煤矿1140V及以下电压等级的保护配置及整定计算方法培训教案

煤矿1140V及以下电压等级的保护配置及整定计算方法2013年05月煤矿1140V及以下电压等级的保护配置及整定计算方法一、《煤炭安全规程》中关于电气保护的相关规定第455条井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备，应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。

井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的馈电线上，应装设短路、过负荷和漏电保护装置。

低压电动机的控制设备，应具备短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置及远程控制装置。

第456条井下配电网路（变压器馈出线路、电动机等）均应装设过流、短路保护装置；必须用该配电网路的最大三相短路电流校验开关设备的分断能力和动、热稳定性以及电缆的热稳定性。

必须正确选择熔断器的熔体。

必须用最小两相短路电流校验保护装置的可靠动作系数。

保护装置必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。

第457条矿井高压电网，必须采取措施限制单相接地电容电流不超过20A。

地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。

井下低压馈电线上，必须装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保证自动切断漏电的馈电线路。

每天必须对低压检漏装置的运行情况进行1次跳闸试验。

二、供电系统继电保护原理1、继电保护的任务①、监视电力系统的正常运行，当被保护的电力系统元件发生故障时，应该由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，以最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。

当系统和设备发生的故障足以损坏设备或危及电网安全时，继电保护装置能最大限度地减少对电力系统元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响。

（如：单相接地、变压器轻、重瓦斯信号、变压器温升过高等）。

②、反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，提示值班员迅速采取措施，使之尽快恢复正常，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。

反应不正常工作情况的继电保护装置允许带一定的延时动作。

③、实现电力系统的自动化和远程操作，以及工业生产的自动控制。

如：自动重合闸、备用电源自动投入、遥控、遥测等。

2、继电保护装置的组成一般而言，整套继电保护装置由测量比较元件、逻辑判断环节和执行输出元件三部分组成。

1)测量比较部分测量比较部分是测量通过被保护的电气元件的物理参量，并与给定的值进行比较，根据比较的结果，给出“是”、“非”(“0”或“l”)性质的一组逻辑信号，从而判断保护装置是否应该启动。

2)逻辑部分逻辑部分使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围，最后确定是应该使断路器跳闸、发出信号或是不动作及是否延时等，并将对应的指令传给执行输出部分。

3)执行输出部分执行输出部分根据逻辑部分传来的指令，最后完成保护装置所担负的任务。

如在故障时动作于跳闸；不正常运行时发出信号；而在正常运行时不动作等。

3、继电保护装置的基本要求继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求：这四“性”之间紧密联系，既矛盾又统一。

A、动作选择性---指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障，当故障设备或线路本身的保护或断路器拒动时，才允许由相邻设备保护、线路保护或断路器失灵保护来切除故障。

上、下级电网（包括同级）继电保护之间的整定，应遵循逐级配合的原则，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。

切断系统中的故障部分，而其它非故障部分仍然继续供电。

B、动作速动性---指保护装置应尽快切除短路故障，其目的是提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用设备自动投入的效果。

C、动作灵敏性---指在设备或线路的被保护范围内发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数（规程中有具体规定）。

通过继电保护的整定值来实现。

整定值的校验一般一年进行一次。

D、动作可靠性---指继电保护装置在保护范围内该动作时应可靠动作，在正常运行状态时，不该动作时应可靠不动作。

任何电力设备（线路、母线、变压器等）都不允许在无继电保护的状态下运行，可靠性是对继电保护装置性能的最根本的要求。

三、煤矿井下低压电网保护装置整定方法1、短路电流的计算1、选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，公式1：式中：Id（2）——两相短路电流，A∑R、∑X ——短路回路内一相电阻、电抗的总和，ΩXx——根据三相短路容量计算的系统电抗值，ΩR1、X1 ——高压电缆的电阻、电抗值，ΩKb——矿用变压器的变比，若一次电压为6000V,二次电压为400，690，1200V时，变比依次为15、8.7、5；一次电压为3000V,二次电压为400V时，变比为7.5；Rb 、Xb——矿用变压器的电阻、电抗值，ΩR2、X2 ——低压电缆的电阻、电抗值，ΩUe——变压器的二次侧的额定电压，对于380 V网络，Ue以400V计算；对于660 V网络，Ue以690V计算；对于1140V网络，Ue以1200V计算；对于127V网络，Ue以133V 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时，可按下式计算:Id(3)=1.15Id(2) （公式2）式中Id(3) ——三相短路电流，A2、两相短路电流还可以用计算图表的方法查出。

即根据变压器的容量、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，从表中查出两相短路电流。

电缆的换算长度可根据电缆的截面、实际长度，从表中直接查，也可以用公式3计算得出。

LH=K1L1+K2L2+……+KnLn+Lx+KgLg式中：LH——---电缆总的换算长度，mK1+K2+……+Kn+Kg——换算系数，各种截面电缆的换算系数可以从附表中差得，L1+L2+……+Ln——各段电缆的实际长度，mLx ——系统电抗的换算长度，mKg ——6KV电缆折算至低压侧的换算系数，Lg————6KV电缆的实际长度，m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，作为以50㎜2作为标准截面;127V系统中，以4作为标准截面㎜2标准截面。

附表中的短路电流曲线，是根据下列参数作出的：变压器采用KSJ、KS9、KBSG、KSGB、KBSGZY、KSG型变压器参数；电缆的芯线电阻值选用芯线允许温度65摄氏度时的电阻值；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。

2、短路保护装置1）、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。

2）、当干线上的开关不能同时保护分支线路时，则应靠近分支点处另行加装保护装置。

3）、各类短路保护装置均应进行计算、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。

3、低压开关保护器的电流整定馈电开关中用的是电子式保护器，其保护整定按下列办法整定:1）、过载保护按实际负荷的电流近似值进行整定：Iz≤Ie （公式4）。

整定范围为馈开的额定电流的0.4——1倍。

２）、短路保护整定分为对保护电缆干线和保护电缆支线。

对保护电缆干线的装置用公式5：Iz≥IQe+Kx∑Ie式中：Iz——过流保护的电流整定值，AIQe——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，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时，IQe则为这几台同时起动的电动机的额定电流之和，A∑Ie——其余电动机的额定电流之和，AKx——需用系数，取0.5—1。

对保护电缆支线的装置用公式6Iz≥IQe煤矿井下常用的电动机的额定起动电流和额定电流可以从附表中查出，如没有这种电机的数据，可以从电动机的铭牌或技术资料中查出其额定电流，并计算出电动机的额定起动电流近似值。

鼠笼电动机，其近似值可用额定电流乘以６；对绕线式电动机，其近似值可用额定电流乘以１.５。

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，若能测出实际起动电流，则式中的IQe应以实际起动电流计算。

３）、按规定计算整定值后，还应用两相短路电流值进行校验，即公式7Id（2）/ Iz≥1.5式中：Id（2）——被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值，AIz——过电流保护装置的短路保护的电流整定值，A1.5——保护装置的可靠动作系数。

短路整定的保护范围是3——10倍过载整定电流。

若线路上串联两台及两台以上开关时，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7的要求，可采取以下措施:加大干线或支线的电缆截面；设法减少低压电缆的长度；采用相敏保护器或软启动等新技术提高灵敏度；换用大容量变压器或采取变压器并联；增设分段保护开关；采用移动变电站或移动变压器。

4）、电磁起动器中的电子保护的电流整定用公式8进行： Iz ≤Ie式中：Iz ——保护器中的过流整定值，取电动机的额定电流的近似值，AIe ——电动机的额定电流，A当运行中的电流达到Iz 值时，即视为过载，电子保护器将延时动作；按上述办法选择出整定值后，也应该以两相短路电流值进行校验，应符合当运行中的电流达到Iz 值8倍及以上时，即视为短路，电子保护器瞬时动作。

公式9：Id （2）/8Iz ≥1.2式中：8Iz ——电子保护器的短路保护值，A1.2——保护装置的可靠动作系数，如不能满足公式9的要求，应采取的措施也是上述的6条。

5）、熔断器熔体额定电流的选择1200V 及以下的电网中，熔体的额定电流可按下列规定选择。

对保护电缆干线的装置按公式10选择： Ir ≈5.28.1 Iqe+∑Ie式中：Ir ——熔体额定电流，AIqe ——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，若其总功率大于单台起动的容量最大的电动机功率时， Iqe 则为这几台同时起动的电动机的额定电流之和，A∑Ie——其余电动机的额定电流之和，A1.8-2.5——当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化系数，对于不经常起动的和轻载起动的可取2.5；对于频繁起动和带负载起动的可取1.8—2。

如果电动机起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小的多，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。