煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護(hù)裝置的整定細(xì)則

煤礦井下低壓電網(wǎng)短路保護(hù)裝置的整定細(xì)則

第一章一般規(guī)定

第一節(jié)短路電流的計(jì)算方法

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

利用公式(1)計(jì)算兩相短路電流時(shí)，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(jì)。

若需計(jì)算三相短路電流值，可按公式(2)計(jì)算：

第2條兩相短路電流還可以利用計(jì)算圖(表)查出。此時(shí)可根據(jù)變壓器的容量、短路點(diǎn)至變壓器的電纜換算長(zhǎng)度及系統(tǒng)電抗、高壓電纜的折算長(zhǎng)度，從表中查出。

電纜的換算長(zhǎng)度可根據(jù)電纜的截面、實(shí)際長(zhǎng)度，可以用公式(3)計(jì)算得出。

電纜的換算長(zhǎng)度，是根據(jù)阻抗相等的原則將不同截面和長(zhǎng)度的高、低壓電纜換算到標(biāo)準(zhǔn)截面的長(zhǎng)度，在380 V、660 v、1140 V系統(tǒng)中，以50 mm2為標(biāo)準(zhǔn)截面；在l27 V系統(tǒng)中，以4mm2為標(biāo)準(zhǔn)截面。

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

第二節(jié)短路保護(hù)裝置

第3條饋出線的電源端均需加裝短路保護(hù)裝置。低壓電動(dòng)機(jī)應(yīng)具備短路、過負(fù)荷、單相斷線的保護(hù)裝置。

第4條當(dāng)干線上的開關(guān)不能同時(shí)保護(hù)分支線路時(shí)，則應(yīng)在靠近分支點(diǎn)處另行加裝短路保護(hù)裝置。

第5條各類短路保護(hù)裝置均應(yīng)按本細(xì)則進(jìn)行計(jì)算、整定、校驗(yàn)，保證靈敏可靠，不準(zhǔn)甩掉不用，并禁止使用不合格的短路保護(hù)裝置。

第二章電纜線路的短路保護(hù)

第一節(jié)電磁式過電流繼電器的整定

第6條 1200V及以下饋電開關(guān)過電流繼電器的電流整定值，按下列規(guī)定選擇。

1.對(duì)保護(hù)電纜干線的裝置按公式(4)選擇：

2.對(duì)保護(hù)電纜支線的裝置按公式(5)選擇：

目前某些隔爆磁力起動(dòng)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(dòng)機(jī)的額定起動(dòng)電流和額定電流可以從電動(dòng)機(jī)的銘牌或技術(shù)資料中查出，并計(jì)算出電動(dòng)機(jī)的額定起動(dòng)電流近似值。對(duì)鼠籠式電動(dòng)機(jī)，其近似值可用額定電流值乘以6；對(duì)于繞線型電動(dòng)機(jī)，其近似值可用額定電流值乘以1.5；當(dāng)選擇起動(dòng)電阻不精確時(shí)，起動(dòng)電流可能大于計(jì)算值，在此情況下，整定值也要相應(yīng)增大，但不能超過額定電流的2.5倍。在起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，如繼電器動(dòng)作，則應(yīng)變更起動(dòng)電阻，以降低起動(dòng)電流值。

對(duì)于某些大容量采掘機(jī)械設(shè)備，由于位處低壓電網(wǎng)末端，且功率較大，起動(dòng)時(shí)電壓損失較大，其實(shí)際起動(dòng)電流要大大低于額定起動(dòng)電流，若能測(cè)出其實(shí)際起動(dòng)電流時(shí)，則公式(4)和公式(5)中IQN應(yīng)以實(shí)際起動(dòng)電流計(jì)算。

第7條按第6條規(guī)定選擇出來的整定值，還應(yīng)用兩相短路電流值進(jìn)行校驗(yàn)，應(yīng)符合公式(6)的要求：

若線路上串聯(lián)兩臺(tái)及以上開關(guān)時(shí)(其間無分支線路)，則上一級(jí)開關(guān)的整定值，也應(yīng)按下一級(jí)開關(guān)保護(hù)范圍最遠(yuǎn)點(diǎn)的兩相短路電流來校驗(yàn)，校驗(yàn)的靈敏度應(yīng)滿足1.2～1.5的要求，以保證雙重保護(hù)的可靠性。

若經(jīng)校驗(yàn)，兩相短路電流不能滿足公式(6)時(shí)，可采取以下措施：

1.加大干線或支線電纜截面。

2.設(shè)法減少低壓電纜線路的長(zhǎng)度。

3.采用相敏保護(hù)器或軟起動(dòng)等新技術(shù)提高靈敏度。

4.換用大容量變壓器或采取變壓器并聯(lián)。

5.增設(shè)分段保護(hù)開關(guān)。

6.采用移動(dòng)變電站或移動(dòng)變壓器。

第二節(jié)電子保護(hù)器的電流整定

第8條饋電開關(guān)中電子保護(hù)器的短路保護(hù)整定原則，按第6條的有關(guān)要求進(jìn)行整定，按第7條原則校驗(yàn)，其整定范圍為(3～10)IN；其過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)電流整定值按實(shí)際負(fù)載電流值整定，其整定范圍為(0.4～1)IN。IN為饋電開關(guān)額定電流。

第9條電磁起動(dòng)器中電子保護(hù)器的過流整定值，按公式(7)選擇：

當(dāng)運(yùn)行中電流超過IZ值時(shí)，即視為過載，電子保護(hù)器延時(shí)動(dòng)作；當(dāng)運(yùn)行中電流達(dá)到IZ值的8倍及以上時(shí)即視為短路，電子保護(hù)器瞬時(shí)動(dòng)作。

第10條按第9條規(guī)定選擇出來的整定值，也應(yīng)以兩相短路電流值進(jìn)行校驗(yàn)，應(yīng)符合公式(8)的要求：

第三節(jié)熔斷器熔體額定電流的選擇

第11條 1200 V及以上的電網(wǎng)中，熔體額定電流可按下列規(guī)定選擇。

1.對(duì)保護(hù)電纜干線的裝置，按公式(9)選擇：

如果電動(dòng)起動(dòng)時(shí)電壓損失較大，則起動(dòng)電流比額定起動(dòng)電流小得多，其所取的不熔化系數(shù)比上述數(shù)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于起動(dòng)電流過大而燒壞熔體，導(dǎo)致單相運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.對(duì)保護(hù)電纜支線的裝置按公式(10)選擇：

3.對(duì)保護(hù)照明負(fù)荷的裝置，按公式(11)選擇：

選用熔體的額定電流應(yīng)接近于計(jì)算值，低壓隔爆開關(guān)中熔斷器及熔體規(guī)格可從表中查到。

第l2條選用的熔體，應(yīng)按公式(12)進(jìn)行校驗(yàn)：

第三章變壓器的保護(hù)

第13條動(dòng)力變壓器在低壓側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，采用高壓配電裝置中的過電流保護(hù)裝置來保護(hù)，對(duì)于電磁式保護(hù)裝置，其一次電流整定值IZ按公式(13)選擇：

對(duì)于電子式高壓綜合保護(hù)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(jí)整定，其整定值按公式(14)選擇：

過電流保護(hù)裝置的整定值，應(yīng)取其最接近于計(jì)算的數(shù)值。

第14條動(dòng)力變壓器的過負(fù)荷保護(hù)反映變壓器正常運(yùn)行時(shí)的過載情況，通常為三相對(duì)稱，一般經(jīng)一定延時(shí)作用于信號(hào)。高壓配電裝置中保護(hù)裝置整定原則如下：

1.電子式過流反時(shí)限繼電保護(hù)裝置，按變壓器額定電流整定。

2.電磁式動(dòng)作時(shí)間為10--1 5 s，起動(dòng)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(yīng)考慮其實(shí)際可能的最大負(fù)載電流外，還應(yīng)從其遮斷能力出發(fā)，以其出口端處可能發(fā)生的三相短路電流來校驗(yàn)，必須選擇既能承擔(dān)長(zhǎng)期的實(shí)際最大負(fù)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(yīng)經(jīng)計(jì)算確定。當(dāng)缺乏計(jì)算數(shù)據(jù)時(shí)，可按配電裝置短路容量來確定短路電流值。

為了提高保護(hù)性能，最好能算出實(shí)際的短路電流值。實(shí)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(jì)算出來的數(shù)值要小。

第16條照明、信號(hào)綜合保護(hù)裝置和煤電鉆綜合保護(hù)裝置中變壓器的一次側(cè)用熔斷器保護(hù)時(shí)，其熔體的額定電流選擇如下：

1.對(duì)保護(hù)照明綜保變壓器按公式(17)選擇：

2.對(duì)保護(hù)電鉆綜保變壓器按公式(18)選擇：

所選用的熔體額定電流應(yīng)接近于計(jì)算值，按公式(19)進(jìn)行校驗(yàn)：

綜采工作面負(fù)荷統(tǒng)計(jì)如下

一、短路電流計(jì)算

1、變壓器二次出口端的短路電流Id1計(jì)算：

變壓器二次電壓1200V，容量800KVA，系統(tǒng)短路容量按50MVA計(jì)算；

查表得，系統(tǒng)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(jī)處短路電流Id2計(jì)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(jī)處短路電流Id3計(jì)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(jī)電機(jī)處短路電流Id4計(jì)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(guān)的整定計(jì)算

1、二采上部變電所F-10#高防開關(guān)整定：

1)速斷整定：

按保護(hù)變壓器整定：根據(jù)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(shí)限繼電保護(hù)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(guān)中電子保護(hù)器過載長(zhǎng)延時(shí)保護(hù)電流整定值按實(shí)際負(fù)載電流整定。

總饋KD-14+實(shí)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(duì)于保護(hù)干線:Iz≥Iqe+Kx∑Ie

= 219.5×6+0.75×306.5

=1546.88A

短路倍數(shù)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(duì)于保護(hù)支線：Iz≥Iqe=82.5×6=495A

短路倍數(shù)為：Iz/I=495/85=5.82取6倍

4、皮帶機(jī)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(duì)于保護(hù)支線：Iz≥Iqe=72.5×6=435A

短路倍數(shù)為：Iz/I=435/85=5.12取6倍

5、轉(zhuǎn)載機(jī)配電點(diǎn)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(duì)于保護(hù)支線：Iz≥Iqe=219.5×6=1317A

短路倍數(shù)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(duì)于保護(hù)支線：Iz≥Iqe=219.5×6=1317A

短路倍數(shù)為：Iz/I=1317/315=4.18取5倍

7、電磁起動(dòng)器中電子保護(hù)器的過流整定值取電動(dòng)機(jī)額定電流近似值。

Iz≤Ie

則2702工作面各設(shè)備的電磁啟動(dòng)器過流整定值見下表：

8、照明信號(hào)綜保一次側(cè)熔斷器額定電流選擇：

所帶功率按2000W計(jì)算，需用系數(shù)0.9，功率因數(shù)0.1

根據(jù)公式(17)

Ir≈1.4Ie/Kb

=1.4KxPe/Kb√3UeCOS￠

=1.34A

取5A

三、靈敏度校驗(yàn)

1、短路d1點(diǎn)(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(hù)。

Idz=1.85×5×20=185A

k1=4572.13/185=24.7>1.5滿足要求。

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

Idz=6×85A=510A

k1=4316.5/510=8.464>1.5滿足要求。

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

Idz=6×85A=510A

k1=1621.6/510=3.18>1.5滿足要求。