煤礦井下低壓電網短路保護裝置的整定細則

煤礦井下低壓電網短路保護裝置的整定細則

第一章一般規定

第一節短路電流的計算方法

第1條選擇短路保護裝置的整定電流時，需計算兩相短路電流值，可按公式(1)計算：

利用公式(1)計算兩相短路電流時，不考慮短路電流周期分量的衰減，短路回路的接觸電阻和電弧電阻也忽略不計。

若需計算三相短路電流值，可按公式(2)計算：

第2條兩相短路電流還可以利用計算圖(表)查出。此時可根據變壓器的容量、短路點至變壓器的電纜換算長度及係統電抗、高壓電纜的折算長度，從表中查出。

電纜的換算長度可根據電纜的截麵、實際長度，可以用公式(3)計算得出。

電纜的換算長度，是根據阻抗相等的原則將不同截麵和長度的高、低壓電纜換算到標準截麵的長度，在380 V、660 v、1140 V係統中，以50 mm2為標準截麵；在l27 V係統中，以4mm2為標準截麵。

電纜的芯線電阻值選用芯線允許溫度65℃時的電阻值；電纜芯線的電抗值按0.081Ω/km計算；線路的接觸電阻和電弧電阻均忽略不計。

第二節短路保護裝置

第3條饋出線的電源端均需加裝短路保護裝置。低壓電動機應具備短路、過負荷、單相斷線的保護裝置。

第4條當幹線上的開關不能同時保護分支線路時，則應在靠近分支點處另行加裝短路保護裝置。

第5條各類短路保護裝置均應按本細則進行計算、整定、校驗，保證靈敏可靠，不準甩掉不用，並禁止使用不合格的短路保護裝置。

第二章電纜線路的短路保護

第一節電磁式過電流繼電器的整定

第6條 1200V及以下饋電開關過電流繼電器的電流整定值，按下列規定選擇。

1.對保護電纜幹線的裝置按公式(4)選擇：

2.對保護電纜支線的裝置按公式(5)選擇：

目前某些隔爆磁力起動器裝有限流熱繼電器，其電磁元件按上述原則整定，其熱元件按公式(7)整定。

煤礦井下常用電動機的額定起動電流和額定電流可以從電動機的銘牌或技術資料中查出，並計算出電動機的額定起動電流近似值。對鼠籠式電動機，其近似值可用額定電流值乘以6；對於繞線型電動機，其近似值可用額定電流值乘以1.5；當選擇起動電阻不精確時，起動電流可能大於計算值，在此情況下，整定值也要相應增大，但不能超過額定電流的2.5倍。在起動電動機時，如繼電器動作，則應變更起動電阻，以降低起動電流值。

對於某些大容量采掘機械設備，由於位處低壓電網末端，且功率較大，起動時電壓損失較大，其實際起動電流要大大低於額定起動電流，若能測出其實際起動電流時，則公式(4)和公式(5)中IQN應以實際起動電流計算。

第7條按第6條規定選擇出來的整定值，還應用兩相短路電流值進行校驗，應符合公式(6)的要求：

若線路上串聯兩台及以上開關時(其間無分支線路)，則上一級開關的整定值，也應按下一級開關保護範圍最遠點的兩相短路電流來校驗，校驗的靈敏度應滿足1.2～1.5的要求，以保證雙重保護的可靠性。

若經校驗，兩相短路電流不能滿足公式(6)時，可采取以下措施：

1.加大幹線或支線電纜截麵。

2.設法減少低壓電纜線路的長度。

3.采用相敏保護器或軟起動等新技術提高靈敏度。

4.換用大容量變壓器或采取變壓器並聯。

5.增設分段保護開關。

6.采用移動變電站或移動變壓器。

第二節電子保護器的電流整定

第8條饋電開關中電子保護器的短路保護整定原則，按第6條的有關要求進行整定，按第7條原則校驗，其整定範圍為(3～10)IN；其過載長延時保護電流整定值按實際負載電流值整定，其整定範圍為(0.4～1)IN。IN為饋電開關額定電流。

第9條電磁起動器中電子保護器的過流整定值，按公式(7)選擇：

當運行中電流超過IZ值時，即視為過載，電子保護器延時動作；當運行中電流達到IZ值的8倍及以上時即視為短路，電子保護器瞬時動作。

第10條按第9條規定選擇出來的整定值，也應以兩相短路電流值進行校驗，應符合公式(8)的要求：

第三節熔斷器熔體額定電流的選擇

第11條 1200 V及以上的電網中，熔體額定電流可按下列規定選擇。

1.對保護電纜幹線的裝置，按公式(9)選擇：

如果電動起動時電壓損失較大，則起動電流比額定起動電流小得多，其所取的不熔化係數比上述數值可略大一些，但不能將熔體的額定電流取得太小，以免在正常工作中由於起動電流過大而燒壞熔體，導致單相運轉。

2.對保護電纜支線的裝置按公式(10)選擇：

3.對保護照明負荷的裝置，按公式(11)選擇：

選用熔體的額定電流應接近於計算值，低壓隔爆開關中熔斷器及熔體規格可從表中查到。

第l2條選用的熔體，應按公式(12)進行校驗：

第三章變壓器的保護

第13條動力變壓器在低壓側發生兩相短路時，采用高壓配電裝置中的過電流保護裝置來保護，對於電磁式保護裝置，其一次電流整定值IZ按公式(13)選擇：

對於電子式高壓綜合保護器，按電流互感器二次額定電流值(5 A)的l、2、3、4、5、6、7、8、9倍分級整定，其整定值按公式(14)選擇：

過電流保護裝置的整定值，應取其最接近於計算的數值。

第14條動力變壓器的過負荷保護反映變壓器正常運行時的過載情況，通常為三相對稱，一般經一定延時作用於信號。高壓配電裝置中保護裝置整定原則如下：

1.電子式過流反時限繼電保護裝置，按變壓器額定電流整定。

2.電磁式動作時間為10--1 5 s，起動電流按躲過變壓器的額定電流來整定：

第l5條高壓配電裝置的額定電流值的選擇，除應考慮其實際可能的最大負載電流外，還應從其遮斷能力出發，以其出口端處可能發生的三相短路電流來校驗，必須選擇既能承擔長期的實際最大負載電流，又能安全可靠地切斷其出口處的三相直接短路的最大短路電流。

配電裝置出口處的三相短路電流值，應經計算確定。當缺乏計算數據時，可按配電裝置短路容量來確定短路電流值。

為了提高保護性能，最好能算出實際的短路電流值。實際短路電流值，一般比用最大允許的短路容量(50 MVA或l00 MVA)所計算出來的數值要小。

第16條照明、信號綜合保護裝置和煤電鑽綜合保護裝置中變壓器的一次側用熔斷器保護時，其熔體的額定電流選擇如下：

1.對保護照明綜保變壓器按公式(17)選擇：

2.對保護電鑽綜保變壓器按公式(18)選擇：

所選用的熔體額定電流應接近於計算值，按公式(19)進行校驗：

綜采工作麵負荷統計如下

序號	設備名稱	額定功率	額定電壓	額定電流	台數
1	采煤機	345KW	1140V	219.5A	1
2	刮板輸送機	2×132KW		175A	1
3	轉載機	55KW		36.5A	1
4	帶式輸送機	2×55KW		72.5A	1
5	乳化液泵站	125KW		82.5A	2
6	潛水泵	7.5KW		5A	2
7	張緊絞車	7.5KW		5A	1

一、短路電流計算

1、變壓器二次出口端的短路電流Id1計算：

變壓器二次電壓1200V，容量800KVA，係統短路容量按50MVA計算；

查表得，係統電抗Xx=0.0288Ω

10KV電纜Lg=1.5Km;

查表得，Ro=0.6Ω/Km，Xo=0.08Ω/Km

高壓電纜電阻、電抗：

Rg=0.6×1.5=0.9Ω

Xg=0.08×1.5=0.12Ω

變壓器電阻、電抗：

Rb1=0.0117Ω

Xb1=0.0983Ω

∑R=Rg/Kb²+Rb1=0.9/8.333²+0.0117=0.025Ω

∑X=Xx+Xg/Kb²+Xb1=0.0288+0.12/8.333²+0.0983=0.1288Ω

Id1=Ue/2√(∑R) ²+(∑X) ²

=4572.13A

2、2#乳化液泵站電機處短路電流Id2計算：

MYP3*120+1*35型電纜電阻、電抗：

Lg=0.009km

Rg=0.161×0.009=0.0014Ω

Xg=0.066×0.009=0.0006Ω

MYP3*16+1*10型電纜電阻、電抗：

Lg=0.014km

Rg=1.48×0.014=0.021Ω

Xg=0.09×0.014=0.0013Ω

∑R=0.025+0.0224=0.0474Ω

∑X=0.1288+0.0019=0.131Ω

Id2=Ue/2√(∑R) ²+(∑X) ²

=4316.5A

3、7.5KW潛水泵電機處短路電流Id3計算：

MYP3*120+1*35型電纜電阻、電抗：

Lg=0.507km

Rg=0.161×0.507=0.082Ω

Xg=0.066×0.507=0.0335Ω

MYP3*25+1*16型電纜電阻、電抗：

Lg=0.22km

Rg=0.937×0.22=0.21Ω

Xg=0.088×0.22=0.02Ω

MYP3*16+1*10型電纜電阻、電抗：

Lg=0.002km

Rg=1.48×0.002=0.00296Ω

Xg=0.09×0.002=0.00018Ω

MYP3*10+1*10型電纜電阻、電抗：

Lg=0.001km

Rg=2.18×0.001=0.00218Ω

Xg=0.092×0.001=0.000092Ω

∑R=0.025+0.297=0.322Ω

∑X=0.1288+0.054=0.183Ω

Id3=Ue/2√(∑R) ²+(∑X) ²

=1621.6A

4、345KW煤機電機處短路電流Id4計算：

MYP3*120+1*35型電纜電阻、電抗：

Lg=1.011km

Rg=0.161×1.011=0.163Ω

Xg=0.066×1.011=0.6673Ω

MYP3*70+1*25型電纜電阻、電抗：

Lg=0.269km

Rg=0.315×0.269=0.085Ω

Xg=0.078×0.269=0.021Ω

∑R=0.025+0.248=0.273Ω

∑X=0.1288+0.6883=0.82Ω

Id4=Ue/2√(∑R) ²+(∑X) ²

=694.24A

二、各類開關的整定計算

1、二采上部變電所F-10#高防開關整定：

1)速斷整定：

按保護變壓器整定：根據公式(14)

N≥(Iqe+Kx∑Ie)/KbIge

=(219.5×6+0.75×306.5)/8.333×100

=1.85

2)過載整定：

電子式過流反時限繼電保護裝置，按變壓器額定電流整定。

Iz=46.2/20=2.31取近似值3

2、總饋KD-14+的整定

1)饋電開關中電子保護器過載長延時保護電流整定值按實際負載電流整定。

總饋KD-14+實際工作電流為：

KX1=0.4+0.6Pmax/∑PE

=0.4+0.6×300/914=0.597

I=(Kx1×Smax)/√3UeCOS￠

=(0.597×914)/(√3×1.2×0.75)

=350A

2)短路整定

對於保護幹線:Iz≥Iqe+Kx∑Ie

= 219.5×6+0.75×306.5

=1546.88A

短路倍數為：Iz/I=1546.88/350=4.42取5倍

3、乳化液泵站400A分饋KA-49+的整定：

1)過載整定：

I=(Kx1×P)/√3UeCOS￠

=(1×129)/(√3×1.2×0.75)

=82.75A取85A

2)短路整定：

對於保護支線：Iz≥Iqe=82.5×6=495A

短路倍數為：Iz/I=495/85=5.82取6倍

4、皮帶機400A分饋KB-39+的整定：

1)過載整定：

I=(Kx1×P)/√3UeCOS￠

=(1×132.5)/(√3×1.2×0.75)

=85A

2)短路整定：

對於保護支線：Iz≥Iqe=72.5×6=435A

短路倍數為：Iz/I=435/85=5.12取6倍

5、轉載機配電點400A分饋KB-75+的整定：

1)過載整定：

I=(Kx1×P)/√3UeCOS￠

=(0.7×664)/(√3×1.2×0.75)

=298.18A取300A

2)短路整定：

對於保護支線：Iz≥Iqe=219.5×6=1317A

短路倍數為：Iz/I=1317/300=4.39取5倍

6、400A分饋KB-9+的整定：

1)過載整定：

I=(Kx1×P)/√3UeCOS￠

=(0.7×700.5)/(√3×1.2×0.75)

=314.5A取315A

2)短路整定：

對於保護支線：Iz≥Iqe=219.5×6=1317A

短路倍數為：Iz/I=1317/315=4.18取5倍

7、電磁起動器中電子保護器的過流整定值取電動機額定電流近似值。

Iz≤Ie

則2702工作麵各設備的電磁啟動器過流整定值見下表：

序號	設備名稱	額定功率	額定電壓	額定電流	整定電流
1	采煤機起動器D-25+	345KW	1140V	219.5A	215A
2	刮板輸送機起動器D-28+	2×132KW		175A	175A
3	轉載機起動器A-141+	55KW		36.5A	35A
4	帶式輸送機起動器B-74+	2×55KW		72.5A	70A
5	乳化液泵站起動器B-71+、B-29+	125KW		82.5A	80A
6	潛水泵起動器90#、92#	7.5KW		5A	5A
7	張緊絞車起動器NA-20+	7.5KW		5A	5A

8、照明信號綜保一次側熔斷器額定電流選擇：

所帶功率按2000W計算，需用係數0.9，功率因數0.1

根據公式(17)

Ir≈1.4Ie/Kb

=1.4KxPe/Kb√3UeCOS￠

=1.34A

取5A

三、靈敏度校驗

1、短路d1點(變壓器二次出口端):兩相短路電流為4572.13A，通過F-10#高防保護。

Idz=1.85×5×20=185A

k1=4572.13/185=24.7>1.5滿足要求。

2、短路d2點(2#乳化液泵站電機處):兩相短路電流為4316.5A，通過KA-49+饋電開關保護。

Idz=6×85A=510A

k1=4316.5/510=8.464>1.5滿足要求。

3、短路d3點(7.5KW潛水泵電機處):兩相短路電流為1621.6A，通過KB-39+饋電開關保護。

Idz=6×85A=510A

k1=1621.6/510=3.18>1.5滿足要求。