煤矿井下供电系统的设计

第一节 过电流保护
• 2、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整定原则如下： • 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额定电流来整定： • Iz=kIeb/Kf ．．．．．．(16) • 式中：Iz ----含义同前。 • K ----可靠系数，取1.05。 • Kf ----返回系数，一般为0.85。 • Ieb ----变压器额定电流。 • 3、照明、信号综合保护装置和煤电钻综合保护装置中变压器由下式校验： ( 2) • I d ( 3 K b I R ) ≥4～7 • • 式中： ----变压器低压侧两相短路电流，A。 • Kb----变压比。 • ----Y/△接线变压器二次侧两相短路电流折算到一次侧的系数，当为△/△ 接线时此系数取1。
( 3) d
第一节 过电流保护
• 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 应在靠近分支点处另行加装短路保护装置。 • 3）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。
第一节 过电流保护
• 3.断相 • 断相是指三相交流电动机的一相供电线路 或一相绕组断线。 • 造成断相原因有：熔断器有一相熔断；电 缆与电动机或开关的接线端子连接不牢而 松动脱落；电缆芯线一相断线；电动机定 子绕组与接线端子连接不牢而脱落等。
第一节 过电流保护
• • • • 二、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则 （一）、一般规定 1、短路电流的计算方法 1）选择短路保护装置的整定电流时，需要计算两相短路电流值，可按 公式（1）计算： (2) U • = 2 R X （1） Id
QC X e b
QC X e b ge
第一节 过电流保护
• 对Y/Y接线的变压器，按公式(13)计算出的整定 值，按公式(15a)检验： ( 2) • Id ．．．．．．(15a) 3K b I Z ≥1.5 • 对于Y/△接线的变压器，按公式(13)计算出的整 定值，按公式(15b)校验： ( 2) • I d K b I Z ≥1.5 ．．．．．．(15b) • 式中： ----Y/△接线变压器的二次两相短路电 流折算到一次侧的系数。 • 1.5 ----保证过流保护装置可靠动作的系数。
N2

2

2
X X x X K X
2 1 b
b
X2
R R K R R
2 1 b b
2
式中：I d ----两相短路电流，A。 • R、 X ----短路回路内一相电阻，电抗值总和，Ω。 • Xx ----根据三相短路容量计算的系统电抗值, Ω。 • R1、X1 ----高压电缆的电阻、电抗值，Ω。 • Kb ----矿用变压器变比。 • Rb、Xb ----矿用变压器的电阻、电抗值，Ω。 • R2、X2 ----低压电缆的电阻、电抗值，Ω。 • UN2 ----变压器二次侧额定电压，V。
第一节 过电流保护
• 3）按公式⑺计算选择出的整定值，也应以两相短路电流值进行 校验，应符合公式⑻的要求： ( 2) • ⑻ I d 8I z ≥1.2 • 式中：8Iz----电子保护短路保护动作值。 • 1.2----保护装置的可靠动作系数。 • 3、熔断器熔体额定电流的选择 • 1）1200V及以下的电网中，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⑼选择： I QC • ⑼ I R 1.8 ~ 2.5 I e • 式中： IR----熔体额定电流，A。 • IQC、∑Ie----含义同公式⑶。 • 1.8～2.5----当容量最大的电动机起动时，保证熔体不熔化 系数。对不经常启动和轻载起动的可取2.5;对于频繁起动和带负 载起动的则可取 1.8～2。
第一节 过电流保护
• • • • • • • • • • • ②对保护电缆支线的装置按公式⑽选择： I QC I R 1.8 ~ 2.5 ．．．．．．．．⑽ 式中 ：IQC 、IR 、1.8～2.5----含义同公式⑼。 ③对保护照明负荷的装置，按公式(11)选择： IR≈Ie ．．．．．．(11) 式中：Ie ----照明负荷的额定电流，A。 选择熔体的额定电流应接近于计算值。 2）选用的熔体，应按公式(12)进行校验： ( 2) I d I R≥4～7．．．．．．(12) 式中： ----含义公式⑹。 4～7----为保证熔体及时熔断的系数，当电压1140V、660V、 380V，熔体额定电流为100A及以下时，系数取7；电流为125A 时，系数取6.4；电流为160A时，系数取5；电流为200A时，系 数取4；当电压为127V时，系数一律取4。
第一节 过电流保护
• 2.过负荷 • 过负荷是指流过电气设备和电路的实际电流超过其额定 电流和允许过负荷时间。其危害是电气设备和电缆出现 过负荷后，温度将超过所用绝缘材料的最高允许温度， 损坏绝缘，如不及时切断电源，将会发展成漏电和短路 事故。过负荷是井下烧毁中、小型电动机的主要原因之 一。 • 引起电气设备和电缆过负荷的原因主要有以下几方面： 一是电气设备和电缆容量选择过小，致使正常工作时负 荷电流超过了额定电流；二是对生产机械的误操作，例 如在刮板输送机机尾压煤的情况下，连续点动起动，就 会在起动电流的连续冲击下引起电动机过热，甚至烧毁。 此外，电源电压过低或电动机机械性堵转都会引起电动 机过负荷。
I I
K I
第一节 过电流保护
• （二）、电缆线路的短路保护 • 1、电磁式过流继电器的整定 • 1）1200V及以下馈电开关过流继电器的整定值，按下 列规定选择。 • ①对保护电缆干线的装置按公式⑶选择： • I Z I QC K X I e ．．．．．．⑶ • 式中：IZ ----过流保护装置的电流整定值，A。 • IQC ----容量最大的电动机的额定起动电流，A。 • ∑Ie----其余电动机的额定电流之和，A。 • KX ----需用系数，取0.5～1。
第三章
煤矿井下供电系统的 “三大保护”
煤矿井下供电系统的过流保护、漏电保护、 接地保护统称为煤矿井下的三大保护。 第一节 过电流保护 一、过电流故障的危害及原因 过电流是指流过电气设备和电缆的电流超 过额定值。其故障有短路、过负荷和断相。
第一节 过电流保护
• 1.短路 • 短路是指电流不流经负载，而是两根或三根导线 直接短接形成回路。这时电流很大，可达额定电 流的几倍、几十倍，甚至更大，其危害是能够在 极短的时间内烧毁电气设备，引起火灾或引起瓦 斯、煤尘爆炸事故。短路电流还会产生很大的电 动力，使电气设备遭到机械损坏，也会引起电网 电压急剧下降，影响电网中的其他用电设备的正 常工作。造成短路的主要原因是绝缘受到破坏， 因而应加强对电气设备和电缆绝缘的维护和检查， 并设置短路保护装置。
第一节 过电流保护
• （四）管理制度 • 1、生产矿井(或采区)应有专人负责低压电气设备和高压 配电装置过流保护装置的整定和管理工作，矿机电部门 应加强对此项工作的检查和指导。 • 2、新投产的采区，在作采区供电设计时，应对保护装 置的整定值进行计算、校验，机电安装人员应按设计要 求进行安装整定、调整。 • 当电气设备涉及的电网及负荷状况发生变化时，矿井机 电技术人员应及时进行计算，经机电副井长（机电副矿 长）审批后，由专职的电气维修工负责调整。 • 3、运行中的电气设备的保护装置，由电气维修工负责 定期检查，如发现有误动作或整定值选择有差错时，应 查明原因，由机电技术人员或机电副井长(机电副矿长) 根据实际情况作必要的改动，其他人员不得任意变更。
(2)
第一节 过电流保护
• 利用公式⑴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值也忽略不计。 • 若需计算三相短路电流值，可按公式⑵计算： ( 3) ( 2) 1.15 I d ．．．．．．⑵ • Id • 式中： I ----三相短路电流，A。 • 2）两相短路电流亦可利用计算图(或表)查出。 • 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，则应在靠近分支 点处另行加装短路保护装置。 • 3）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。
第一节 过电流保护
• （二）、电缆线路的短路保护 • 1、电磁式过流继电器的整定 • 1）1200V及以下馈电开关过流继电器的整定值，按下列规 定选择。 • ①对保护电缆干线的装置按公式⑶选择： QC X • Z e．．．．．．⑶ • 式中：IZ ----过流保护装置的电流整定值，A。 • IQC ----容量最大的电动机的额定起动电流，A。 • ∑Ie----其余电动机的额定电流之和，A。 • KX ----需用系数，取0.5～1。
第一节 过电流保护
• ②保护电缆支线的装置按公式⑷选择： • IZ≥IQC ．．．．．．⑷ • 式中：IZ、IQC的含义同公式⑶。 • 目前某些隔爆磁力起动器装有限流热继电器，其热元件按公式⑸ 整定： • IZ≤Ie ⑸ • 式中：IZ、Ie的含义同公式⑶。 • 2）按第1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⑹的要求： I /IZ ≥1.5 • ⑹ • 式中： ----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，A。 • Iz----过流保护装置的电流整定值，A。 • 1.5----保护装置的可靠动作系数。
(2) d
第一节 过电流保护
• 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，校验的可靠动作系数应满足 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⑹时，可采取以 下措施： • ①加大干线或支线电缆截面。 • ②设法减少低压电缆长度。 • ③采用相敏保护器或软起动等新技术提高可靠动作系数。 • 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。