10第8章井下过流保护整定

第八讲井下过流保护整定井下各种高低压配电装置中，都安装有过电流保护装置。这些过电流保护装置能在电网发生过载和短路故障时，使断路器跳闸和发出信号，保护电网和人身安全。过电流保护装置需要计算和调定其动作（跳闸）电流，才能在发生故障时正确跳闸。给过电流保护装置确定一个动作（跳闸）电流，称为过电流保护装置的整定。井下电网的所有的高低压配电装置（电磁启动器、馈电开关、高压配电箱），都必须整定过电流保护装置后，才能投入运行。运行中要定期检查过电流保护装置的动作可靠性。井下电网的过电流保护分为过载保护和短路保护两种。过载保护能在电动机、变压器和电缆中的电流小幅度、长时间超过其额定电流或长时允许电流时，切断电源，防止烧坏电动机、变压器和电缆。过载保护是长延时反时限特性。短路保护是在发生短路时立即切断电源。一、对电网过流保护装置的要求1）快速性供电系统中发生短路故障时，必须快速切除故障，以减轻故障的危害。井下的短路保护是瞬动的。2）选择性供电系统发生故障时，要求保护装置只将故障部分切除，保证无故障部分继续运行。3）灵敏性在继电保护装置的保护范围内，不论发生故障的性质和位置如何，保护装置均应反应灵敏并保证可靠动作。保护装置的灵敏性用灵敏度系数Kr来衡量。4）可靠性可靠性是指当供电系统正常运行时保护装置不应误动作，保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置能可靠动作，不应拒动。为保证保护装置动作的可靠性应注意以下几点：（1）正确整定保护装置的动作电流；（2）选用技术性能先进、保护效果好的保护装置；（3）提高安装质量，加强检查和维护。5）后备保护井下的电缆和变压器必须至少有两个开关保护，即必须有一个主保护和至少一个后备保护。在图5-9中L4电缆由7号开关作主保护，5号开关作后备保护；L1电缆由2号开关作主保护，1号开关作后备保护。从开关角度讲，5号开关的主保护区到S3短路点，后备保护区到S2、S4两个短路点；2号开关的主保护区到S1短路点，后备保护区到S3短路点。二、井下过电流保护装置的整定TS2S4L1L4图5-9后备保护示意图S3S11234567L2L3目前，煤矿井下的开关主要有三类：矿用隔爆型电磁启动器、矿用隔爆型自动馈电开关、矿用隔爆型高压配电箱。内装的过流保护装置均为电子型或智能型。1.电磁启动器过电流保护装置的整定电磁启动器通常控制一台或两台同时启动的电动机，如图5-9中的6、7号开关。特殊情况下也可作为总开关使用（例如风电闭锁用电源开关、大型采煤机的启动器），这时应按照馈电开关的整定方法整定。1）过载保护电磁启动器过载保护的保护对象是电动机，动作电流为NoplII式中：oplI——电磁启动器过载保护整定电流，A；NI——电动机的额定电流,A。炮采工作面刮板输送机可适当增大整定值，以避免频繁跳闸。最大可至1.05NI。若电磁启动器的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把oplI换算成启动器额定电流的倍数。2）短路保护stopII式中：opI——电磁启动器过流保护的动作电流，A；stI——电动机的启动电流，A；全压直接起动的电动机stI=（5~7）NI。有些电动机配套有电控系统，可以降低起动电流，例如上山绞车电动机、用软启动器或变频器启动的电动机、双速电动机等，启动电流可取stI=（2~3）NI。若电磁启动器的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把opI换算成启动器额定电流的倍数。3）灵敏度校验短路保护的动作电流必须经灵敏度系数校验合格后，才能在电磁启动器上调定。要求rK≥1.5。灵敏度系数按下式计算：opsminrIIK）（2式中：rK——灵敏度系数；）（2sminI——电磁启动器所保护电动机接线端子处的最小两相短路电流，A。opI——实际调定的整定电流，A。例5-15图5-10中S4点两相短路电流为1456A，试整定7号电磁启动器的保护装置。解：（1）过载保护的动作电流NoplII=1.15×75=86A（2）短路保护动作电流stopII=6×1.15×75=518A（3）短路保护的灵敏度校验81251814562.IIKopsminr）（＞1.5T6(10)kVKBSG-400/6/0.693S2S4L1L4S3S4775kW55kW70mm2L2L36图5-10例5-15、5-16电路12345校验合格2.矿用隔爆型馈电开关过电流保护装置的整定矿用隔爆型馈电开关通常作为配电开关控制一条线路，负荷是多台电动机。如图5-10中1~5号开关。1）过载保护馈电开关过载保护的保护对象是开关前后的长电缆。整定电流为PoplII式中：oplI——馈电开关的过载保护整定值，A；PI——电缆的长时允许电流，A。若馈电开关过载保护的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把oplI换算成启动器馈电开关额定电流的倍数。2）短路保护NstmopIII式中：stmI——启动电流最大的一台电动机的额定启动电流,A；NI——其余电动机的额定电流之和,A。若馈电开关短路保护的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把opI换算成馈电开关额定电流的倍数。3）灵敏度校验短路保护的动作电流必须经灵敏度系数校验合格后，才能在馈电开关上调定。要求在主保护范围内，rK≥1.5，在后备保护范围内，rK≥1.2。灵敏度系数按下式计算：opsminrIIK）（2式中：）（2sminI——馈电开关保护范围内的最小两相短路电流，A。例5-16已知图5-10中S4点两相短路电流为1456A，S2点两相短路电流为1250A，S3点两相短路电流为1560A，L1电缆为70mm2矿用橡胶电缆。试整定5号自动馈电开关的保护装置。解：1）过载保护查表5-2电缆的长时允许电流为215APoplII=215A2）短路保护NstmopIII=6×1.15×75+1.15×55=581A3）灵敏度校验主保护区68258115602.IIKopsminr）（＞1.5后备保护区15258112502.IIKopsminr）（＞1.2校验合格T6(10)kVKBSG-400/6/0.693S2S4L1L4S3S4775kW55kW70mm2L2L36图5-10例5-15、5-16电路123453.矿用隔爆型高压配电箱控制一台变压器矿用隔爆型高压配电箱过流保护的动作电流有两种标定方法。一是按配电箱额定电流倍数标定；二是按配电箱电流互感器二次侧额定电流倍数标定。1）动作电流按配电箱额定电流倍数标定时的整定（1）过载保护的保护对象是变压器NoplII1式中：oplI——高压配电箱过载保护整定值，A；1NI——变压器的一次侧额定电流，A，NN1NUSI13。（2）短路保护动作电流整定TNstmopKII.I）（21式中：TK——变压器的变压比；stmI——变压器二次侧启动电流最大的一台电动机的额定启动电流，A；NI——变压器二次侧其余电动机的额定电流之和，A。（3）灵敏度校验opTsminrIKIK）（2式中）（2sminI——配电装置的保护范围内的最小两相短路电流，A。要求在主保护范围内，rK≥1.5；在后备保护范围内，rK≥1.2。2）动作电流按电流互感器二次侧额定电流倍数标定时的整定（1）过载保护iNoplKII1NoplII1（2）短路保护TiNstmopKKII.I）（21式中iK—配电装置电流互感器的变流比。（3）灵敏度校验opiTsminrIKKIK）（2要求在主保护范围内，rK≥1.5；在后备保护范围内，rK≥1.2。例5-17设例5-12中的高压配电箱额定电流为100A，高压配电箱的短路保护动作电流是按电流互感器二次侧额定电流（5A）倍数标定的，变压器低压侧负荷ΣPN=290kW，其中最大一台电动机额定功率为75kW，试整定该高压配电箱。解：（1）过载保护51206732131531..KUSKIIiNNiNoplA（2）短路保护根据式5-44整定动作电流T6(10)kVKBSG-400/6/0.693S2S4L1L4S3S4775kW55kW70mm2L2L36图5-10例5-15、5-16电路123452969306202151517515162121../...KKII.ITiNstmop）（）（A实际调定为互感器额定电流的2倍（10A）。（3）校验灵敏度从例5-12可知变压器二次侧的两相短路电流为4720A，根据式5-457210206930647202../IKKIKopiTsminr）（）（＞1.5校验合格。4.矿用隔爆型高压配电箱作总开关使用的过流保护整定1）高压配电箱的动作电流按配电箱额定电流倍数标定（1）过载保护的保护对象是长电缆，动作电流整定如下PoplII式中：oplI——磁力启动器过载保护整定值，A；PI——电缆的长时允许电流，A。（2）高压配电箱作总开关使用时，控制多台变压器。短路保护动作电流整定如下NstopIK.I121式中：stK—起动系数，取2~3；NI1—变压器一次侧额定电流之和，A。（3）灵敏度校验opsminrIIK）（2式中：）（2sminI——高压配电箱保护范围内的最小两相短路电流，A。如果短路点在变压器二次侧，则应进行折算。2）高压配电箱的动作电流按电流互感器二次侧额定电流倍数标定（1）过载保护iPoplKII（2）短路保护NstiopIKK.I121iK——配电装置电流互感器的变流比。（3）灵敏度校验opisminrIKIK）（2要求在主保护范围内，rK≥1.5；在后备保护范围内，rK≥1.2。5.熔断器的熔体额定电流的计算有些小容量的电磁启动器采用熔断器作为短路保护装置，其熔体的额定电流按下式计算：NNFI~I）（32式中：NFI——熔体的额定电流，ANI——电动机的额定电流，A。短路电流倍数校验：NFsminII）（2≥4~76.灵敏度校验不合格时的解决办法（1）增大长电缆的截面，增大短路电流；（2）增加电缆根数，减小每根电缆的负荷，减小动作电流；（3）如果是后备保护灵敏度不够，可在长电缆的中间增设一台馈电开关，缩短开关的后备保护范围；（4）在不会引起开关误动作的前提下，适当降低短路保护整定值；（5）更换开关类型。