《煤矿井下供电计算》培训课件2024

煤矿井下供电计算

授课人：

第二节

馈电开关过流保护定值计算

第一节

磁力起动器过流保护定值计算

第三节

移动变电站过流保护定值计算

第四节

隔爆高压配电箱过流保护定值计算第一章

煤矿井下过流保护定值计算1、电动机额定电流计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算1、电动机额定电流计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算1、电动机额定电流计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算PN————电动机额定功率，kW；

UN————电动机额定电压，V；

IN————电动机额定电流，A；

cosФN————电动机额定功率因数，

cosФN=0.8~0.86；

ƞN————电动机额定效率，ƞN=0.9~0.95。2、电动机额定电流估算第一节

磁力起动器过流保护定值计算1）

380V系统电动机额定电流估算

2、电动机额定电流估算第一节

磁力起动器过流保护定值计算2）

各电压等级系统，电动机额定电流估算系数

380V系统，IN≈2PN；660V系统，IN≈1.16PN；1140V系统，IN≈0.67PN；3300V系统，IN≈0.23PN；6kV系统，IN≈0.128PN；10kV系统，IN≈0.077PN；

3、

电动机额定起动电流：第一节

磁力起动器过流保护定值计算（书中介绍）：电动机额定电流一般按4~7倍估算，

煤矿井下取

7

倍。（实践经验）：电动机额定电流一般按6~8倍估算，

煤矿井下取8倍。4、举例说明磁力起动器定值计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算4、举例说明磁力起动器定值计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算【例1-1】1台磁力起动器控制1台电机，如图1-1所示。磁力起动器保护范围末端最小两相短路电流=1464A，对磁力起动器电流保护整定计算：4、举例说明磁力起动器定值计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算【例1-1】1台磁力起动器控制1台电机，如图1-1所示。磁力起动器保护范围末端最小两相短路电流=1464A，对磁力起动器电流保护整定计算：4、举例说明磁力起动器定值计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算（1）过载保护整定值取接近偏小值90A（参照保护器整定档位，尽可能取小于88A值。虽然电机实际长时允许电流一般大于铭牌标定值，但大多少，不知道，整定值小于计算值或电机铭牌标定值，且能够满足设备正常起动，是比较合理的。）4、举例说明磁力起动器定值计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算（2）短路保护整定值（应能够满足设备正常起动，但不宜过大。）4、举例说明磁力起动器定值计算公式第一节

磁力起动器过流保护定值计算（4）短路保护灵敏系数校验

（

合

格

）

保护灵敏度系数，是保障设备发生故障，故障信息参数一定能够大于保护动作值，保护装置能够可靠动作，开关跳闸。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算

瞬时动作保护；

定时限保护；

反时限保护。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算

（1）瞬时动作短路保护是作为短路保护优先选择项，每台开关均有瞬时动作短路保护装置，当开关保护范围内发生短路故障，能够立即作用于开关跳闸。能够从供电线路中迅速切除故障分支，从而保障供电系统安全可靠运行。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算

（1）瞬时动作短路保护该保护需要躲过负荷起动电流，一般整定值比较大，长距离供电线路往往无法保护到终端，即不能满足全范围内灵敏度系数验算值均大于1.5。须与其他保护装置配合，共同完成全线路保护功能。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（2）定时限保护线路故障参数大于保护整定值，保护开始动作，并通过一段固定（设定）延时，才输出跳闸信号，作用于开关跳闸。往往是在线路较长，瞬时动作保护灵敏度计算无法满足整条线路发生短路故障均能可靠跳闸的情况下，又需要兼顾躲过负荷起动电流而设计的一种短路保护。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（2）定时限保护其整定值小于设备起动电流，大于设备长时运行电流，通过延时躲过设备启动电流。设备起动时，保护线路电流大于整定值，保护装置开始动作，在延时时间段内，设备起动完成，线路电流降低到整定动作值以下，则保护装置没有最终执行动作即开始返回，开关不发生跳闸动作。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（2）定时限保护该保护需要躲过负荷起动电流，设置一定延时时间。该保护因有一段延时，故障点无法及时从供电线路上切除，沿线电气设备受故障影响，无法正常工作，甚至烧毁电气元件，产生新故障。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（2）定时限保护可与瞬时动作保护配合，完成全线保护功能，以尽最大可能解决长距离供电线路无法保护到终端，即灵敏度系数不能满足的问题。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（3）反时限保护是兼顾保护过载和短路两种故障而设计的一项保护装置，其动作原理是当保护范围内线路电流大于其整定值时，保护开始动作，其动作延时长度与线路电流大小符合反时限特性，即电流小动作延时时间长，电流大动作延时时间短。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（4）熔断器保护特性1）保护电缆支线的熔体，按下式计算：

———————熔体额定电流，A；

——————电动机额定电流，A；

1.8-2.5————电动机起动保证熔体不熔化的系数，不经常或轻载起动的电机保护取1.8，对频繁或重载起动者取1.8-2.5。5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（4）熔断器保护特性2）保护电缆干线的熔体，按下式计算：

——————最大一台负荷电机额定起动电流，A；

——————其余负荷电机额定电流之和，A；

5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（4）熔断器保护特性3）保护照明负荷的熔体，按下式计算：

——————照明负荷的额定电流，A。

5、短路保护分类第一节

磁力起动器过流保护定值计算（5）过流保护新技术的理解近几年随着技术进步，有些科研院校和开关厂家根据现场实际情况，针对现场实际问题研究出一些实用新型保护装置，如远距离保护；基于电压型保护，这些保护原理现场技术人员应充分掌握后方可应用，并通过现场故障跳闸参数分析其可靠性、灵敏性，否则有可能一知半解，现场使用五花八门，心里没底。3、

馈电开关过流保护第二节

馈电开关过流保护定值计算

过流保护分为过载保护、短路保护，其定值调试分别进行。

馈电开关主保护范围末端：指本馈电开关控制的最远端馈电开关或磁力起动器等电缆的输入端。即，最远端馈电开关、磁力起动器接线腔的电源侧。

保护装置整定值：保护电缆、馈电开关、变压器为目的；作为下级馈电开关、磁力起动器后备保护。进行整定。6、

磁力起动器常见电子保护功能第一节

磁力起动器过流保护定值计算（1）过载保护：当实际电流大于过载整定值（电机额定电流）时动作，具有反时限特性。（2）短路保护：当实际电流大于八倍过载电流值（即躲过电机起动电流）时瞬时跳闸。（3）漏电闭锁：磁力起动器在起动之前，被控制的电机、电缆发生漏电时，保护装置动作，起动器不能起动。6、

磁力起动器常见电子保护功能第一节

磁力起动器过流保护定值计算（4）欠电压保护：U≦75%UN，延时20s动作跳闸。（5）过电压保护：U≧115%UN，延时20s动作跳闸。（6）断相保护：任一两相电流I=1.15IN，第三相电流为

0，延时动作跳闸。7、

不同电压等级漏电保护动作、闭锁定值：第一节

磁力起动器过流保护定值计算序号系统电压（V）漏电保护定值（kΩ）漏电闭锁保护定值（kΩ）计算值（kΩ）11271.531.4423803.576.353660112211.6411402040215330050100

1、

供电单元第二节

馈电开关过流保护定值计算

供电单元：一台变压器（移变）、馈电开关、磁力起动器、连接电缆、用电设备等组成的供电线路，称为1个供电单元。

馈电开关在供电单元中功能，可以作为变压器低压侧总开关、分路开关。2、

馈电开关保护装置第二节

馈电开关过流保护定值计算1）

目前馈电开关保护装置均为微机保护装置，其保护功能：过电流保护、漏电保护、欠电压保护（U≦75%UN动作）、过电压保护：（U≧115%UN）。2）

漏电跳闸、漏电闭锁保护功能馈电开关具有漏电跳闸、漏电闭锁2种保护功能；磁力起动器只有漏电闭锁保护功能，没有漏电跳闸保护功能。

为什么？（附加直流电源型保护功能特点：一台变压器供电线路上只允许有一台总检开关具有漏电检测装置，两台以上造成保护冲突。）4、

馈电开关过载保护第二节

馈电开关过流保护定值计算————本台开关过载保护定值，A；——本台开关所控制的所有负荷额定电流之和，A；———可靠系数，1个供电单元中，馈电开关安装的位置越靠近变压器，系数取值越大。（讨论可靠系数理论依据）整定值应小于变压器低压侧、馈电开关额定电流及馈电开关电源、负荷侧电缆额定载流量，且躲过最大负荷起动电流。4、

馈电开关过载保护第二节

馈电开关过流保护定值计算

误区讨论：“说明【这样整定馈电开关过载保护的理由：馈电开关所控制电动机工作在额定电流范围之内，馈电开关长时工作而不跳闸，当有1台或几台电动机因故出现大负荷，并且所对应的磁力起动器过载保护拒动，电流未达到馈电开关短路整定值，那么，馈电开关的过载保护装置动作而跳闸】”5、

馈电开关短路保护定值第二节

馈电开关过流保护定值计算————本台开关短路保护定值，A；

——本台开关控制的最大容量负荷额定起动电流，A；

——本台开关控制的处最大一台负荷之外所有负荷额定电流之和，A；

——可靠系数，1个供电单元中，馈电开关安装的位置越靠近变压器，系数取值越大。5、

馈电开关短路保护定值第二节

馈电开关过流保护定值计算

“说明：【馈电开关保护范围末端：是指馈电开关所控制的最远那台磁力起动器的入口处。】

6、

灵敏系数校验第二节

馈电开关过流保护定值计算

——灵敏系数，应大于1.5，后备保护为1.2；

——保护范围最远端两相短路电流，A；

——馈电开关短路保护整定值。

7、

例题第二节

馈电开关过流保护定值计算

对图1-2中1#馈电开关过流保护进行整定计算。其保护范围末端最小两相短路电流=1523A，电源系统最大短路容量为50MVA。

7、

例题第二节

馈电开关过流保护定值计算（1）过载保护定值

=1.05×【1.16×（75+15+25）】

=140（A）

7、

例题第二节

馈电开关过流保护定值计算（2）短路保护定值=1.2×【7×1.16×75+1.16×（15+25）】

=786（A）

按馈电开关保护定值档位取值800A（微机保护取786A）

7、

例题第二节

馈电开关过流保护定值计算（4）后备保护灵敏系数校验

>1.2

合

格1、

移变两种组成形式第三节

移动变电站过流保护定值计算

我国煤矿井下使用的隔爆型移动变电站（移变）组成形式有两种。（1）移变结构形式一：

高压真空配电箱+隔爆干式变压器+隔爆低压馈电开关

移变低压馈电开关的保护功能：漏电闭锁保护、漏电跳闸保护、过载、短路保护

。

采用的控制保护装置：PLC、微机、电子综合保护装置。

1、

移变两种组成形式第三节

移动变电站过流保护定值计算

（2）移变结构形式二：

高压真空配电箱+隔爆干式变压器+隔爆低压保护箱

移变低压保护箱的保护功能：漏电闭锁保护、漏电跳闸保护、过载、短路保护

。

采用的控制保护装置：PLC、保护微机、电子综合保护装置。

这四种保护装置控制一个出口继电器，出口继电器常开接点串联在移变高压开关保护装置控制回路内，即：低压侧发生故障，继电器常开接点闭合驱动高压开关跳闸，变压器断电。

（移变设计特性）

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

1）移变低压侧开关过电流保护定值计算（1）过载保护定值

（2）短路保护定值（3）灵敏系数

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

移变低压侧开关过载保护定值整定应小于负荷额定电流之和，移变额定电流，低压侧出线电缆长时允许运行电流及开关额定电流。

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算（1）过载保护定值

————移变高压配电箱过载保护定值，A————移变一次侧额定电流，A

————移变一次侧额定电压，V

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（1）过载保护定值

————移变额定容量，kAV

变压器额定容量

由此式代入一次侧额定电压，可以计算出变压器一次侧额定电流

；代入二次侧额定电压，可以计算出变压器二次侧额定电流

。

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（2）高压配电箱短路保护定值

保护范围：变压器内部各种故障，移变高压配电箱引出线至变压器线圈之间的短路故障。即，保护装置安装处至变外部压器内部的各种短路故障。短路保护整定原则：躲过变压器外部三相最大短路电流。

按上述原则计算短路保护定值很大，而实际现场情况是变压器故障几率较小，外部故障几率大

，一般建议按低压侧馈电开关后备保护进行整定保护定值。

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（2）高压配电箱短路保护定值

————移变高压配电箱短路保护定值，A；————变压器电压变比，

；

、

————变压器一次、二次侧电压，V；

————移变二次出口最大三相短路电流，A；2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（2）高压配电箱短路保护定值

经验算法：用查表法求取变压器二次侧两相短路电流

，最大三相短路电流

即可由上述公式导出。

（同一点的三相短路与两相短路电流换算关系）

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（3）灵敏系数校验

————变压器一次侧最小两相短路电流，即，保护装置安装处最小两相短路电流，A。————平均电压，V；2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

————短路回路总电抗，Ω；6kV及以上系统、电源系统，线路的电阻可以忽略不计。

————电源系统的电抗，Ω；————高压线路电抗，Ω；2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

————电源短路容量，V.A；

————高压线路单位长度电抗，Ω/km；

————高压线路长度，km；

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

说明：【电源的短路容量是指矿110/10kV，35/10（6）kV变电站二次10（6）kV侧的最大短路容量，这个参数，可在矿机电科查到。使用上公式要注意单位，平均电压用kV，平方是MV，短路容量单位MV.A，两则相除单位为

Ω。】

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

短路保护灵敏系数不够时，移变高压开关短路保护整定值可用下式计算：

———可靠系数，取最大值；———本供电单元，功率最大电动机额定起动电缆，A；———其他电动机额定电流之和；———变压器变比。

2、

移变结构形式一过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

这时的灵敏系数，按移变二次侧最小两相短路电流校验，即：————移变二次侧最小两相短路电流，A。

3、

移变结构形式二过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

高压馈电开关+干式变压器+低压保护箱1）移变低压保护箱过电流保护定值计算（1）过载保护定值

（2）短路保护定值（3）灵敏系数

3、

移变结构形式二过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

高压馈电开关+干式变压器+低压保护箱1）移变低压保护箱过电流保护定值计算

移变低压保护箱保护范围末端的判断：

移变低压侧根据实际供电情况设有几台馈电开关，低压保

护箱短路保护范围末端是指最远端1台馈电开关的电源入口处；

通常移变低压侧为磁力起动器，低压保护箱的保护范围末端为最远磁力起动器电源入口处。

3、

移变结构形式二过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

高压馈电开关+干式变压器+低压保护箱2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（1）过载保护定值

————移变高压配电箱过载保护定值，A————移变一次侧额定电流，A

————移变一次侧额定电压，V

3、

移变结构形式二过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（2）高压配电箱短路保护定值

————移变高压配电箱短路保护定值，A；————变压器电压变比，

；

、

————变压器一次、二次侧电压，V；

————移变二次出口最大三相短路电流，A；3、

移变结构形式二过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

（3）灵敏系数校验

————变压器一次侧最小两相短路电流，即，保护装置安装处最小两相短路电流，A。————平均电压，V；3、

移变结构形式二过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

短路保护灵敏系数不够时，移变高压开关短路保护整定值可用下式计算：

———可靠系数，取最大值；———本供电单元，功率最大电动机额定起动电缆，A；———其他电动机额定电流之和；———变压器变比。

3、

移变结构形式二过流保护定值计算第三节

移动变电站过流保护定值计算

2）移变高压配电箱过电流保护定值计算

这时的灵敏系数，按移变二次侧最小两相短路电流校验，即：————移变二次侧最小两相短路电流，A。

两种结构形式过流保护定值计算一致，没有区别。

移变漏电跳闸保护，只整定漏电动作电流的mA值，漏电

跳闸时间，对照说明书进行整定即可，不需要计算。

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

【例题1-3】

图1-3中，对移变低压保护箱进行过流保护定值计算（移变结构：高压断路器+干式变压器+低压保护箱），已知中央变电所母线短路容量为42.15MV.A

。1.移变低压保护箱过流保护定值计算

（1）低压保护箱过载保护定值

=1.05×[0.67×（132+2×200）]

=374A4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

2号移变，800kVA，6/1.2kV，

变压器过载系数

变压器低压保护箱的过载保护也可按二次额定电流的1.0~1.05倍整定。（偏

大）4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（2）低压保护箱短路保护定值

=1.2×[7×0.67×200+0.67×（132+200）]

=1392A取定值1400A[机头机尾双电机拖动刮板机起动电流应按7×（2×200A）][刮板机的起动控制方式，采用程序控制方式。即，先起动机尾电动机，延时一定时间后再起动机头电动机。如果先起动机头电动机，载重链（上链）撑紧，底链（下链）松弛，可能“打结”，后启动机尾电动机，容易断链]

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（2）低压保护箱短路保护定值

如果本例刮板机，机头、机尾电机为双速电机，低速100kW，高速200kW，起动方式为机头、机尾电机低速同时起动，延时一段时间后，切断低速电机，转高速运行。

短路保护定值计算（参考）：

=1.2×[7×0.97×（100+100）+0.67×132]

=1446A取定值1500A

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（2）低压保护箱短路保护定值

式中0.97——隔爆型200/100kW，1140V，4/8极双速电机，在8极时cosФN×ƞN=0.52灵敏系数校验：4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（3）

灵敏系数校验：

（4）

系统阻抗换算说明：总换算长度：4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（4）

系统阻抗换算说明：查表，短路容量40MV.A，1200V系统，对应换算长度79m，50MV.A，对应换算长度63.21m，42.15MV.A，对应（系统短路容量）换算长度按公式计算，6kV系统电源短路容量为42.15MV.A，的计算长度为

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（5）

两相短路电流计算：

74.97m与折算值75.6m偏差0.63m，即0.63/74.97=0.84%，工程上是允许的。也就是说，这两种算法都是可以的。

6kV，3×35mm2

矿用高压橡套电缆，折算至1140V下，换算长度，查表换算系数为0.047，1140V，3×35mm2

矿用橡套电缆，查表换算系数为1.36。

查表，800kV.A，6/1.2kV，得换算长度200m，两相短路电流4304A；220m两相短路电流4067A，

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（6）

移变高压配电箱过流保护定值计算

①移变高压配电箱过载保护定值

②

移变高压配电箱短路保护定值式中4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（6）

移变高压配电箱过流保护定值计算

③灵敏度计算

总换算长度4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（7）

灵敏系数校验：

（8）

系统阻抗换算说明：总换算长度：查表，40MV.A——79m，50MV.A——63.21m，42.15MV.A——75.6m，4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（8）

系统阻抗换算说明：800kV.A，6/1.2kV，换算长度为144.69m，140m对应5126A，160m对应4814A，4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（9）

高压配电箱短路保护灵敏系数校验：

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（9）

高压配电箱短路保护灵敏系数校验：式中——保护装置安装处最小两相短路电流。即，移变一次侧最小两相短路电流；

——

——

电源系统的电抗；——系统平均电压，6.3kV；——电源系统的短路容量，42.15MV.A。

4、

移变过流保护定值计算例题第三节

移动变电站过流保护定值计算

（9）

高压配电箱短路保护灵敏系数校验：

——