煤矿井下继电保护整定计算(试行)

河南理工大学工程硕士学位论文短路点的设置见图1，短路电流计算系统图见图1，等值电路图见图2。2、短路电流计算主井绞车电动机，副井绞车电动机、压风机及东风井风机电动机总容量超过规定值（800kW及以上），且距6kV母线距离很近，计算K2点（6.3kV）短路参数时考虑附加电源，计算K4点短路参数时考虑主绞车电动机的影响，其它短路点不考虑附加电源。2.1计算各元件的电抗标么值选取基准容量：Sb=100MVA选取短路点所在母线的平均电压为基准电压，即：计算K1点，选取Vb=37kV，==1.56kA计算K2点及其它短路点时，选取Vb=6.3kV，==9.16kA37KV母线大运行方式时系统容量158MVA,小运行方式时系统容量142MVA（注：该参数由供电处提供）。阻抗=0.7027，=0.6333折合37KV阻抗=9.6198Ω，=8.6646Ω折合6.3KV阻抗=0.2795Ω，=0.2514Ω变压器：=0.92875=0.3686Ω电抗器：=0.8738=0.3464Ω电缆线路：==0.08×0.6×=0.1209=XOL=0.08×0.6=0.048Ω==0.08×0.25×=0.0504x7=XOL=0.08×0.25=0.02=XOL=0.08×0.30×=0.0605x8=XOL=0.08×0.30=0.024=XOL=0.08×2.0×=0.4031x9=XOL=0.08×2.0=0.16架空线路：==0.4×4×=4.0312x17=XOL=0.4×4=1.62.2短路电流计算K1点短路：（1）最大运行方式=0.6333=8.6646Ω==2.46kA==2.46kA==158MVAikr=2.55I″=2.55×2.46=6.27kAIkr=1.52I″=1.52×2.46=3.74kA（2）最小运行方式=0.7027=9.6198Ω=×1.56=2.22kA==2.22kA=0.866=1.92kAK2点短路：（1）最大运行方式：=X1*+X3*=0.6333+0.92875=1.5621=X1+X3=0.2514+0.3686=0.62Ω=5.86kA=64MVA电动机反馈冲击电流ikrm=7.5Krm·INMikrm=7.5×1.5×（380+380+250+800）=7.5×1.5×0.218=2.449kAikr∑=ikr+ikrm=2.55In+=2.55×5.86+2.449=17.39kAIkr=1.52I″=1.52×5.86=8.91kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875=1.63145=0.2795+0.3686=0.6481Ω=×9.16=5.61kA==5.61kA=0.866=4.86kAK15点短路：（1）最大运行方式=X1*+X3*+X5*=0.6333+0.92875+0.8738=2.43585=X1+X3+X5=0.2514+0.3686+0.3464=0.9664Ω=3.76kA=3.76kA=41MVA=41MVAikr=2.55×3.76=9.588kAIkr=1.52×3.76=5.72kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.8738=2.50525=0.2795+0.3686+0.3464=0.9945Ω=×9.16=3.66kA=3.66kA=0.866=3.17kAK3点短路：（1）最大运行方式（下井电缆两并联运行）=X1*+X3*+X5*+X6*/2=2.43585+0.1209/2=2.4963=X1+X3+X5+X6/2=0.9664+0.048/2=0.9904Ω=ikr=2.55×3.67=9.36kAIkr=1.52×3.67=5.58kA（2）最小运行方式=X1*+X3*+X5*+X6*=2.43585+0.1209=2.55675=X1+X3+X5+X6=0.9945+0.048=1.0425Ω=×9.16=3.58kA=3.49kA=0.866=3.1kAK4点短路：（1）最大运行方式=X1*+X3*+X7*=0.6333+0.92875+0.0504=1.61245=X1+X3+X7=0.62+0.02=0.64=5.68kA==5.68kA=62.02MVA=61.98MVA电动机反馈冲击电流ikrm=7.5×1.5×=1.08kAikr∑=ikr+ikrm=2.55×5.68+1.08=15.57kAIkr=1.52×5.68=9.63kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.0504=1.68185=0.6481+0.02=0.6681=×9.16=5.45kA=0.866×5.45kA=4.72kAK5点短路：（1）最大运行方式=0.6333+0.92875+0.0605=1.62255=0.62+0.024=0.644=5.65kA62MVAikr=2.55×5.65=14.41kAIkr=1.52×5.65=8.59kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.0605=1.69195=0.6481+0.024=0.6721=×9.16=5.41kA=5.41kA=0.866×5.41kA=4.69kAK6点短路：（1）最大运行方式=0.6333+0.92875+0.4031=1.96515=0.62+0.16=0.784.66kA=4.66kA51MVAikr=2.55×4.66=11.88kAIkr=1.52×4.66=7.08kA（2）最小运行方式=0.7027+0.92875+0.4031=2.03455=0.6481+0.16=0.8081=×9.16=4.5kA=4.5kA=0.866×4.5=3.9kA短路参数计算结果汇总表运行方式最大运行方式最小备注短路参数kASK，MVAikr，kAIkr，kAkA短路点K12.461.586.273.741.9235kV母线K25.866417.398.914.866kV母线K33.6740.069.365.583.130板井下变电所K45.6862.0215.578.634.724板，主井K55.656214.418.594.699板，副井绞车K64.665111.887.083.939板，西风井K75.776314.728.774.795板，水处理K85.7963.214.768.84.827板，无轨电车K91.6418.04.182.491.4223板，冶炼厂K105.7262.414.588.694.756板，东风井K114.9153.6412.537.464.119板，矸山K125.6962.1714.518.654.7328板，压风机K135.1956.713.237.894.3341板，冶炼厂K145.6161.2514.318.534.6636板，锅炉房K153.7641.009.595.723.1729板，电抗器第二章高压配电装置所具有的保护种类第一节过流保护装置一、过载保护：过载是指电动机、变压器等电气设备运行电流超过其额定电流但小于1.5倍额定电流的运行状态，此运行状态在过电流运行状态范围内。若电气设备长期过载运行，其绕组温升将超过允许值而绝缘老化或损坏。过载保护要求不受电动机短时过载冲击电流或短路电流的影响而瞬时动作。

井下高压开关均应投入使用。二、短路保护：短路保护是指电气控制线路中的电器或配线绝缘遭到损坏、负载短路、接线错误时，都将产生短路故障。短路时产生的瞬时故障电流是额定电流的十几至几十倍。电气设备或配电线路因短路电流产生的强大电动力可能损坏、产生电弧，甚至引起火灾。短路保护要求在短路故障产生后的极短时间内切断电源。在每台开关均须投入使用。当配电系统发生近端短路，电源电压为零，电流互感器通过四倍额定电流时，其二次电流源绕组能输出25VA（负载电阻25Ω），使断路器可靠分闸。（摘自JB8739—1998矿用隔爆型高压配电装置）使用范围：所有开关必须投入使用。整定方法在后详述。应注意：部分开关短路保护装置带有小延时，主要是为了躲开配电变压器或大型电动机在合闸瞬间的励磁涌流，固定小延时时间为50mS，一般来说变压器容量在600KvA以上时可投入小延时。若合闸时不发生误动作，可不投入小延时。（摘自ZBT—11型高开综合保护器，上海山源）三、反时限过流保护：反时限过电流保护的动作时间是一个变数，随短路电流大小而变，短路电流大，动作时间快，短路电流小，动作时间慢，表现为反时限特性。就是说继电保护的动作时间与短路电流大小有关，成反比例关系。反时限保护建议投入，能充分发挥被保护原件的效益，又不致使元件长时间发热而损坏，反时限过电流保护具有瞬动性和反时限特性，能对故障情况动态跟随。特别是电动机具有一定的过载特性，高爆开关控制电动机时投入使用。上海山源电子电气科技发展有限公司生产的ZBT—11型高开综合保护器有三种反时限曲线选择，通常输电线路采用普通反时限特性，而在线路末端短路时电流变化较大的情况下，则采用强反时限特性，当线路末端短路时电流变化非常大时，采用极强反时限特性。r＝1，常用于被保护线路首末端短路故障电流变化较大的场合。

r＝2，常用于反映过热状况的保护。（电动机、发电机转子、变压器、电缆、架空线等）（因为发热与电流的平方成正比）

这两种是国内最常用的两种反时限特性曲线。第二节单相接地保护一、零序电流型保护：利用故障线路零序电流比非故障线路零序电流大的特点来实现有选择性的接地（漏电）保护。二、零序功率方向型保护：利用故障线路和非故障线路零序电流方向不同的特点来实现有选择性的接地（漏电）保护。摘自JB8739—1998《矿用隔爆型高压配电装置》，一般适用于变压器中性点不接地供电系统，应投入使用，整定方法见漏电保护整定。注意：具有零序电流型和零序功率方向型两种漏电保护的，建议采用零序功率方向型。对于变电所总进线开关，为提高供电的可靠性，降低保护装置误动作，可以仅采用零序电流型漏电保护。上海山源电子公司、八达电气有限公司等高爆开关综合保护装置装置带有零序一段、二段过流保护装置，一段是瞬时动作；二段是延时动作，根据动作时间选择合适的档位。应注意：零序电流互感器是漏电保护的关键器件，LX字面应朝向母线的电源侧，K应接保护装置零序电流IO端，D应接保护装置地线端，不可错接。S端应接试验线，也可取消不接。馈出线的电缆接地线不得穿过零序电流互感器的孔心。三、绝缘监视保护：对双屏蔽橡套电缆的监视线和地线间的绝缘进行监视的保护。摘自JB8739—1998《矿用隔爆型高压配电装置》，使用范围：使用条件较为苛刻，电缆必须是双屏蔽橡套电缆，建议向移动变电站供电且馈出线为双屏蔽橡套电缆的开关投入使用，其它开关不能使用。使用方法：一般在矿用高压配电装置后腔下室地板上，固定一终端电阻，它接在一只两芯接线端子上，若配电装置馈出的电缆是UGSP型双屏蔽橡套电缆，并要求绝缘监视保护时，将下室地板上的终端电阻取下，将电缆中的监视线与地线分别接到原终端电阻的两个接线柱上，终端电阻的引出线分别与电缆末端（移动变电站或电源进线盒）的监视线与地线连接即可。整定方案：这种保护不需要整定，已经在高压配电装置综合保护内固化，一般监视线与接地线的绝缘电阻在1.5~3kΩ可靠动作，在0.8~5.5kΩ允许动作，在其它绝缘值不允许动作，动作时间小于0.1秒。第三节其它保护种类一、失压保护电动机正常运转时如因为电源电压突然消失，电动机将停转。一旦电源电压恢复正常，有可能自行起动，从而造成机械设备损坏，甚至造成人身事故。失压保护是为防止电压恢复时电动机自行起动或电器元件自行投入工作而设置的保护环节。采用接触器和按钮控制的起动、停止控制线路就具有失压保护作用。因为当电源电压突然消失时，接触器线圈就会断电而自动释放，从而切断电动机电源。当电源电压恢复时，由于接触器自锁触头已断开，所以不会自行起动。但在采用不能自动复位的手动开关、行程开关控制接触器的线路中，就需采用专门的零电压继电器，一旦断电，零电压继电器释放，其自锁电路断开，电源恢复时，就不会自行起动。二、欠电压保护当电源电压降至60%~80%额定电压时，将电动机电源切断而停止工作的环节称为欠电压保护环节。除了采用接触器有按钮控制方式本身的欠电压保护作用外，还可采用欠电压继电器进行欠电压保护。将欠电压继电器的吸合电压整定为0.8~0.85UN、释放电压整定为0.5~0.7

UN。欠电压继电器跨接在电源上，其常开触头串接在接触器线圈电路中，当电源电压低于释放值时，欠电压继电器动作使接触器释放，接触器主触头断开电动机电源实现欠电压保护。部分高压配电装置为当电网电压降至额定值的65%以下时，可靠保护。1、井下高压电动机、非局部扇风机专用动力变压器的控制开关，应具有欠压保护，其整定原则为：释放电压应大于35%UN，吸合电压应小于85%UN。2、井下向移动变电站送电的控制开关，应具有欠压保护，其整定原则为：释放电压应大于35%UN，吸合电压应小于85%UN。3、井下中央变电所、采区变电所中的总进线开关、联络开关及向下级变电所馈出电源线的控制开关，应摘除开关的欠压保护，并将其综合保护的低电压保护设置在关的状态，如果不能设置在关的状态，应将失压保护设置在最小值，延时时间设置为最长时间。4、控制局部扇风机专用的的控制开关，应采用具有欠压延时功能的高压配电装置，没有欠压延时功能的，应更换为具有欠压延时功能的高压配电装置，延时时间设置为2秒，动作电压设置为最小值。三、过电压保护过压保护是指被保护线路电压超过预定的最大值时，使电源断开或使受控设备电压降低的一种保护方式。设置过电压的目的主要是为了防止用电设备长期处于严重过电压的状态下运行，会造成设备绝缘下降，加快设备的老化速度。使用范围：井下高压防暴配电装置均应采用，变电所总进线开关的过电压保护装置可只发信号用于警告，提醒运行值班人员注意。控制变压器、电动机的配电装置可设置为跳闸，以保护设备不受损坏。整定方法：建议动作值为1.2UN，动作时间为1秒。动作值不可调的，选择投入。开关综合保护装置具有故障录波功能的，在不影响开关综合保护装置正常运行的情况下，应投入故障录波功能。第三章高压开关短路、过载保护整定原则及方法第一节矿井供用电设备继电保护整定原则1、各级电网之间继电保护的运行整定，应以保证电网全局的安全稳定运行为根本目标。电网继电保护的整定应满足速动性、可靠性、选择性和灵敏性要求。如果由于电网运行方式、装置性能等原因，不能兼顾速动性、选择性或灵敏性要求时，应在整定时合理地进行取舍，优先考虑灵敏性，并执行如下原则：a.矿井电网服从矿区电网；b.下一级电网服从上一级电网；c.局部问题应在不影响或不扩大影响上一级电网安全供电的前提下，自行确定局部供电的继电保护整定；d.上级电网在运行方式和继电保护整定满足的条件下，应以下一级电网的继电保护整定需要，科学、合理地确定本电网继电保护整定参数，做到上、下电网继电保护整定统筹兼顾，科学合理；e.保证重要负荷供电。2、上、下级继电保护之间的整定，一般应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求，即当下一级线路或元件故障时，故障线路或元件的继电保护整定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相互配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。对不同原理的保护之间的整定配合，原则上应满足动作时间上的逐级配合。3、电流速断保护应校验被保护线路出口短路的灵敏系数。4、各变电所出线开关定时限过流保护动作时限设置，与上下级变电所出线开关定时限过流保护动作时限配合，视供电线路级数多少，优先考虑阶梯配置。定时限过电流保护定值必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。5、除电动机保护采用反时限保护方式外，变压器、线路保护均不宜采用此方式。6、上下级线路过载保护，动作时间配合级差取0.5s。7、必须用最小两相短路电流校验短路保护装置的灵敏度。作为主保护，取本级线路末端最小两相短路电流，要求灵敏系数Klm≥1.5；作为远后备保护时，取相邻下级线路末端最小两相短路电流，要求K8、地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。9、井下各高压电机及动力变压器接地保护动作于瞬时跳闸。第二节继电保护配置的基本原则1、矿井6～10kV供电干线各开关均设防止相间短路的保护、过载保护、欠压、过压、断线、接地、三相电流不平衡及断相保护。2、井下动力变压器保护应设短路、过载、欠压、过压、断线、接地、漏电、三相电流不平衡及断相保护。3、高压电动机保护应设短路、过载、反时限过流、欠压、过压、断线、接地、漏电、三相电流不平衡及断相保护。4、电容器保护应设短路、过载、零序、熔断器、接地、过电压和低电压保护。第三节继电保护整定计算方法一、电动机继电保护整定计算1、电动机的短路保护电动机的短路保护动作电流按躲过电动机的起动电流整定，即Idz=Kk式中Kk—可靠系数，取1.4～1.6；若采用反时限保护，取1.8Kjx—接线系数，取1Iq.D—电动机的起动电流（周期分量），高压电动机的启动电流一般取5～7电动机的额定电流。《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例》180灵敏度校验：Klm=Id.min(2)Idz式中Id.min2、电动机的过载保护为了使过电流保护在正常运行时（包括输送最大负荷和外部故障切除后电动机自起动时）不动作，其动作电流应按下式整定：Idz=KkKh式中Kk—可靠系数，取1.Kh—返回系数，微机型保护取1.0；《继电保护及二次回路速查速算手册》125Ie时间的整定应考虑躲过电动机的起动时间，一般情况下取15～20s。《继电保护及二次回路速查速算手册》234页过电流保护的灵敏度可按下式校验：Klm=Id.min（3式中Id.min（灵敏度校验，要求Klm≥3、电动机的欠压、过压保护欠压保护：对电网电压进行监测，当不足额定电压的65%时保护动作，动作时间取0.5s。过压保护：对电网电压进行监测，超过额定电压的118%时保护动作，动作时间取2s。4、双屏蔽电缆绝缘监视保护（1）高压双屏蔽地线之间的绝缘电阻值Rd降低到：Rd<3KΩ，本保护器可靠动作；Rd>5KΩ，本保护器不动作；（2）当屏蔽芯线与屏蔽地线之间的回路电阻值Rk增加到：Rk>1.5KΩ，本保护器可靠动作；Rk<0.8KΩ，本保护器不动作。监视动作时间小于0.1s。5、PT断线保护当装置检查到PT断线时，发出报警信号。6、三相电流不平衡保护及断相保护相平衡度分档可选:50%、60%、70%、80%。电动机的相平衡度分档选择为70%，动作延时20s。7、反时限过电流保护华荣科技公司和上海山源电子生产的高爆开关的保护器具有反时限过电流保护，整定原则是：在最大运行方式下，下条线路始端三相短路时有最大的短路电流Idmax流过本线路，本线路的反时限保护允许启动，但不能误跳闸，因此本线路反时限曲线上对应Idmax的延时应当比下条线路反时限曲线上对应Idmax的延时高出一个时间阶段△t其动作电流应按下式整定：Idz=KkKzq式中Kk—可靠系数，取1.Kh—返回系数，微机型保护取1.0；《继电保护及二次回路速查速算手册》125Kzq—考虑电动机自起动使电流增大的自起动系数，一般取1.2～1.5；《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》Ifh.max灵敏度计算：反时限过电流保护的灵敏度可按下式校验：Klm=Id.minIdz式中Id.min—最小方式下，相邻线路始端故障时流过保护安装处的最小短路电流Klm—灵敏度系数，要求不小于反时限过电流保护主要适用于电动机的继电保护，一般不用于电缆线路和变压器的继电保护。二、电容器继电保护整定计算1、短路保护电流整定Idz=(3～5)INC《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例》式中INC灵敏度校验Klm=Id.min(2)Idz≥1.25～式中Id.min2、过载保护过载保护作为电容器的整组保护，其保护动作电流按躲过电容器额定电流计算Idz=(1.5～2)It=0.2～0.5s《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例》230页灵敏度校验Klm=Id.min(2)Idz式中Id.min3、熔断器保护熔断器保护的额定电流应大于电容器的长期允许工作电流，在电容器的充电涌流作用下，熔断器不应熔断。熔断器的额定电流应满足Idz=1.43INC《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例》4、过电压保护Uop=110～t=30～60s《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例》231页5、低电压保护采用电流闭锁以防止电压互感器断线时保护误动动作电压Uop=50～动作电流Idz=(0.2～0.5)I动作时间t=0.5s《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例》231页三、6～10kV变压器继电保护整定计算1、变压器短路保护对于容量较小的变压器，可采用电流速断保护来防止变压器绕组及引出线、套管的短路故障，电流速断保护装于电源侧。保护的动作电流按下列条件选择：1）应躲过变压器负荷侧母线上短路时流过保护的最大短路电流，即Idz=KkId.max式中Kk—可靠系数，取1.3～1.4Id.max2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流，通常取Idz=K×IB.e《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例式中IB.eK—变压器励磁涌流倍数，默认取8倍，一般取5～8。动作电流按其中较大者整定。按变压器电源侧两相短路电流检验保护的灵敏度，要求灵敏度系数Klm≥2Klm=Id.min(2)Idz≥式中Id.min保护动作时间0s。2、变压器过载保护变压器过载保护安装于电源侧，作为变压器的后备保护，其整定值按下述条件计算：按躲开变压器可能的最大负荷电流整定，即Idz=KkKh式中Ifh.max—变压器的最大负荷电流Kk—可靠系数，取1.2～1.3Kh—返回系数，微机型保护取1.0；《继电保护及二次回路速查速算手册》125变压器的最大负荷电流的计算应考虑电动机自起动时的最大电流》。Ifh.max=KzqIfh.max式中Kzq—电动机自起动系数，取1.5～2.5Ifh.max'—正常运行时的动作时限按躲过变压器二次侧最大一台或一组设备的最长启动时间整定。有的高爆开关不能设置精确的过载时间，仅有过载档位，可把过载档位设到1档（7～10s）。过载保护的灵敏度可按下式校验：Klm=Id.min(2)Idz≥1.3～1.5式中Id.min3、变压器的欠压、过压保护欠压保护：对电网电压进行监测，当不足额定电压的65%时保护动作，动作时间取0.5s。过压保护：对电网电压进行监测，超过额定电压的118%时保护动作，动作时间取2s。4、双屏蔽电缆绝缘监视保护（1）高压双屏蔽地线之间的绝缘电阻值Rd降低到：Rd<3KΩ，本保护器可靠动作；Rd>5KΩ，本保护器不动作；（2）当屏蔽芯线与屏蔽地线之间的回路电阻值Rk增加到：Rk>1.5KΩ，本保护器可靠动作；Rk<0.8KΩ，本保护器不动作。监视动作时间小于0.1s。5、PT断线保护当装置检查到PT断线时，发出报警信号。6、三相电流不平衡保护及断相保护相平衡度分档可选:50%、60%、70%、80%。变压器的相平衡度分档选择为60%，动作延时20s。四、6～10kV输电线路继电保护整定计算1、无时限电流速断保护（1）瞬时动作电流值的整定计算Idz≥1.2Imax.w《供电技术》Imax.w=IN.st+Kde∑IN.re式中Imax.w—线路最大工作电流，任一回路电源进线必须能担负全部负荷，即按全部负荷计算最大工作电流，AIN.st—启动电流最大的一台或同时启动电流最大的多台电动机启动电流，AKde—成组负荷需用系数，作为电源进线的电流速断保护，成组负荷需用系数取1∑IN.re—其余电动机的额定电流之和，A（2）或按首端最小两相短路有不小于1.5的灵敏度系数进行逆向整定，但保护范围可能延伸到下一线路，计算公式为Idz=Id.min(2)K式中Id.minKlm—瞬时电流速断保护的灵敏度系数，取1.5（3）为了保证短路保护的选择性，保护的动作电流应大于最大运行方式下本线路末端变电所母线上三相短路电流Id.max,Idz=KkId.max式中Kk—可靠系数，取1.Id.max（4）灵敏度系数按保护范围末端的最小两相短路电流校验，即Klm=Id.min(2)Idz>1.5式中Id.min2、带时限电流速断保护但是由于煤矿供电的距离较近，采区变电所之间的电缆短，电缆的阻抗值较小，变电所的馈出线的短路电流较大，并且相差不大，仅检测电流的大小很难实现选择性。为了实现选择性，减少发生短路故障的影响范围，一般采用如下的整定方案。无时限电流速断保护只能保护本线路的一部分，带时限电流速断保护能保护本线路全长。带时限电流速断保护作为本线路的主保护，能以较短时限切除本线路全长上的故障。《电力系统继电保护》73页（1）带时限电流速断保护动作电流值应大于下一线路的无时限电流保护的动作电流，即IdzI=KkI式中IdzIIKk—可靠系数，一般取1.1～1.2（2）中央变电所总进线开关的带时限电流速断保护动作时限建议选择为0.5s;采区变电所总进线开关的带时限电流速断保护动作时限建议选择为0.3。并和地面入井的高压开关的短路保护整定值进行配合。见《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》12页（3）为了使带时限电流速断保护在最小运行方式下两相短路时，仍能可靠地保护本线路全长，故必须以本线路末端作为灵敏度校验点来校验灵敏度，计算公式为Klm=Id.min(2)Idz>1.3式中Id.min（4）具有带时限电流速断保护的高爆开关应投入该保护，不具有带时限电流速断保护的高爆开关应投入电流速断保护（短路保护）。3、线路的过载保护过载保护通常是指其动作电流按照躲过最大负荷电流整定的一种保护装置，它在正常运行时不会动作，而在电网发生故障时，则能反应电流增大而动作。在一般情况下，它不仅能保护本线路全长，作本线路的近后备保护，而且也能保护相邻线路的全长，作相邻线路的远后备保护。过载保护的动作电流应按下述原则考虑：为了使过载保护在正常运行时（包括输送最大负荷和外部故障切除后电动机自起动时）不动作，其动作电流应按下式整定：Idz=KkKzqK式中Kk—可靠系数，取1.Kh—返回系数，微机型保护取1.0；《继电保护及二次回路速查速算手册》125Kzq—考虑电动机自起动使电流增大的自起动系数，一般取1.2～1.5；《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》Ifh.max—没有考虑电动机自起动时线路输送的最大负荷电流。任一回路电源进线必须能担负全部负荷，即按全部负荷计算最大负荷电流，应考虑需用系数，A时间的整定从离电源最远的元件的保护开始，上一级的保护时间整定应比下一级的保护时间大一个时间级差，以次类推。过载保护的灵敏度可按下式校验：Klm=Id.minIdz当校验过电流保护作本线路的近后备保护的灵敏度时，应采用最小运行方式下本线路末端两相短路时的短路电流进行校验，要求Klm≥1.3～1.5；当校验作相邻下一线路的远后备保护的灵敏度时，应采用最小运行方式下相邻下一线路末端两相短路时的短路电流进行校验，要求Klm≥4、线路的欠压、过压保护欠压保护：线路的欠压保护一般不投入使用。过压保护：对电网电压进行监测，超过额定电压的118%时保护动作，动作时间取2s。5、双屏蔽电缆绝缘监视保护（1）高压双屏蔽地线之间的绝缘电阻值Rd降低到：Rd<3KΩ，本保护器可靠动作；Rd>5KΩ，本保护器不动作；（2）当屏蔽芯线与屏蔽地线之间的回路电阻值Rk增加到：Rk>1.5KΩ，本保护器可靠动作；Rk<0.8KΩ，本保护器不动作。监视动作时间小于0.1s。6、PT断线保护当装置检查到PT断线时，发出报警信号。7、三相电流不平衡保护及断相保护相平衡度分档可选:50%、60%、70%、80%。电缆线路的相平衡度分档选择为70%，动作延时20s。第四节高压开关整定计算实例以某矿6kV中央变电所为例，进行整定计算。1、中央变电所2#高爆开关的整定2#高爆开关所控制的是1#干式变压器，变压器型号是KBSG-315/6,高爆开关额定电流为100A,1#干式变压器总负荷∑P=110kW。（1）短路保护整定按躲过变压器空载投入时的励磁涌流整定：QUOTEIdz=KIB.eQUOTEQUOTE=6×28.9=173.4A整定短路电流为200A（2）高爆开关的过载整定值＝28.9A整定过载电流取30A（3）灵敏度校验:通过以上的短路电流计算，最小运行方式下，保护安装处两相短路时的最小短路电流为A==23.6＞1.5满足灵敏度要求2、中央变电所6#高爆开关计算整定6#高爆开关控制1#水泵，高爆开关的额定电流为200A，1#水泵型号YB450M-4/6/450，总负荷∑P=450kW。(1)高爆开关的过载整定值—高爆开关的过载整定值，A；k—可靠系数，取1.2～1.25；—高爆开关所带负荷的额定功率之和,kW;—高爆开关的额定电压，kV;—功率因数取0.7；＝1.2×58.9=70.68A过载电流整定取70A（2）电动机的短路保护动作电流按躲过电动机的起动电流整定，即QUOTE式中QUOTE—可靠系数，取1.4～1.6；若采用反时限保护，取1.8～2；QUOTE—接线系数，当电流互感器为完全星形接线和不完全星形接线时，取1；QUOTE—电动机的起动电流（周期分量），高压电动机的启动电流一般取5～7电动机的额定电流。QUOTE=1.4×1×7×=577.2A短路电流整定取600A⑶校验灵敏度按公式4612600=7.7＞1.5灵敏度系数满足要求3、中央变电18#高爆开关整定控制21上部变电所Ⅰ回路进线，高爆开关的额定电流为300A，按最大运行方式计算，Ⅰ回路进线带21上部变电所全部负荷，总负荷∑P=2650kW，最大电动机的功率为280kW，需用系数为0.6。（1）过载整定为了使过载保护在正常运行时（包括输送最大负荷和外部故障切除后电动机自起动时）不动作，其动作电流应按下式整定：Idz=KKKzqKhI式中QUOTE—可靠系数，取1.15～1.25；QUOTE—返回系数，微机型保护取1.0；QUOTE—考虑电动机自起动使电流增大的自起动系数，一般取1.2～1.5；QUOTE—没有考虑电动机自起动时线路输送的最大负荷电流。QUOTE—成组负荷需用系数。＝287.3A过载电流整定为300A（2）短路保护瞬时动作电流值的整定计算QUOTE≥1.2QUOTEQUOTE=QUOTE+QUOTE∑QUOTE式中QUOTE—线路最大工作电流，A。QUOTE—启动电流最大的一台或同时启动电流最大的多台电动机启动电流，A。QUOTE—成组负荷需用系数，取。∑QUOTE—其余电动机的额定电流之和，A。=567=680A短路电流整定为700A(3)根据短路电流计算k-1处短路电流为4612AId(2)Idz=灵敏度系数满足要求第四章高压漏电保护整定方案第一节高压漏电保护整定原则一、各矿根据矿区电网中性点接地情况，选择合适的漏电保护型式。电网中性点不接地的运行方式优先选择功率方向型，没有功率方向型的应选择零序电流型。电网中性点经过消弧线圈接地的应选择零序5次谐波方向型漏电保护原理等能在电网中性点经消弧接地有效的漏电保护方式。二、高压漏电保护装置的动作参数有二次零序电压和一次零序电流，其取值范围如下。最低起动二次零序电压：U0≥3V；最高整定二次零序电压：U0≤25V；最低起动一次零序电流：I0≥0.5A；最高整定一次零序电流：I0≤6A。三、高压漏电保护系统各级纵向之间的配合选择，按时间阶梯整定。原则上最上一级时间最长，最下一级时间最短，从最下一级向上级整定时间逐渐延长。四、移动变电站应动作于跳闸，高压电动机应动作于跳闸，一般生产线路的变压器应动作于跳闸，风机、水泵应动作于报警信号，向下级变电所馈出线路应动作于报警信号，变电所内总进线开关应动作于报警信号。五、正确安装零序电流互感器才能采集真实的的零序电流的大小和方向。特别注意采用功率方向型的漏电保护器，零序电流互感器安装方向和二次侧的接线同名端。接线图见附图。第二节漏电保护整定方案应根据矿区电网中性点接地方式选择相应的漏电保护原理，采用相应的整定方案。一、功率方向型的高压防爆开关适用于矿井电网中性点不接地系统。1、电网对地电容及零序电流值的确定（1）电缆线路对地电容与单相接地电容电流煤矿高压10（6）kV电网的单相接地电流Id与电网的对地电容∑C有一一对应的关系，由公式（1－1）来计算。Id＝ωU∑C×10－6／1.732（1－1）式中Id——电网的单相接地（电容）电流，A；ω——三相交流电的角频率，ω＝314；U——电网线电压有效值，kV；∑C——电网三相对地总电容，μF。电缆的型号、截面不同时，其分布电容值也有所不同，生产厂家根据理论设计和出厂测试的数据，将不同电压等级、型号、截面电缆的单位长度三相对地总电容值与相应的单相接地电容电流值见表1－1，供用户参考。表1－110（6）kV电力电缆三相对地总电容∑C及单相接地电容电流Id电力电缆标称截面mm26kV10kV交联聚乙烯电缆交联聚乙烯电缆∑C，μF／kmId，A／km∑C，μF／kmId，A／km160.530.580.420.76250.600.650.480.87350.640.700.540.98500.710.770.601.09700.790.860.661.20950.890.970.751.361200.971.050.811.471501.061.150.871.581851.161.260.961.742401.261.371.051.903001.431.561.172.12注：①表内电容值为电缆三芯联接时的对地总电容；②各数据为各主流生产企业出厂测试值的平均值；③Id与∑C的基本换算式为公式（1－1）。(2)架空线路对地电容与单相接地电容电流架空线路的对地电容与单相接地电容电流远小于电缆线路，在《电力系统设计手册》中有一些近似的经验计算公式，但工程上推荐查表计算法比较简便实用。10（6）kV架空线路的单位长度三相对地总电容与相应的单相接地电容电流如表1－2所示。（一般矿井10（6）kV电网的单相接地电容电流，架空导线仅占3％左右，有时工程上可以忽略。表1－2的数据根据《电力工程电气设计手册》1中P261页公式（6－33）在限定的条件下算出。）表1－2架空线路三相对地总电容∑C及单相接地电容电流Id电压等级kV单回路架空线路双回路架空线路无架空地线有架空地线无架空地线有架空地线∑C，μF／kmId，A／km∑C，μF／kmId，A／km∑C，μF／kmId，A／km∑C，μF／kmId，A／km60.0180.0200.0230.0250.0150.0280.0200.036100.0280.0300.0310.0340.0230.0420.0300.055350.0920.1000.1200.1300.0770.1400.0990.180注：①架空线路因离地面距离较大，故表内参数值与导线截面无关；②表内数据考虑了因水泥杆或铁塔所引起的增量（5～10％）：③Id与∑C的基本换算式为公式（1－1）。(3)电气设备的对地电容与单相接地电容电流考虑有电气联接的10（6）kV高压电动机绕组、变压器10（6）kV绕组等，对电网对地电容与单相接地电容电流的贡献，根据经验与相关测试，6kV电气设备对地电容约占电缆及架空线对地电容总和的18%左右，10kV电气设备对地电容约占电缆及架空线对地电容总和的16%左右，故此引入相应的增值系数。不同电压等级因电气设备引起的对地电容与单相接地电容电流增值系数K如表1－3所示。（该表源自《电力工程电气设计手册》1中P262页表6－46，并据其他相关资料增加了220kV的系数。）表1～3因电气设备引起的对地电容与单相接地电容电流增值系数K标称电压，kV61035110220增值系数K1.181.161.131.101.08电网电容电流是电网各个部分电容电流的和。计算电网电容电流时应考虑增值系数。电网对地电容即：C=K×∑C0C—电网对地的实际电容；K—增值系数；∑C0—电网电缆、架空线路对地电容和。2、二次零序电压整定值U02-Z的确定据电网对地总电容∑C的数值，按下表初选U02-Z的值，如果∑C在两挡数值之间时，可取较大的U02-Z值。表2－110（6）kV中性点不接地电网漏电保护U02-Z初选表∑C，μF3.04.56.07.59.010.512.013.515.016.518.0U02-Z，V1514121110987654在产品技术参数整定范围内取接近并大于等于U02-Z的挡位值作为最后确定的整定值。（现有井下高爆开关产品中的漏电保护，其二次零序电压整定值一般分为7挡，即3V、5V、10V、15V、20V、25V。）并且按照躲过电网正常运行时的二次不平衡电压进行校验，一般要大于1.5倍正常运行的二次不平衡电压，应利用电压互感器二次开口三角测出正常运行的二次不平衡电压，每天记录24次，连续测试3个月，取其最大的30次的平均值为正常运行的二次不平衡电压。如果短期内难以实测统计电网的正常运行不平衡电压，二次零序电压整定值也可按经验优先推荐：∑C≤6μF时，取U02-Z＝15V；6μF∠∑C≤12μF时，取U02-Z＝10V；12μF∠∑C≤18μF时，取U02-Z＝5V。3、一次零序电流整定值I01-Z的确定由于6～10kV中性点不接地电网发生单相接地时，同样的∑C条件下，10kV电网的单相接地电流Id是6kV电网的1.67倍，所以，一次零序电流整定值I01-Z的确定要分6kV电网和10kV电网两种情况。为了提高保护装置的可靠性，应先行确定二次零序电压整定值U02-Z，确定了U02-Z后，可根据表3－1选定与之同步匹配的一次零序电流整定值I01-Z，不必再进行校验。两个整定值都达到时保护装置才认定为漏电故障，继而利用相位比较来选定故障支路，再执行报警或跳闸的动作。（现有井下高爆开关产品中的漏电保护，其一次零序电流整定值一般分为7挡，即0.5A、1A、2A、3A、4A、5A、6A。）表3－16～10kV中性点不接地电网漏电保护I01-Z确定表∑C，μF3.04.56.07.59.010.512.013.515.016.518.06～10kVU02-Z，V15141211109876546kV电网I01-Z，A0.50.50.57.51.01.01.01.51.51.51.510kV电网I01-Z，A1.01.01.51.52.02.02.0使用消弧线圈补偿计算高压防爆开关的电容时，应计算整个电网产生的电容，所有10（6）千伏电缆、架空线路等。如果几对矿井公用一个变电站，将该矿井按一个采区进行考虑。4、延时时间的确定原则上各级开关中漏电保护纵向选择性的时限配合级差为不小于300ms，从最远端取动作时间最短，向上级逐渐增大的原则选取。具体到各个开关，要视其所在位置及作用而定。考虑到现有井下高爆开关产品中的漏电保护，其漏电延时动作时间分为8挡，即0.1s、0.2s、0.3s、0.5s、0.7s、1.0s、1.5s、2.0s，可按以下方案确定。①控制为移动变电站供电的高压电缆的开关，不设延时。②控制为矿用变压器、高压电动机供电的高压电缆的开关，延时0.1s，以躲过断路器三相合闸不同时产生的零序电流。③采区变电所高压进线总开关与各支路出线开关，延时0.3s，可以根据变电所的供电情况，区别上下级变电所的延时。④中央变电所高压进线总开关与各支路出线开关，延时1.5s。⑤地面变电所6～10kV母线上各出线开关，延时2.0s。5、经验数据整定的原则：漏电保护参数采用经验数据查表法选取时，可参考上列表格中参数变化规律，对电网总电容小于或等于4μF时其最小起动电流应取小些，最大整定电压应取大些，而对于电网总电容大于4μF时其最小起动电流应取大些，最大整定电压应取小些。零序电压、零序电流、动作时间的选取：零序电压U02-Z按上表推荐数值，依据电网电容选取，可比上表适当放大起动电压。零序电流I01-Z按上表推荐数值，依据电网电容选取，可比上表适当放大起动电流。6、运行后漏电动作参数的调整按上述方案确定了各级漏电保护的动作值并整定好投入运行后，应密切注意在电网正常运行时是否有误报警或误跳闸的现象发生，若在一个工作月内有两次及以上的漏电保护误动，应调整原先确定的动作整定值，即将二次零序电压整定值U02-Z与一次零序电流整定值I01-Z均提高一挡再投入运行。但U02-Z最高不得大于25V，I01-Z不得大于6A。漏电动作整定值提高一挡后，误动作会大幅减少或消失，但漏电保护适用的单相接地过渡电阻范围就缩小了。例如：6kV电网，∑C＝9μF，U02-Z＝10V，I01-Z＝1.0A，此时漏电保护适用的单相接地过渡电阻范围为0～3kΩ；若两个动作参数均提高一挡，即U02-Z＝15V，I01-Z＝2.0A，则在6kV电网∑C不变的条件下，该漏电保护适用的单相接地过渡电阻范围就缩小为0～2kΩ了。煤矿高压电网漏电保护的整定计算比较复杂，要考虑的因素很多，没有绝对不变的定值。具体整定计算时，应考虑规程规范的要求、矿井电网的运行方式、中性点接地方式、不同的电压等级、各电力负荷的类型、漏电保护装备的技术性能等因素，在确定了各段高压供电母线的对地电容∑C与单相接地电容电流Id的基础上，按本方案所提出的方法步骤进行二次零序电压整定值U02-Z与一次零序电流整定值I01-Z的确定，并根据实际情况在运行中定期进行完善调整。二、采用零序电流原理保护类型高压防爆开关适用于中性点不接地系统在馈出线较多的电网，故障线路始端比非故障线路始端的零序电流大得多，可以选用零序电流型。整定方案如下：保护的动作电流按照躲过其它线路发生接地故障时流过本保护的零序电流，即线路本身的零序电容电流进行整定。Idn=Kk×Ux×ω×∑C式中Ux—系统电压；∑C—本线路对地总电容，从开关二次侧到线路末端，计算方法参照表1-1、表1-2、表1-3；Kk—可靠系数，保护瞬时动作，一般取4~5，如有延时，一般取1.5~2.0。整定值比计算的Idn略大即可。灵敏度校验：式中Klm—灵敏度系数，一般适用于电缆线路中取1.5；C0∑—全系统总的电网对地电容；C0—高爆开关二次侧所连接的电网对地电容。灵敏度系数不能满足要求的，进行延时动作。时