过流一段整定为5A，延时取0S。 (3)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算两相短路电流及灵敏度校验计算 Ud%=4% Ud%短路阻抗 符合保护灵敏度要求。AUdUeSeIk2 .55004. 05 .103400%3)2(min2AnIkkkkIjeghfxk62. 15/10034.322 . 19 . 013 . 1zAUPI34.328 . 085. 05 .103400cos3eAIIkkIeghxkd5 . 425 . 115 . 15 . 150. 51002 .550K 4 4、地面高压变电所、地面高压变电所6 6板、板、1111板高压开关柜整定板高压开关柜整定 6板、11板

24、高压开关柜控制风井变电所I回路、II回路，高压开关柜电流互感器变比为50/5，保护装置过流定值设为II段定值有0-99A范围可以选用整定，速断定值设为I段定值有0-99A范围可以选用整定，过流时限为0-99S。 总负荷P=2315KVA=630KVA (1)(1)过流二段整定：过流二段整定： 根据公式：因此过流二段整定为：6A，延时取0.2S.过流一段整定： (2)(2)过流一段整定：过流一段整定： 由于6板、11板高压开关柜控制风井变电所动力变压器，所以采用以下公式计算： 因此过流一段整定为14A，延时取0S。(3)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算两相短路电流及灵敏度校验计算 图中K-4点

25、两相短路电流为1948A 符合保护灵敏度要求。AnIkkkkIjeghfxk01. 65/5064.342 . 19 . 013 . 1zAUPI64.345 .1036303eAIIkkIeghxkd5 .1365 . 115 . 15 . 19 .13141948K二、井下高爆开关及低压馈电开关整定计算二、井下高爆开关及低压馈电开关整定计算1、高爆开关计算原则 根据煤矿井下供电的三大保护细则： 公式（公式（1010）(1)、过载值计算： Ig 高压配电装置的过载整定值，A； Pe高压配电装置所带负荷的额定功率之和,kW; Ue 高压配电装置的额定电压，kV; cos 功率因数取0.7； (

26、2)、短路值根据公式（13）计算： 对于电磁式保护，其一次电流整定值Iz按下列公式计算： 公式（公式（1111） Iz 高压配电装置短路电流整定值; IQe 容量最大的电动机额定起动电流，包括同时启动的几台电动机；A Kb 矿用变压器的变压比，一次电压为6000V,二次电压为690V时，变比取8.7; 一次电压为6000V,二次电压为1200V时，变比取5;cos3eegUPI)(4 . 12 . 1eXQebzIkIKIgebexQeIkIkIn Ie 其余（已启动电流的除外）电动机的额定电流之和； Kx 需用系数，取1； 对于电子式高压综合保护器,按电流互感器(5A)倍数分级整定： 公式（

27、公式（12） 式中 n 互感器二次额定电流(5A)的倍数 Ige高压配电装置额定电流，A； Ie、IQe、Kb、KX、含义同上； (3)对于Y/接线变压器,计算出的整定值灵敏度应按公式（15b）校验: Id(2) 变压器低压侧两相短路电流，A； Iz 高压配电装置短路电流整定值; b 矿用变压器的变压比，取8.7或5; 变压器二次侧电压690V或1200V，容量500KVA,系统短路容量按50MVA计算； RR1/Kb2 +Rb +R2 XXX+X1/Kb2 +Xb+X2 公式（公式（13） (4)对于保护电缆干线或支线,计算出的整定值灵敏度应按公式6校验: Id(2) 被保护电缆干线或支线距

28、变压器最远点的两相短路电流值，A； IZ 过电流保护装置的电流整定值，A; 1.5 保护装置的可靠动作系数;22)2()()(2XRUIed井下保护装置（电子式反时限保护装置） （1）、变压器保护计算 1.1、过负荷电流计算值：Iz=kxIeb 1.2、短路保护根据下列公式计算：Id=kk.kx.kgh.Ieb 1.3、灵敏度校验根据下列公式计算：试中 Iz过负荷整定值； Id短路保护整定值； Ieb变压器高压侧额定电流； Id(2) 线路末端最小两相短路电流； kx接线系数，接于相电流取1，接于相电流差时取1.732； kk可靠系数，用于电流速断保护时取1.3或1.5，本书 取1.5（地面取

29、1.3）； kgh过负荷系数，取1.31.5，本书取1.5； （2）、线路保护计算 2.1、过载值计算：Iz=Ie 2.2、短路值根据下列公式计算: 2.2.1、保护装置动作电流按应躲过线路最大过负荷电流整定。Id=kk.kx.Igh 2.2.2、保护装置灵敏度校验按系统最小运行方式下末端最小两相短路电流校验： （3）、电动机保护计算 3.1、过载值计算：按电动机的额定电流整定。 3.2、短路值计算按保护装置的动作电流应躲过电动机最大启动电流整定。例 题1 1、中央变电所、中央变电所6#6#高爆开关高爆开关6#6#高爆开关所控制的是高爆开关所控制的是2#2#干式变压器干式变压器 额定电流为额定

30、电流为100A100A总负荷总负荷P=275.5kwP=275.5kw (1) Ig. (1) Ig.高压配电箱的过载整定值，高压配电箱的过载整定值，A A； Pe. Pe.高压配电箱所带负荷的额定功率之和，高压配电箱所带负荷的额定功率之和，kw;kw; Ue. Ue.高压配电箱额定电压，高压配电箱额定电压，KVKV； cos cos.功率因数取功率因数取0.70.7； =22.65A =22.65A 整定过载电流为整定过载电流为30A30A100/5370+135/22m图3(2)根据煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则中， 对于电磁式保护，其一次电流整定值Iz按下列公式计算： IZ1.21

31、.4 (IQe+KXIe)/Kb 其中系数取1.4 变比Kb取8.7 需用系数KX取1 IZ=1.4(1.151606+115.5)/8.7=180.23A 对于电子式高压综合保护器,按电流互感器(5A)倍数整定, 整定值按公式(14)得: n (IQe+KXIe)/ KbIge n=(1.151606+115.5)/(8.7100)=1.4整定短路电流为150A(3)对于Y/接线变压器,按公式(13)计算出的整定值应按公式(15b)校验灵敏度: RR1/Kb2 +Rb XXX+X1/Kb2 +Xb变压器二次侧电压690V，容量500KVA,系统短路容量按50MVA计算；查附录二表1的，系统电抗XX=0.0095查附录二表2的， R0=0.301 X0=0.0612 高压电缆电阻、电抗：L=0.031km高压电缆电阻、电抗： R1=0.0310.301=0.0093 X1=0.06120.031=0.0184变压器电阻、电抗：Rb=0.0060 Xb=0.0380变压器电阻：RT=PN.T*(U2N.T)2/ (SN.T)2 PN.T变压器短路损耗 U2N.