煤矿井下低压电网保护装置整定

煤矿井下低压电网保护装置整定小青矿机电科李响绪论一、保护装置的作用二、保护装置的基本工作原理三、煤矿井下低压电网对保护装置的基本要求四、整定计算的目的、要求及特点五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则六、矿井低压电网整定计算例题一、保护装置的作用1、当被保护设备或线路发生故障时，保护装置应自动、迅速、有选择性的借助断路器将故障元件从电力系统中切除，以保证系统其它部分的正常运行，并使故障设备免于继续遭受损坏。2、当被保护设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号，以便及时采取措施，避免导致故障。在煤矿井下电网中，通常作用于跳闸。二、保护装置的基本工作原理保护装置必须正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是处于故障状态。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。电力系统发生故障后，电气量变化的主要特征是：1、电流增大。短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。2、电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。二、保护装置基本工作原理3、电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位角是负荷的功率因数角，一般约为20°，三相短路时，电流与电压之间的相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为60°～85°，而在保护反方向三相短路时，电流与电压之间的相位角则是180°+(60°～85°)。4、不对称短路时，出现相序分量。如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。三、保护装置的基本要求1、选择性保护装置动作时，仅将故障元件或线路从电力系统中切除，使无故障部分继续运行。2、速动性保护装置以允许而又可能的最快速度动作于断路器的跳闸，断开故障元件或线路。快速切除故障的好处：（1）提高系统稳定性（2）减少用户在低电压下的动作时间三、保护装置的基本要求（3）减少故障元件的损坏程度（4）避免故障的进一步扩大3、灵敏性保护装置对设计规定的保护范围内发生故障及异常运行状态的反应能力。4、可靠性（1）保护装置在应该动作时，不拒动。（2）保护装置不应该动作时，不误动。三、保护装置的基本要求影响可靠性的因素：——内在因素：元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、触点多少等。——外在因素：运行维护水平、安装调试是否正确、整定计算等。四、整定计算的目的、要求及特点1、目的：1）为了正确选择和校验电气设备，使之满足短路电流的动、热稳定性要求。此外，对于低压开关设备和熔断器等，还应按短路电流校验其分断能力。2）为了正确整定计算继电保护装置，使之在短路故障发生时，能够正确可靠的动作，确保安全。2、要求：1）应计算最大的三相短路电流值（短路点应选在负荷侧的端子上），以校验设备的分断能力。2）应计算最小的两相短路电流值（其短路点应选在被保护范围的最远端），以校验继电保护装置整定值的可靠性。3、计算的特点：1）低压电网（包括变压器）一般不允许忽略电阻，由于电缆的电抗值远远小于电阻值，故电感电抗有时可以忽略不计。2）低压元件，如不太长的母线电缆、电流互感器的一次线圈、自动馈电开关的过电流线圈、开关触头的接触电阻以及电弧电阻等，对于低压短路电流值都有影响，但为了简化计算一般不计。3）计算短路电流时，电缆线路的电容，可以不考虑。4）低压短路电流计算，用有名制较方便，即电压用伏、阻抗用欧、电流用安表示等等。四、整定计算的目的、要求及特点五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则保护装置的整定过程：准备工作——整定计算——灵敏度校验一、整定的准备工作：（1）了解掌握电力系统情况（2）绘制供电系统图（3）掌握重要负荷的特性及要求。（4）学习有关规章制度二、根据《煤矿井下供电三大保护整定细则》进行整定计算。三、对保护装置的灵敏度进行校验，对不符合要求的采取措施。五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则第一节短路电流的计算方法第1条选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，可按公式(1)计算：利用公式(1)计算两相短路电流时，不考虑短路电流周期分量的衰减，短路回路的接触电阻和电弧电阻也忽略不计。若需计算三相短路电流值，可按公式(2)计算：Id（3）=1.15Id（2）式中Id（3）——三相短路电流，A（2）第2条两相短路电流还可以利用计算图(表)查出。此时可根据变压器的容量、短路点至变压器的电缆换算长度及系统电抗、高压电缆的折算长度，从表中查出。电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，可以用公式(3)计算得出。五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则电缆的换算长度，是根据阻抗相等的原则将不同截面和长度的高、低压电缆换算到标准截面的长度，在380V、660v、1140V系统中，以50mm2为标准截面；在l27V系统中，以4mm2为标准截面。电缆的芯线电阻值选用芯线允许温度65℃时的电阻值；电缆芯线的电抗值按0．081Ω／km计算；线路的接触电阻和电弧电阻均忽略不计。五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则第二节短路保护装置第3条馈出线的电源端均需加装短路保护装置。低压电动机应具备短路、过负荷、单相断线的保护装置。第4条当干线上的开关不能同时保护分支线路时，则应在靠近分支点处另行加装短路保护装置。第5条各类短路保护装置均应按本细则进行计算、整定、校验，保证灵敏可靠，不准甩掉不用，并禁止使用不合格的短路保护装置。第二章电缆线路的短路保护第一节电磁式过电流继电器的整定第6条1200V及以下馈电开关过电流继电器的电流整定值，按下列规定选择。1．对保护电缆干线的装置按公式(4)选择：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则2．对保护电缆支线的装置按公式(5)选择：目前某些爆磁力起动器装有限流热继电器，其电磁元件按上述原则整定，其热元件按公式(7)整定。煤矿井下常用电动机的额定起动电流和额定电流可以从电动机的铭牌或技术资料中查出，并计算出电动机的额定起动电流近似值。对鼠笼式电动机，其近似值可用额定电流值乘以6；对于绕线型电动机，其近似值可用额定电流值乘以1．5；当选择起动电阻不精确时，起动电流可能大于计算值，在此情况下，整定值也要相应增大，但不能超过额定电流的2．5倍。在起动电动机时，如继电器动作，则应变更起动电阻，以降低起动电流值。对于某些大容量采掘机械设备，由于位处低压电网末端，且功率较大，起动时电压损失较大，其实际起动电流要大大低于额定起动电流，若能测出其实际起动电流时，则公式(4)和公式(5)中IQN应以实际起动电流计算。五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则第7条按第6条规定选择出来的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合公式(6)的要求：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则若线路上串联两台及以上开关时(其间无分支线路)，则上一级开关的整定值，也应按下一级开关保护范围最远点的两相短路电流来校验，校验的灵敏度应满足1.2～1.5的要求，以保证双重保护的可靠性。若经校验，两相短路电流不能满足公式(6)时，可采取以下措施：1．加大干线或支线电缆截面。2．设法减少低压电缆线路的长度。3．采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。4．换用大容量变压器或采取变压器并联。5．增设分段保护开关。6．采用移动变电站或移动变压器。五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则第二节电子保护器的电流整定第8条馈电开关中电子保护器的短路保护整定原则，按第6条的有关要求进行整定，按第7条原则校验，其整定范围为(3～10)IN；其过载长延时保护电流整定值按实际负载电流值整定。IN为馈电开关过载整定电流。第9条电磁起动器中电子保护器的过流整定值，按公式(7)选择：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则当运行中电流超过IZ值时，即视为过载，电子保护器延时动作；当运行中电流达到IZ值的8倍及以上时即视为短路，电子保护器瞬时动作。第10条按第9条规定选择出来的整定值，也应以两相短路电流值进行校验，应符合公式(8)的要求：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则第三节熔断器熔体额定电流的选择第11条1200V及以上的电网中，熔体额定电流可按下列规定选择。1．对保护电缆干线的装置，按公式(9)选择：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则如果电动起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小得多，其所取的不熔化系数比上述数值可略大一些，但不能将熔体的额定电流取得太小，以免在正常工作中由于起动电流过大而烧坏熔体，导致单相运转。2．对保护电缆支线的装置按公式(10)选择：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则3．对保护照明负荷的装置，按公式(11)选择：选用熔体的额定电流应接近于计算值，低压隔爆开关中熔断器及熔体规格可从表中查到。第l2条选用的熔体，应按公式(12)进行校验：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则第三章变压器的保护第13条动力变压器在低压侧发生两相短路时，采用高压配电装置中的过电流保护装置来保护，对于电磁式保护装置，其一次电流整定值IZ按公式(13)选择：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则对于电子式高压综合保护器，按电流互感器二次额定电流值(5A)的l、2、3、4、5、6、7、8、9倍分级整定，其整定值按公式(14)选择：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则过电流保护装置的整定值，应取其最接近于计算的数值。五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则第14条动力变压器的过负荷保护反映变压器正常运行时的过载情况，通常为三相对称，一般经一定延时作用于信号。高压配电装置中保护装置整定原则如下：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则1．电子式过流反时限继电保护装置，按变压器额定电流整定。2．电磁式动作时间为10--15s，起动电流按躲过变压器的额定电流来整定：第l5条高压配电装置的额定电流值的选择，除应考虑其实际可能的最大负载电流外，还应从其遮断能力出发，以其出口端处可能发生的三相短路电流来校验，必须选择既能承担长期的实际最大负载电流，又能安全可靠地切断其出口处的三相直接短路的最大短路电流。五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则配电装置出口处的三相短路电流值，应经计算确定。当缺乏计算数据时，可按配电装置短路容量来确定短路电流值。为了提高保护性能，最好能算出实际的短路电流值。实际短路电流值，一般比用最大允许的短路容量(50MVA或l00MVA)所计算出来的数值要小。第16条照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置中变压器的一次侧用熔断器保护时，其熔体的额定电流选择如下：1．对保护照明综保变压器按公式(17)选择：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则2．对保护电钻综保变压器按公式(18)选择：所选用的熔体额定电流应接近于计算值，按公式(19)进行校验：五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则六、矿井低压电网整定计算例题已知：赵官能源公司2702综采工作面供电系统图及负荷。（如下图所示）求：开关保护装置的整定值2702综采工作面负荷统计如下序号设备名称额定功率额定电压额定电流台数1采煤机345KW1140V219.5A12刮板输送机2×132KW175A13转载机55KW36.5A14带式输送机2×55KW72.5A15乳化液泵站125KW82.5A26潜水泵7.5KW5A27张紧绞车7.5KW5A12702综采工作面供电系统图六、矿井低压电网整定计算例题一、短路电流计算1、变压器二次出口端的短路电流Id1计算：变压器二次电压1200V，容量800KVA，系统短路容量按50MVA计算；查附录二表1得，系统电抗Xx=0.0288Ω10KV电缆Lg=1.5Km;查附录二表2得，Ro=0.6Ω/Km，Xo=0.08Ω/Km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.6×1.5=0.9ΩXg=0.08×1.5=0.12Ω变压器电阻、电抗：Rb1=0.0117ΩXb1=0.0983Ω∑R=Rg/Kb²+Rb1=0.9/8.333²+0