井上、下供电系统保护整定计数.doc

雅安市伍鑫煤业有限责任公司

井上、下供电系统保护整定计算说明书

编制：杨定君
审核：
编制时间：2008年8月
雅安市伍鑫煤业有限责任公司
井上、下供电系统保护整定计算

煤矿供电系统的继电保护是保证煤矿安全供电的重要工具。装设继电保护装置应根据煤矿电力系统的接线和运行特点，适当考虑其发展，合理地制定方案，选择设备时应力求技术先进、经济合理。
一、 保护装置的装设原则
1、 当被保护元件发生短路或足以破坏系统正常运行的情况时，保护装置应动作于掉闸；在发生不正常运行时，保护装置应动作于信号。
2、 矿井变电所的高压馈电线上，应装设选择有选择性的检漏保护装置。
3、 保护装置应以足够小的动作时限去切除故障，保证系统剩余部分仍能可靠运行。
4、 动作于掉闸的保护装置一般应有选择性。
二、 保护装置的工作电源
（1）、 本矿10KV配电室，选择的是交流操作继电保护装置，其工作电源来至进线柜内装设的电压互感器和各柜的电流互感器。确保保护装置可靠动作。
（2）、 井下配电点，选择KBM矿用隔爆型馈电装置和QBZ真空磁力起动器，采用电磁脱扣和失压断电保护方式。工作稳定可靠。
三、 设备选择
1、 地面10KV配电室设备，根据我矿用电负荷和今后负荷发展需要以及经济适用的原则，选用GG-1A（F）型“五防”高压真空配电柜。共计八面。
2、 井下供电采用低压660V供电，井下设配电点，选用的是KBM馈电开关和性能先进、保护齐全的矿用隔爆型真空电磁起动器。
3、 地面配电变压器保护选择高压跌落式熔断器。
4、 井下低压启动设备选用的是矿用隔爆型真空电磁启动器作为保护设备。
四、 保护装置的整定计算
本次继电保护装置整定计算，由于无法得知和计算供电电源点的短路电流值，因此采用根据用电负荷进行计算，有些数据取值偏小，在保证用电负荷能正常运行的情况下，实际整定值可根据实际运行情况作适当调整。
(一) 计算公式
1、线路保护
⑴过电流保护
①动作电流
Iaoc=KrelKc
式中：Iaoc——动作电流，A；
Krel——可靠系数，考虑自起动因素时取2~3；不考虑自起动采用DL型继电器取1.2；采用GL型继电器取1.4；
Kc——接线系数，当继电器接于相上为1，接于相差为；
Kret——返回系数，取0.85；
Ki——电流互感器变比；
I′lm——被保护线路最大计算负荷电流，A。
②、灵敏度系数校验
Km= ≥1.5
式中：Km——灵敏系数；
IK2mine——被保护线路末端最小两相短路电流，A；
Iaoc——动作电流，A；
Ki——电流互感器变比。
因无最小两相短路电流值，无法验算。
③、过电流保护动作时限
ts=tse+⊿t
式中：ts——保护装置整定的动作时间，S；
tse——末端相邻元件保护整定时间，S；
⊿t——时限阶段，对GL型继电器⊿t=0.7s，DL型继电器⊿t=0.5s。
⑵、电流速断保护
①、动作电流值
Iaq=KrelKc
式中：Iaq——动作电流；
Krel——可靠系数，当用DL型时为1.2；用GL型时为1.4；
Ki——电流互感器变比；
IK3mine——被保护线路末端三相最大短路电流，A；
②、校验最小保护范围，按15%计算，被保护线路实际安装长度l应大于或等于计算最小长度lmin。满足β=15%的最小线路长度lmin为
lmin=×
式中：Krel——可靠系数，当用DL型时为1.2；用GL型时为1.4；
α——系数，最小与最大运行方式系统计算电抗之比；
——保护装置安装处最大三相短路计算电抗标么值；
β=15%——被保护线路每公里阻抗标么值，= 。
2、变压器保护
（1）电流速断
①、动作电流值

Iaq=KrelKc
式中：Iaq——动作电流；
Krel——可靠系数，当用DL型时为1.2；用GL型时为1.4；
Kc——接线系数，当继电器接于相上为1，接于相差为；
Ki——电流互感器变比；
IK3maxmK2——变压器二次最大三相短路电流，A；
（2）过电流保护
①动作电流
Iaoc=KrelKc
式中：Iaoc——动作电流，A；
Krel——可靠系数，取2~3；
Kc——接线系数，当继电器接于相上为1，接于相差为；
Kret——返回系数，取0.85；
Ki——电流互感器变比；
INT1——变压器一次侧额定电流，A。
②、灵敏度校验
A、 多相短路灵敏度系数
速断保护灵敏度系数
Km= >2
过流保护灵敏度系数
Km= >1.5~2
式中：——变压器一次最小两相短路电流；
——变压器二次最小两相短路电流；
Ki——变压器一次侧电流互感器变比；
Ku——变压器变压比。
B、 单相短路灵敏系数
Km= >1.5~2
式中：——变压器二次最小单相短路电流；
Kmr——单相短路的相对灵敏系数：
继电器接在相差上Kmr=0；
继电器接在相上Kmr=0.5；
继电器接在相和上Kmr=1。
3、低压电磁继电保护整定计算
Isb>Ist·m+ΣIN
式中：Isb——过流继电器的整定动作值，A；
Ist·m——所保护的干线范围中容量最大的电动机起动电流，A；
ΣIN——其余电动机额定电流之和， A。
灵敏度效验
≥1.5
4、低压过流-过热继电器保护整定计算
Isd≥ΣIN
式中：Isb——热元件的整定动作值，A；
ΣIN——同时工作的各电动机额定电流之和， A。
(二) 、地面10KV配电室
1、电源进线柜（1、2#）：
（1）、 保护装置形式及参数：GL型反时限继电保护；电压：10KV；电流互感器变比：50/5。
（2）、 负荷：刮板运输机：合计60KW；局扇：合计27.5KW；空压机：55KW；抽风机：37KW；电煤钻：合计30KW；运输设备：合计30KW；地面及机修负荷合计3 0KW。总计负荷：270KW。
（3）、 过电流保护
①动作电流
Iaoc=KrelKc
Iaoc=1.4×1×（P/U线cosφ相）/0.85×10
=1.4×1×（270×1000/×10000×0.8）/0.85×10
=27.28/8.5
=3.2 （A）
②灵敏度系数校验
Km= ≥1.5
因无最小两相短路电流值，无法验算。
③过电流保护动作时限
ts=tse+⊿t
ts=1.4+0.7=2.1 S
（4）、电流速断保护
①动作电流值
Iaq=KrelKc
取最小值：8（倍）
②校验最小保护范围

2、1#、2#主变压器开关
（1）、 保护装置形式及参数：GL型反时限继电保护；电压：1000/690/400V；电流：11.55/167.3/288.6A；归算到一次的变压器二次侧三相短路电流为：289A；电流互感器变比：30/5。
（2）、 负荷：200KVA。

（3）保护计算
A、过电流保护
①动作电流
Iaoc=KrelKc
=2×1×=4.53 （A）取5A
②、灵敏度校验
Km= >1.5~2
Km= =8.4>1.5~2
B、电流速断
①动作电流值
Iaq=KrelKc
Iaq=1.4×1×
=67.4
速断倍数===13.48，取10倍
②速断保护灵敏度系数
Km= >2
由于前端短路电流未知，占时无法效验速断保护灵敏度。
C、过电流保护动作时限
过流10倍整定时限为0.7S
3、3#变压器开关
（1）、 保护装置形式及参数：GL型反时限继电保护；电压：10000/400V；电流：7.22/180.4A；归算到一次的变压器二次侧三相短路电流为：180A；电流互感器变比：30/5。
（2）、 负荷：变压器125KVA。
（3）保护计算
A、过电流保护
①动作电流
Iaoc=KrelKc
=2×1×=2.8 （A）取3A
②、灵敏度校验
Km= >1.5~2
Km= =8.7>1.5~2
B、电流速断
①动作电流值
Iaq=KrelKc
Iaq=1.4×1×
=42 （A）
速断倍数===14，取10倍
②速断保护灵敏度系数
Km= >2
由于前端短路电流未知，占时无法效验速断保护灵敏度。
C、过电流保护动作时限
过流10倍整定时限为0.7S
4、4#变压器开关
（3）、 保护装置形式及参数：GL型反时限继电保护；电压：10000/400V；电流：5.6/140A；归算到一次的变压器二次侧三相短路电流为：139A；电流互感器变比：30/5。
（4）、 负荷：变压器100KVA。
（3）保护计算
A、过电流保护
①动作电流
Iaoc=KrelKc
=2×1×=2.2 （A）取3A
②、灵敏度校验
Km= >1.5~2
Km= =6.7>1.5~2
B、电流速断
①动作电流值
Iaq=KrelKc
Iaq=1.4×1×
=32 （A）
速断倍数===10.7，取10倍
②速断保护灵敏度系数
Km= >2
由于前端短路电流未知，占时无法效验速断保护灵敏度。
C、过电流保护动作时限
过流10倍整定时限为0.7S
(三)、井下低压配电点
1、采煤电源进线开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型馈电开关；电压：660V；额定电流350A。
（2） 、负荷：刮板运输机：60KW；煤电钻：3KW；合计63KW。
（3）、过电流保护
①动作电流
Isb>Ist·m+ΣIN
Isb>230+36=266 (A) 取300A
②灵敏度系数校验
≥1.5
=2.1≥1.5
2、泵站、掘进电源总开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型馈电开关；电压：660V；额定电流350A。
（3） 、负荷：液压泵站：74KW；煤电钻：3KW；局扇22KW；合计99KW。
（3）、过电流保护
①动作电流
Isb>Ist·m+ΣIN
Isb>283+68=351 (A) 取400A
②灵敏度系数校验
≥1.5
=2.0≥1.5
3、掘进低压总开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型馈电开关；电压：660V；额定电流350A。
（2）、负荷：局扇：22KW；电煤钻：10KW。总计负荷：32KW。
（3）、过电流保护
①动作电流
Isb>Ist·m+ΣIN
Isb>84＋23=107（A） 取200A
②灵敏度系数校验
≥1.5
=3.37≥1.5
4、乳化液泵站开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型真空电磁启动器；电压：660V；额定电流120A，电子保护器。
（2）、负荷：乳化液泵：37KW。 额定电流：40.45A。
Isd≥ΣIN
Isd≥40.45A 取45A
5、刮板运输机开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型真空电磁启动器；电压：660V；额定电流80A，电子保护器。
（2）、负荷：刮板运输机：30KW。 额定电流：32.8A。
Isd≥ΣIN
Isd≥32.8A 取35A
6、局部通风机开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型真空电磁启动器；电压：660V；额定电流60A，电子保护器。
（2）、负荷：局部通风机：11KW。 额定电流：12.03A。
Isd≥ΣIN
Isd≥12.03A 取15A
7、局部通风机开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型真空电磁启动器；电压：660V；额定电流60A，电子保护器。
（2）、负荷：局部通风机：5.5KW。 额定电流：6.01A。
Isd≥ΣIN
Isd≥6.01A 取10A
8、耙斗装岩机开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型真空电磁启动器；电压：660V；额定电流60A，电子保护器。
（2）、负荷：局部通风机：11KW。 额定电流：12.03A。
Isd≥ΣIN
Isd≥12.03A 取15A
9、通风机开关
（1）、保护装置形式及参数：自耦减压启动器；电压：660V；额定容量75KW，热继电器保护器。
（2）、负荷：通风机：37KW。 额定电流：40.45A。
Isd≥ΣIN
Isd≥40.45A 取45A
10、煤电钻综保开关
（1）、保护装置形式及参数：矿用隔爆型真空电磁启动器；电压：660V；额定电流60A，电子保护器。
（2）、负荷：煤电钻综保：4KVA。 额定电流：3.5A。
Isd≥ΣIN
Isd≥3.5A 取5A
11、空气压缩机开关
（1）、保护装置形式及参数：电磁启动器；电压：380V；额定电流 A，电子保护器。
（2）、负荷：空气压缩机：55KW。 额定电流：104.45A。
Isd≥ΣIN
Isd≥104.45A 取110A
（四）、单台设备保护计算：根据使用开关和开关保护配置，由机电科在设备安装前进行计算确定。
五、 保护装置整定值
见附表

保护整定值表
线路名称
线路负荷
（KW）
保护类型
电压
(KV)
电流互感器
过负荷
时限
速断
1#进线柜
270
3.2A
2.1s
8倍
10
50/5
2#进线柜
270
3.2A
2.1s
8倍
10
50/5
1#变压器
200KVA
5A
0.7s
10倍
10
30/5
2#变压器
200KVA
5A
0.7s
10倍
10
30/5
3#变压器
125KVA
3A
0.7s
10倍
10
30/5
4#变压器
100KVA
3A
0.7s
10倍
10
30/5
采煤总开关
63

300
0.66

泵站、掘进总开关
99

400
0.66

掘进出线总开关
32

200
0.66

乳化液泵站
37
45A

0.66

刮板机开关
30
35A

0.66

局扇
11
15A

0.66

局扇
5.5
10A

0.66

煤电钻综保
4KVA
5A

0.66

主通风机
37
45A

0.66

耙斗装岩机
11
15A

0.66

空压机
55
110A

0.38

演算草稿
线路名称：
变压器参数：SN= KVA；RB= ；XB=
电缆参数：矿用橡胶电缆电阻值和电抗值（Ω/km）
阻抗
电缆型 号
截 面mm2
2.5
4
6
10
16
25
35

50
70
电阻
U

4.66
3.13
1.83
1.16
0.732
0.522
0.380
0.267
电抗
U

0.101
0.095
0.092
0.090
0.088
0.084
0.081

电缆长度：
计算公式：IS2=U2N÷2Z= U2N÷2
IS3=U2N÷Z= U2N÷×
Rbl=
Xbl=
Rtl=
Xtl=
ΣR= Rbl+ Rtl+RB+Rea=

ΣX= Xbl+ Xtl+XB=

IS2=U2N÷2Z= U2N÷2=
=
IS3=U2N÷Z= U2N÷×=
=
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