矿井供电系统继电保护整定计算技术规范解析

矿井供电系统继电保护整定计算技术标准术语与定义进线开关：指变电所进线开关。出线开关：指变电所馈出干线开关。负荷开关：指直接掌握电动机、变压器的高压开关。母联开关：指变电所高压母线分段开关。协作能协作，即满足选择性要求。保护范围无法协作的状况。均不能协作，即无法满足选择性要求。时间级差时间，能确保保护协作关系的最小时间。总则中应遵守的根本原则。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、取舍，优先考虑灵敏性，并执行如下原则：矿井电网听从矿区电网；下一级电网听从上一级电网；的前提下，自行确定局部供电的继电保护整定；上级电网在运行方式和继电保护整定满足的条件下，应合理；保证重要负荷供电。上、下级继电保护之间的整定，一般应遵循逐级协作的原路或元件的继电保护整定值必需在灵敏度和动作时间上均与上协作方式。电流速断保护应校核被保护线路出口短路的灵敏系数，在10.5～0.7s，可不设瞬时电流速断保护。各变电所出线开关定时限过流保护动作时限设置，与上下开关过电流保护时限不超过0.7s。假设按逐级协作的原则使地面将某些不带重要负荷的中间变电所按T接方式或不协作〔即进出线开关设为同一时限。将同级干线两端开关过流保护动作时限设为同一时间。短地面变电所进线开关过电流保护动作时间。气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。线保护均不宜承受此方式。上下级线路过电流保护及接地保护，动作时间协作级差取0.23s必需用最小两相短路电流校验定时限过电流保护装置的K

≥1.5；作为远后备保护时，取相邻下级线路末端最L

＞1.2。L1s。高压供电线路短路后备保护承受远后备方式。套可切换的定值。10%。电缆线路所装设过负荷保护宜带时限动作于信号。井下向多处供电的单电源终端线路承受经高压配电装置T所负荷开关整定。必需装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。地面变电所各馈线接地保护动作于信号。井下变电所高压馈出线的单相接地保护装置应作用于信号；当单相接地故障危及人身、设备及供配电系统安全时，保护0.23s井下各高压电机及动力变压器接地保护动作于瞬时跳闸。接地保护装置的要求。继电保护对矿井供电系统构造的要求综合考虑：矿井电源应承受分列运行方式。地面变电所母线接线及运行方式相适应。高压母线应承受单母线分段接线方式，并应设置分段联络开关，正常状况下分列运行，且高压母线分段数应与下井电缆回路数相协调。2由采区变电所向移动变电站供电的单回电缆供电线路，宜T应共用电源电缆。尽量避开多级短线路分段串联供电的接线方式。继电保护配置的根本原则矿井3-10kV供电干线保护过负荷保护及防止单相接地的高压接地保护。相间短路设两段式电流保护，第一段瞬时速断电流保护〔或电流电压联锁速断保护的远后备保护。做为矿井〔地面〕高压配电系统的主干供电线路的配电装置〔柜，应依据各单位的实际状况和重要性，原则上可以加数必需经过计算，科学合理。具体配置如下：地面变电所进线开关设定时限过流保护作为母线的主保护作时限与入井电缆出线电流电压联锁速断保护协作。主保护及相邻下级线路的远后备保护，设电流电压联锁速断作为关心保护。主保护。井下各级变电所出线开关，设定时限过流保护作为本线路的主保护及相邻下级线路的远后备保护，设瞬时电流速断作为关心保护。井下动力变压器保护。高压电动机保护应设速断、过负荷、接地和欠压释放保护。井下低压供电系统保护井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的低压总电保护装置。漏电闭锁保护装置。继电保护整定计算地面变电所进线开关定时限过电流保护电流一次整定值按以下两项计算取较大者：按躲启动电流整定：有高压电机时 I K (I K I K I 有高压电机时 dz K q.max x1 eD x2 eB无高压电机时 Idz

K (KK

Iq.max

K Ix2

) 〔2〕按躲自启动电流整定：〔3〕二次整定值：II dz I

dzj Knf lIdz—定时限过流整定一次电流值，A；Idzj

—定时限过流整定二次电流值，A；K 1.2。KI —起动电流最大的一台或几台〔同时起动时〕高压电动q.max机的额定起动电流，A；K─变压器的变压比；KbK K —需用系数，0.5-1；x1 x2 I —其余高压电动机的额定电流之和，A；eD IeB—变压器高压侧额定电流之和，A；Kzq；I—线路计算电流，一般用长时最大工作电流I来代js gm替；K0.85～0.9，数字式继电f0.9～0.95。n—电流互感器的变流比。l灵敏度校验：I2K d.mindzL Idz〔5〕式中：I2d.min

—被保护线路末端最小两相短路电流；I —保护装置的整定电流一次值；dzL d.min

取本级线路末端KLI2d.min

取相邻下级线路末端最小两相短路电流，要求KL＞1.2；对进线开关仅校远后备灵敏度。电流电压联锁时限速断保护整定方式。电流定值：按正常运行方式下馈出干线在Z /K 处的三相短路电流整xl k定。

I Id

(3) Up

〔6〕3(3(Z Z /K)n

dzj nl

xt xl k l按正常运行方式下，馈出干线在Z /K处三相短路时保护安xl k式中：dzjI A；dzj

Udzj

100ZxlZ Z /Kxt.min xl k

〔7〕I(3)—正常运行方式下馈出干线在Z /K处的三相短路电流，d xl kA；U —线电压平均值，V；pdzjU —电压定值，V；dzjK —牢靠系数，取2；kZ —系统正常运行方式下，保护背后电源至保护安装处母线xt短路阻抗，以标幺值或知名值表示；Zxl—线路阻抗，Ω；动作时限与母线馈出支线速断协作，地面变电所入井电缆出线开关7.1.17.1.2电缆过负荷保护二次整定值： I(8)

K I Kgnl式中：Ig—入井电缆干线正常工作电流，A。K K

1.0510s。井下各级变电所进线开关7.1.1。井下各级变电所出线开关瞬时速断保护按躲过被保护线路末端的最大三相短路电流I3Kd2.maxK

来整定：二次整定值：〔9〕式中：

Idzj

K

d2maxnlI3d2max

─被保护线路末端母线的最大三相短路电流；1.2～1.3。K保护范围推断：假设 Idz式中：

KI3Kd2max

3d1max

〔10〕d1max

─被保护线路首端母线的最大三相短路电流；定时限过电流保护7.1.1。时限按阶梯整定。地面变电所配电变压器速断保护一次整定值按以下原则计算取两者其中较大者。整定，即KI(3)I kd2maxdz Kb〔11〕式中：I3d2.maxK

─变压器负荷侧最大三相短路电流；─牢靠系数，一般取1.3-1.4；KKb─变压器变比。按躲过变压器空载投入时的励磁涌流整定。I (45)Idz eB〔12〕式中：二次整定值：II dz I(13)

dzj Knf l灵敏系数校验：按变压器高压侧最小两相短路电流校验。I(2)K d1min 2dzl Idz〔14〕过电流保护一次整定值：〔15〕式中：

I Kdz

K IzqeBK ─牢靠系数，1.2。KKzq；二次整定值：I Idzdzj Knf l灵敏系数校验：

(16)I(2)K dmin〔17〕

l KIbdzKl

≥1.5，远Kl

≥1.2.0.23s。〔18〕式中：

Idzj

Kk IKn f lK 1.05k时限按躲电机启动时间整定，取15-20s。井下动力变压器速断保护速断电流一次整定值：整定，即〔19〕式中：

I Kdz

I(3)d2maxI3d2.maxK

─变压器负荷侧短路时流过保护的最大三相短路电流；─牢靠系数，一般取1.3-1.4；K一次整定值：I (45)Idz eB〔20〕式中：I ─变压器高压侧额定电流，A。eB二次整定值：II dz I(21)

dzj Knf l灵敏系数校验：按变压器高压侧最小两相短路电流校验。I(2)K d1min 2dzl Idz〔22〕过电流保护按躲过负荷的最大工作电流整定。

I Kdz K

k(Ib

q.max

K )Ix eI

〔23〕I Idz〔24〕式中：

dzj nlI ─高压配电箱过电流保护一次整定值，A；dzIdzj

─高压配电箱过电流保护二次整定值，A;Iq.max

─起动电流最大的一台或几台〔同时起动时〕电动机的额定起动电流，A；Kk1.2-1.4；K x

0.5-1； I ─其余电动机的额定电流之和，A；eK─变压器的变压比；Kbn ─电流互感器的变流比；l灵敏度校验：〔1〕Y/YIK d.minI(2)

1.5〔25〕式中：

l KIbdzK─灵敏度系数；lIdmin

A；〔2〕Y/△接线的变压器，灵敏度应按下式校验〔26〕

I (2)d.md.min3KIKbdz

1.5动作时限与变压器速断保护协作。过负荷保护(27)动作时限15-20s高压电动机速断保护

Idzj

Kk IKn f lI KKI〔28〕式中：

dzj

n qelI ─过电流继电器的动作电流整定值，A；dzjI I qe qeI〔5～6〕；IeDI─电动机的额定电流，A；IeDn─电流互感器的变流比；lK 1.2～1.4。K灵敏度校验：〔29〕

.min 2KI s nKI ldzj式中：I I d.min过负荷保护二次整定值：I .

KIkeD〔30〕式中：

dzj K nf lK─牢靠系数。当保护动作于信号时，Kk 作于跳闸时，K 。k

15-20s。低电压保护对电动机的低电压保护应按以下原则整定：电机自启动而需要切除的次要电机，其低电压保护动作电压按60%-700-0.5当电压短时降低或短时中断后，依据生产状况不允40%-50%额0.5-1.5对允许自启动，但为保证人身和设备安全，当电压40%-505-10动的电机保安负荷动的电机保安负荷40-505-10主通风机等负荷类别动作电压动作时间备注/V/S次要电机60-700-0.5不允许或不需要自启40-500.5-1.56kV定值整定一次零序电流：0.5AI06A二次零序电压：3VU025V具体整定可参照下表进展。6kV12345678910〔μF〕单相接地电流一3.6.9.13161922262932次值〔A〕265278.3.5.8.3.6起动电流一次值0.0.0.0.0.0.0.0.1155556789起动电压二次值157543333330000地面变电所各馈线接地保护动作于信号。0.23s。井下各高压电机及动力变压器接地保护动作于瞬时跳闸。低压电网继电保护过电流保护低压干线过电流保护I I KIdz q.max x e〔31〕式中：Idz—过流保护电流整定值，A；Iq.max—容量最大的电动机的额定起动电流，对于有数台电动机同时起动的工作机械，假设其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，I则为这几台同时起动的Qe电动机的额定电流之和，AK ─需用系数，0.5-1；x I ─其余电动机的额定电流之和，A；e低压支线过电流保护〔32〕I I

I Idz q.式中：

K l Idz

1.5 〔33〕I 2)─被保护干线或支线距变压器最远点的最小两相短路d.min电流，A。低压支线过载保护过载保护按实际负荷的电流近似值进展整定：I Idz e.〔34〕井下低压开关漏电保护〔1〕 电源式检漏保护装置。〔2〕置。

分开关上设零序功率方向型选择性漏电保护装〔3〕 漏电保护和漏电闭锁保护的电阻整定值按下表整定：漏电保护和漏电闭锁保护的电阻整定值选择表额定电压/V单相漏电动作电阻整定值/kΩ单相漏电闭锁动作电阻整定值/kΩ1271.533803.57660112211402040附录1：短路电流的计算一、标幺值法1、基准值选择功率、电压、电流、电抗的基准值分别为S 、U 、I 、d d dX d

MVA、kV、kA、Ω：其对应关系为：3IdX 3Iddd

S 3U Id d

I Sd

/ 3Ud为了便于计算，基准容量Sd

通常选为100MVA。由基准值确定的标幺值分别如下：SS*d Sd

UU*d Ud

II*d Id

XX*d Xd

SX dU2d2、元件的标幺值计算变压器的电抗标幺值由于变压器绕组电阻比电抗小得多，高压短路计算时无视变压器的绕组电阻，以变压器的阻抗电压百分数〔u〕作为变s压器的额定电抗，故变压器的电抗标幺值为：X* uTd s

S% S

S —变压器的额定容量，MVANTNT线路电阻、电抗值X*

XLS0 dL U2dkm00.08Ω/km0.4Ω/km)电抗器的电抗标幺值X* x

IU% d NLLd k I UNL dxk

—电抗器的额定百分电抗U —电抗器额定电压，kVNLI ANL输电线路的电抗标幺值Sx*Xld

l d0U2dX0短路电流

—输电线路单位长度电抗值，Ω/km三相短路电流：

I(3)k

I* dX*两相短路电流： 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、 ─短路回路内一相电阻、电抗值的总和xX─依据三相短路容量计算的系统电抗值，Ω；x、1 R X、1 Kb─矿用变压器的变压比，假设一次电压为1200V、400V、b R X、b 、2 R X、2 NN N U─变压器二次侧的额定电压，对380VU以400V网路，U以1200V127V网路，U以133VNN N 衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也无视不计。d

1.15I(2)d(2)

dI(3)─三相短路电流，A。d附录2：煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数煤矿各组用电设备的需用系数和加权平均功率因数功率因数用电设备名称kdcosø备注压风机房主电动机0.8～0.850.8～0.85同步机时一般cosø0.9斜井胶