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煤矿井下继电保护整定计算试行

煤矿井下继电保护整定计算试行
煤矿井下继电保护整定计算试行

郑州煤炭工业(集团)有限责任公司(函)

郑煤机电便字【2016】14号

关于下发井下供电系统继电保护整定

方案(试行)的通知

集团公司各直管矿井及区域公司:

为加强井下供电系统安全的管理,提高矿井供电的可靠性,必须认真做好供电系统继电保护整定工作。结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况,按照电力行业的有关标准和要求,特制定《井下供电系统继电保护整定方案》(试行),请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案,结合本单位的实际情况,认真进行供电系统继电保护整定计算,并按照计算结果整定。在实际执行中不断完善,有意见和建议的,及时与集团公司机电运输部联系。

机电运输部

二〇一六年二月二十九日井下供电系统继电保护整

定方案(试行)

郑煤集团公司

前言

为提高煤矿井下供电继电保护运行水平,确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作,集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》(试行)。

《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章,第一章高低压短路电流计算,第二章井下高压开关具有的保护种类,第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法,第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算,第五章低压供电系统继电保护整定方案,第六章127伏供电系统整定计算方案。

由于煤矿继电保护技术水平不断提高,技术装备不断涌现,加之编写人员水平有限,编写内容难免有不当之处,敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善,对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。

二〇一六年二月二十九日

目录

第一章高低压短路电流计算........................................................................................

第一节整定计算的准备工作.............................................................................

第二节短路计算假设与步骤.............................................................................

第三节各元件电抗计算.....................................................................................

第四节短路电流的计算.....................................................................................

第五节高压电气设备选择.................................................................................

第六节短路电流计算实例................................................................................. 第二章高压配电装置所具有的保护种类....................................................................

第一节过流保护装置.........................................................................................

第二节单相接地保护.........................................................................................

第三节其它保护种类......................................................................................... 第三章高压开关短路、过载保护整定原则及方法....................................................

第一节矿井供用电设备继电保护整定原则.....................................................

第二节继电保护配置的基本原则.....................................................................

第三节继电保护整定计算方法.........................................................................

第四节高压开关整定计算实例......................................................................... 第四章高压漏电保护整定方案....................................................................................

第一节高压漏电保护整定原则.........................................................................

第二节漏电保护整定方案................................................................................. 第五章井下低压开关保护整定计算.......................................................................... 第六章127伏供电系统的整定计算...........................................................................

第一节照明信号综保装置的整定值固定的情况.............................................

第二节智能型照明信号综合保护装置.............................................................

第一章高低压短路电流计算

在电力系统的电气设备,在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路,因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。

为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围,在变电站和供电系统的设计和运行中,必须进行短路电流计算,以解决下列技术问题。

1、确定合理的主结线方案和主要运行方式;

2、确定合理的继电保护方案,使之能正确地切除短路故障;

3、确定合理的限流措施;

4、确定合理的设备选择方案;

5、校验设备的分断能力、动、热稳定性;

6、校验继电保护的灵敏度。

在进行短路电流计算时,由于电力系统中各开关状态的不同,造成短路回路的阻抗的变化。同一点同类型短路电流最大为“最大运行方式”;短路电流最小为“最小运行方式”。最大运行方式的短路电流用于校验设备的分断能力和动、热稳定性,用于整定速断保护,最小运行方式的短路电流用于校验继电保护的灵敏度。

第一节整定计算的准备工作

一、掌握煤矿所有电气设备情况并建立资料档案

1、绘制标有主要电气·设备参数和TA、TV变比的高、低压供电系统接线图。

2、收集全矿电气设备所有电气参数,按变压器、电抗器、电容器、高压电动机、低压电动机等电气设备分门别类建立参数表。

3、收集并掌握高爆开关、馈电开关、电磁起动器保护配置图、说明书。

4、对工作面的每一种负荷进行统计,根据负荷情况,确定需用系数及平均功率因数。

二、了解掌握继电保护情况和图纸资料

需要了解掌握的继电保护内容主要有:原理展开图、有关的二次回路、盘面布置图、继电保护的技术说明书等。

三、绘制阻抗图

阻抗图分为正序、负序、零序阻抗图三部分,通常都取正、负序阻抗值相同。阻抗图可采用标幺值或有名值。

四、研究确定电力系统运行方式

可能出现的最大、最小运行方式,包括开机方式、变压器中性点接地方式、线路投停原则等。

电力系统潮流情况,特别是线路的最大负荷电流。

电力系统稳定极限功率,要求切除故障的时间。

无功补偿工作方式及特性。

安全自动装置的使用方式。

五、学习有关的规章制度

在进行继电保护整定计算前,应搜集和学习有关的规章制度,以促使整定计算工作顺利进行。有关的规章制度如:《电力工业技术管理法规》(试行)、《继电保护和安全自动装置技术规程》DL400-91、《煤矿供电设计与继电保护整定计算示例》、继电保护反事故措施、继电保护整定计算规则条例等等。

第二节短路计算假设与步骤

一、短路计算基本假设

1、正常工作时,三相系统对称运行;

2、所有电源的电动势相位角相同;

3、电力系统中各元件的磁路不饱和,即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化;

4、不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流;

5、元件的电阻略去,输电线路的电容略去不计,及不计负荷的影响;

6、系统短路时是金属性短路。

二、基准值

高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗,当采用标幺值进行计算,为了计算方便选取如下基准值:

= 100MVA

基准容量:S

j

(KV)37 10.5 6.3

基准电压:V

g

三、短路电流计算的步骤

1、计算各元件电抗有名值或标幺值;

2、给系统制订等值网络图;

3、选择短路点;

4、对网络进行化简,并计算短路电流标幺值、有名值。

5、计算短路容量,短路电流冲击值

I?

短路容量: S = 3 V

j

= 2.55I?

短路电流冲击值:I

cj

6、列出短路电流计算结果。

第三节各元件电抗计算

一、系统运行方式的确定

最大、最小运行方式的选择,目的在于计算通过保护装置的最大、最小短路电流。电力系统中,为使系统安全、经济、合理运行,或者满足检修工作的要求,需要经常变更系统的运行方式,由此相应地引起了系统参数的变化。在设计变、配电站选择开关电器和确定继电保护装置整定值时,往往需要根据电力系统不同运行方式下的短路电流值来计算和校验所选用电器的稳定度和继电保护装置的灵敏度。

最大运行方式,是系统在该方式下运行时,具有最小的短路阻抗值,发生短路后产生的短路电流最大的一种运行方式。一般根据系统最大运行方式的短路电流值来校验所选用的开关电器的稳定性。

最小运行方式,是系统在该方式下运行时,具有最大的短路阻抗值,发生短路后产生的短路电流最小的一种运行方式。一般根据系统最小运行方式的短路电流值来校验继电保护装置的灵敏度。

在线路末端发生短路时,流过保护的短路电流与下列因素有关:

1、系统的运行方式,包括机组、变压器、线路的投入情况,环网的开环闭环,平行线路是双回运行还是单回路运行。

2、短路类型。

3、电流分配系数。

二、各元件电抗的计算

1、系统的电抗

和电压则系统电抗

如果知道电源母线上的短路容量S

k

有名值:

式中: s X —电源系统电抗

av U —系统中平均电压

k

S —电源系统短路容量

标幺值 :

式中: s X —电源系统电抗

*

s X —电源系统电抗标幺值

k S —电源系统短路容量 d

S —电源系统短路容量基准值

av U —系统中平均电压 d U —系统基准电压

2、变压器的电抗

由变压器的短路电压百分数Uk%的定义可知:

有名值: r

T N S U V Z av

k T ??=2

100% T Z —变压器阻抗有名值

av U —短路点平均电压 r

T N S ?—变压器额定容量

由于变压器的电阻较小,一般可以忽略变压器的电阻,则变压器的电抗X T

就等于其阻抗Z T 。上式中没有采用变压器的额定电压,而是采用短路点所在处的线路的平均额定电压,是因为变压器的阻抗应折算到短路点所在处,以便计算短路电流。

如果需要考虑变压器的电阻R T 时,可根据变压器的短路损耗ΔP K ,按照下式计算:

R T =ΔP K .U NT

2S NT

2

式中:ΔP K —变压器的短路损耗;

U NT —变压器的额定电压; S NT —变压器的额定容量

由上式计算出变压器阻抗ZT ,按照下式计算变压器的电抗。

XT=√Z T 2

?R T 2

同理可以计算出标幺值: 式中: T X —变压器电抗有名值

*T

X —变压器电抗标幺值 %

k V —变压器短路电压百分值

av U —短路点平均电压 r

T N S ?—变压器额定容量

3、电抗器的电抗

电抗器的电抗以其额定值的百分数形式给出,按照下式计算电抗值。 有名值:

cR

N U ?—电抗器额定电压;

cR

N I ?—电抗器额定电流;

同理可计算标幺值如下:

式中: L X —电抗器电抗有名值;

*L

X —电抗器电抗标幺值;

%cR x —电抗器百分电抗值; cR

N U ?—电抗器额定电压;

cR

N I ?—电抗器额定电流

4、线路的电抗

线路的电抗随着导线间的几何均距及线径而变,可从手册中查出单位长度的电抗值,按照下式求得,

有名值:

Xl —线路的电抗值,Ω; X —单位长度电抗,Ω/km ; L —线路长度,km 。

同理可计算标幺值计算: 式中:Sb —基准容量;

Uav —线路的平均电压。

第四节 短路电流的计算

一、有名制法

短路计算公式:

∑=

1

)

3(3X U I av d

)

3(d

I —系统中发生三相短路时,短路点的短路电流 av

U —系统短路点所在线段的平均电压

∑1

X —归算到短路点的综合正序等值电抗。

一般情况下一个或二个电压等级的供电系统采用有名值计算较为简单。 二、标幺制法

短路计算公式:

其有名值为:

式中: )

3(*d I —系统中发生三相短路时,短路点的短路电流标幺值

)

3(d

I —系统中发生三相短路时,短路点的短路电流有名值

∑*

1X —归算到短路点的综合正序等值电抗标幺值。

三、两相短路电流的计算: 一般用于效验保护灵敏度

四、短路电流冲击值的计算: 一般用于效验短路动稳定性

五、短路全电流最大有效值的计算: 一般用于效验短路热稳定性

第五节 高压电气设备选择

一、高压电气设备选择的一般条件和原则 为了保障高压电气设备的可靠运行,高压电气设备选择与校验的一般条件有:按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择;按短路条件包括动稳定、热稳定校验;按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。

1、按正常工作条件选择高压电气设备 (1)额定电压和最高工作电压

可按照电气设备的额定电压U N 不低于装置地点电网额定电压U Ns 的条件选择,即

U N ≥U Ns (2)额定电流

电气设备的额定电流I N 是指在额定环境温度下,电气设备的长期允许通过电流。I N 应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流I max ,即

I N ≥I max (3)按环境工作条件校验

在选择电气设备时,还应考虑电气设备安装地点的环境(尤须注意小环境)条件,当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时,应采取措施。

2、按短路条件校验 (1)短路热稳定校验

短路电流通过电气设备时,电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为:

式中 I t —由生产厂给出的电气设备在时间t 秒内的热稳定电流。

I ∞—短路稳态电流值。 t —与I t 相对应的时间。

t dz —短路电流热效应等值计算时间。

(2)电动力稳定校验

电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力,也称动稳定。满足动稳定的条件为

ch

es i i ≥ 或

ch

es I I ≥

式中 i ch 、I ch —短路冲击电流幅值及其有效值;

i es 、I es ——电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。 (3)短路计算时间

校验热稳定的等值计算时间t dz 为周期分量等值时间t z 及非周期分量等值时间t fz 之和,对无穷大容量系统,∞=''I I ,显然t z 按和短路电流持续时间相等,按继电保护动作时间t pr 和相应断路器的全开断时间t ab 之和,即

t z =t b +t kd 而 tkd=tgf+th

式中 tkd —断路器全开断时间; td —保护动作时间;

tgf —断路器固有分闸时间;

th —真空断路器开断时电弧持续时间,标准规定的断路器开关时合格的燃弧时间是3~15ms ,实际试验中3~9ms 的最多,燃弧时间和首开相的开断时刻有关。

开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流,考虑到主保护拒动等原因,按最不利情况,取后备保护的动作时间。

目前煤矿高压基本采用真空配电装置,发生短路故障开关综合保护发出动作指令至断路器断开,动作时间一般小于0.1s ,热稳定性的计算时间一般可以采用0.1s 。

二、高压断路器的选择 1、高压断路器的选择

高压断路器选择及校验条件除额定电压、额定电流、热稳定、动稳定校验外,还应注意以下几点:

(1)断路器种类和型式的选择 高压断路器应根据断路器安装地点、环境和使用条件等要求选择其种类和型式。

高压断路器的操动机构,大多数是由制造厂配套供应,目前集团公司在用的有永磁式、弹簧式等两种种型式的操动机构可供选择。永磁机构必须配有控制模块,其优点:①结构简单;②动作可靠性高,故障率较低;③出力曲线与开关动作曲线匹配较好。缺点:①合闸电流大;②手动操作特性不好;③成本相对高。弹簧操动机构:其优点:①需要功率低;②可电动或手动操作;③成本相对低。缺点:①结构复杂;②故障率较高;③出力曲线与开关动作曲线匹配不好。

(2)额定开断电流选择

在额定电压下,断路器能保证正常开断的最大短路电流称为额定开断电流。

高压断路器的额定开断电流I

Nbr ,不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量I

zt

I Nbr ≥I

zt

当断路器的I

Nbr

较系统短路电流大很多时,为了简化计算,也可用次暂态电流I"进行选择即

I

Nbr

≥I"

(3)短路关合电流的选择

断路器的额定关合电流i

Ncl 不应小于短路电流最大冲击值i

ch

,即:

i Ncl ≥i

ch

三、高压熔断器的选择

高压熔断器按额定电压、额定电流、开断电流和选择性等项来选择和校验。

1、额定电压选择

对于一般的高压熔断器,其额定电压U

N 必须大于或等于电网的额定电压U

Ns

但是对于充填石英砂有限流作用的熔断器,则不宜使用在低于熔断器额定电压的电网中,这是因为限流式熔断器灭弧能力很强,在短路电流达到最大值之前就将电流截断,致使熔体熔断时因截流而产生过电压,其过电压倍数与电路参数及熔

体长度有关,一般在U

N s=U

N

的电网中,过电压倍数约2~2.5倍,不会超过电网中

电气设备的绝缘水平,但如在U

Ns

N

的电网中,因熔体较长,过电压值可达3.5~4

倍相电压,可能损害电网中的电气设备。

2、额定电流选择

熔断器的额定电流选择,包括熔管的额定电流和熔体的额定电流的选择。

(1)熔管额定电流的选择

为了保证熔断器载流及接触部分不致过热和损坏,高压熔断器的熔管额定电流应满足式的要求,

即 I

Nft ≥I

Nfs

式中 I

Nft

—熔管的额定电流;

I

Nfs

—熔体的额定电流

(2)熔体额定电流选择

为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电动机自启动等冲击电流时误动作,保护35kV及以下电力变压器的高压熔断器,其熔体的额定电流可按式选择,即:

I

Nfs =KI

max

式中 K—可靠系数(不计电动机自启动时K=1.1~1.3,考虑电动机自启动时K=1.5~2.0);

I

max

一电力变压器回路最大工作电流。

用于保护电力电容器的高压熔断器的熔体,当系统电压升高或波形畸变引起回路电流增大或运行过程中产生涌流时不应误熔断,其熔体按式选择,即

I Nfs =KI

Nc

式中 K一可靠系数(对限流式高压熔断器,当一台电力电容器时K=1.5~2.0,当一组电力电容器时K=1.3~1.8);

I

Nc

一电力电容器回路的额定电流。

3、熔断器开断电流校验

I Nbr ≥I ch (或I") 式中I Nbr —熔断器的额定开断电流 对于没有限流作用的熔断器,选择时用冲击电流的有效值I ch 进行校验;对于有限流作用的熔断器,在电流达最大值之前已截断,故可不计非周期分量影响,而采用I"进行校验。

4、熔断器选择性校验

为了保证前后两级熔断器之间或熔断

器与电源(或负荷)保护装置之间动作的选择性,应进行熔体选择性校验。各种型号熔断器的熔体熔断时间可由制造厂提供的安秒特性曲线上查出。如图所示,为两个不同熔体的安秒特性曲线(I Nfs1

对于保护电压互感器用的高压熔断器,只需按额定电压及断流容量两项来选择。

四、电缆的选择

电缆的基本结构包括导电芯、绝缘层、铅包(或铝包)和保护层几个部分。按其缆芯材料分为铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸纸绝缘和塑料绝缘两大类。

电缆制造成本高,投资大,但是具有运行可靠、不易受外界影响、不需架设电杆、不占地面、不碍观瞻等优点。

1、按结构类型选择电缆

根据电缆的用途、电缆敷设的方法和场所,选择电缆的芯数、芯线的材料、绝缘的种类、保护层的结构以及电缆的其它特征,最后确定电缆的型号。常用的矿用电力电缆有塑料绝缘电缆和橡胶电缆等。

一般固定敷设的6千伏或10千伏选用YJV 型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆、聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆;向采煤工作面或移动变电站供电的电缆采用UGSP 型双屏蔽橡套电缆。

在立井井筒或倾角为45°及其以上的井巷内,应采用聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装据聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚氯乙烯绝缘粗钢丝铠装据聚氯乙烯护套电力电缆;

在水平巷道或倾角在45°以下的井巷应采用用聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装据聚氯乙烯护套电力电缆、交联聚氯乙烯绝缘钢带或细钢丝铠装据聚氯乙烯护套电力电缆;

固定敷设的低压电缆应采用MVV 铠装或非铠装或对应电压等级的移动橡套电缆。

非固定敷设的高低压电缆,应采用符合NT818标准的橡套软电缆。 2、按额定电压选择

可按照电缆的额定电压U N 不低于敷设地点电网额定电压U Ns 的条件选择,即

U N ≥U Ng 3、电缆截面的选择

一般根据最大长期工作电流选择,但是对有些回路,如发电机、变压器回路,其年最大负荷利用小时数超过5000h,且长度超过20m时,应按经济电流密度来选择。

(1)按最大长期工作电流选择

电缆长期发热的允许电流I

al ,应不小于所在回路的最大长期工作电流I

max

KI

al ≥I

max

(7-40)

K=K

1×K

2

×K

3

式中 Ial一相对于电缆允许温度和标准环境条件下导体长期允许电流;

K一综合修正系数。

K

1

一温度修正系数

2

IEC287-3-2/1995“电力电缆的线芯截面最佳化”标准,该方法适用于中、低压电缆线路。根据我国电网运行情况,如果能全面推行按经济电流选择电线、电缆截面的方法,将减少35%~42%的线路损耗,经济意义十分重大。现阶段,在电力和建筑电气工程中推行按经济电流选择电缆截面是优化设计的内容之一。一般情况下,按温升选择的截面与按经济电流确定的导体截面二者取较大者。特

别:经济寿命变化时,经济截面变化不大,也就是经济寿命从30年变成5年,但

是总费用仅相差10%,此时经济截面仍然是合理的。

一般高压电缆(这里指6kV和10kV及以上)和长期使用的电缆,比如进线

电缆,使用经济电流密度来选择,一般经济电流密度选择出来的电缆截面偏大。理论上,经济电流密度可以使用任何情况下的电缆截面选择。一般根据钢厂的情况,选择密度为1.5~2。经济电流密度可根据手册,经过电缆规格、电价和班

制来计算决定,经验数字仅供参考。

按经济电流密度选择电缆截面的方法与按经济电流密度选择母线截面的方

法相同,即按下式计算:

式中 S

—电缆的经济截面

ec

Imax—正常运行时长时最大负荷电流

Jec—根据电缆的芯线材质,查出经济电流密度

用的变化很大,需要对上述的系数进行修正。修正公式如下:

Jec=√1000(Kt?KiFjKj+Fz)Ft

3(Tmax+8760Kk)r0 δ

式中 Jec—经济电流密度

Kt—投资利用标准经济效果系数。建议对纯收入采用0.1~0.15,对

国民收入采用0.18~ 0.26;

Ki—线路的基本折旧率,国家有统一的规定;

Kj—基本折旧费年平均扣除系数,取6.52 6.62;

Fz—线路的综合折旧率,国家有统一规定;

Kk—计及电晕引起的电能损耗系数(电晕功率损耗与导线发热损耗之比);

R0—导线单位电阻;

δ—单位电价。

按经济电流密度选出的电缆,还必须按最大长期工作电流校验。

按经济电流密度选出的电缆,还应决定经济合理的电缆根数,截面S≤150mm2时,其经济根数为一根。当截面大于150 mm2时,其经济根数可按S/150决定。

4、热稳定校验

《煤矿安全规程》四百五十三条、四百五十六条均规定必须校验电缆的热稳

定性。电缆的热稳定性不符合要求,发生故障后,产生的危害很大应验算电缆的

热稳定性。

(1)热稳定型一般标准校验方法

电缆导体允许最小截面,由下列公式确定:短路最高允许温度按120℃

计算

C=1

1√1×3.4

0.00393×1×0.0148×10

ln1+0.00393(120?20)

1+0.00393(90?20)

C=√58455.4×104×ln1.393

1.2751

C=4

C=71.9×102

以4mm2交联聚乙烯电缆为例计算最大三相短路电流

根据公式:S=√I2×t

C

×102

I =

√t×102= 4×71.9×102

0.5477×10

= 525.1 A

除电动机馈线回路外,均可取θP=θH。

C值确定方式,应符合下列规定:

除火电厂3~10kV厂用电动机馈线外的情况:

t

I

Q?

=2 (E.1.3-2)

式中S――电缆导体截面(mm2);例25 mm2

J――热功当量系数,取1.0;

q――电缆导体的单位体积热容量(J/cm3·℃),铝芯取2.48,铜芯取3.4;

θm――短路作用时间内电缆导体允许最高温度(℃);取120 θP――短路发生前的电缆导体最高工作温度(℃);取35

θH――电缆额定负荷的电缆导体允许最高工作温度(℃);取90

θ0――电缆所处的环境温度最高值(℃);取40

t――短路持续时间(s);0.3

α――20℃时电缆导体的电阻温度系数(1/℃),铜芯为0.00393、铝芯为0.00403;

ρ――20℃时电缆导体的电阻系数(Ωcm2/cm),铜芯为

0.0148x10-4、铝芯为0.031x10-4;

η――计入包含电缆导体充填物热容影响的校正系数,对3~

10kV电动机馈电回路,宜取η=0.93,其它情况可按η=1;

K――缆芯导体的交流电阻与直流电阻之比值,可由表E.1.3-2选取。

表E.1.3-2 K值选择用表

满足热稳定要求的最小截面可按下式求得

式中 I—短路电流稳态值(A)

—热稳定计算时间(一般取配电装置的动作时间0.1~0.2秒)t

dz

C一热稳定系数,取值如下表所示

以4mm2电缆为例计算热稳定性电流

超过其绝缘的短时最高允许温度,使绝缘损坏或影响其使用寿命,故电缆应按照短路电流校验热稳定性。校验热稳定性公式如下:

S min =I ∞

√t1

C

, mm 2 《供电技术》162页

式中 I ∞—三相最大稳态短路电流,A;

t1—短路电流作用时间,根据开关动作时间取0.1s; C —热稳定系数,查表得橡套电缆短时最高允许温度在150℃时的热稳定系

数为120。

利用上式计算4mm 2电缆的热稳定性。 I ∞=

min √t1

=

√0.1

=1518 A

5、电压损失校验

正常运行时,电缆的电压损失应不大于额定电压的5%, (1)计算法 即 N

U X R L I U 10)

sin cos (3%00max ??+=

?

式中 ΔU%一电压损失百分数;

In — 电缆中的负荷电流,A ; Un —额定电压。kV ;

R0、X0—电缆线路的单位长度电阻及电抗,Ω/km; L —电缆长度,km ;

cos φ、sin φ、tg φ—功率因数及功率因数对应的正弦、正切值。

高压系统中的电压损失按《全国供用电规则》规定,在正常情况下不得超过7%,故障状态下不得超过10%。电压损失应从地面变电站(所)算起至采区变电所母线上止。

(2)查表法

将计算法的计算公式中的电缆输送的有功功率单位改为兆瓦,则电压损

失百分数可写成

ΔU%=K ·P ·L

K —每兆瓦公里负荷矩电缆中的电压损失百分数,在6kV 时,K=2.78(R0+X0 tg φ);在10kV 时,K=1·(R0+X0 tg φ).在不同功率因数及不同电缆截面的数值如下表所示

P —电缆输送的有功功率MW 。 L —电缆长度,km ;

第六节 短路电流计算实例

以某矿35 kV 变电站为例,最大运行方式为:区域变电站处于最大运行方式,35kV 输出电线路一路运行,变压器分裂运行,下井电缆两路并联,异步电机3台运转。

最小运行方式为:区域变电站处于最小运行方式,35 kV 输电线路一路运行,变压器分裂运行,下井电缆单回运行,不考虑大容量电动机反馈短路电流。

二台主变压器,型号均为SF 7-8000/35,容量为8000 kVA ,阻抗电压百分数U d %=7.43%。

1、短路电流计算系统图及等值电路图

S

k13

短路点的设置见图1,短路电流计算系统图见图1,等值电路图见图2。 2、短路电流计算

主井绞车电动机,副井绞车电动机、压风机及东风井风机电动机总容量超过规定值(800 kW 及以上),且距6 kV 母线距离很近,计算K 2点(6.3 kV )短路参数时考虑附加电源,计算K 4点短路参数时考虑主绞车电动机的影响,其它短路点不考虑附加电源。

2.1计算各元件的电抗标么值 选取基准容量:S b =100 MVA

选取短路点所在母线的平均电压为基准电压,

即:计算K1点,选取Vb=37 kV ,1

b I =373100?=1.56 kA

计算K2点及其它短路点时,

选取Vb=6.3 kV ,

2

b I =3.63100?=9.16 kA

37KV 母线大运行方式时系统容量158MVA, 小运行方式时系统容量142MVA (注:该参数由供电处提供)。

阻抗min

*s x

=0.7027, max *

s x =0.6333

折合37KV 阻抗

min s x ==min 2k S U 9.6198Ω, max s x ==

kman

S U 2

8.6646Ω 折合6.3KV 阻抗

min

s x =0.2795Ω,

max

s x =0.2514Ω

变压器: 8

100

10043.7100%*

3*2?

=?=

=?r T N b k S S V X X =0.92875 8

3.610043.7100%2

232?=?==?r T N k S U V X X =0.3686Ω

电抗器:

222*

5*43

.6100

3.03610033100%???=??=

=??b b cR N cR N cR V S I U x X X =0.8738 3

.036

10033100%254??

=?=

=??cR N cR N cR I U x X X =0.3464Ω

电缆线路:6*

x =2

b b OL V S X =0.08×0.6×

23.6100

=0.1209 6x =X OL =0.08×0.6=0.048Ω

7*x =2

b b OL V S X =0.08×0.25×23.6100

=0.0504

x 7=X OL =0.08×0.25=0.02Ω

8*x =X OL 2b b V S =0.08×0.30×

2

3.6100

=0.0605 x 8=X OL =0.08×0.30=0.024Ω

9*x =X OL 2b b V S =0.08×2.0×

2

3.6100

=0.4031 x 9=X OL =0.08×2.0=0.16Ω

架空线路:17*

x =2

b b OL V S X =0.4×4×

23.6100

=4.0312 x17= X OL =0.4×4=1.6Ω

2.2短路电流计算 K 1点短路: (1)最大运行方式

*∑man x =0.6333

man x ∑=8.6646Ω

=

56.16333

.01

?=2.46 kA =6646.8732.137

?=2.46 kA =1006333

.01?=158 MVA i kr =2.55I ″=2.55×2.46=6.27 kA

I kr =1.52I ″=1.52×2.46=3.74 kA

(2)最小运行方式

*mix x ∑=0.7027

mix x ∑=9.6198Ω

kr

I ''=7027

.01

×1.56=2.22 kA

kr I ''=6198.9×732.137

=2.22 kA )

2(kr I =0.8661k I ''=1.92 kA K 2点短路:

(1)最大运行方式:

*∑man

x =X1*+X3*=0.6333+0.92875=1.5621 m in

∑x =X1+X3=0.2514+0.3686=0.62Ω

16.95621.11

2.02?===''∞I I I k

=5.86 kA

1005621

.11

2.02?===''∞S S S k

=64 MVA 电动机反馈冲击电流

i kr m =7.5K rm ·I NM

i kr m =7.5×1.5×(380+380+250+800)3

10

8.0631???

=7.5×1.5×0.218 =2.449 kA i kr ∑=i kr +i krm =2.55I n +i krm

=2.55×5.86+2.449=17.39 kA I kr =1.52I ″=1.52×5.86=8.91 kA

(2)最小运行方式

*

m ax ∑x =0.7027+0.92875=1.63145

m ax ∑x =0.2795+0.3686=0.6481Ω

2k I ''=63145.11×9.16=5.61 kA 2k I ''=6481.0732.13

.6?=5.61 kA

)

2(2k I =0.866

1k

I ''=4.86 kA

K 15点短路: (1)最大运行方式

*∑m in x =X 1*+X 3*+X 5*=0.6333+0.92875+0.8738=2.43585

m in ∑x =X 1+X 3+X 5=0.2514+0.3686+0.3464=0.9664Ω

继电保护定值整定计算公式大全(最新)

继电保护定值整定计算公式大全 1、负荷计算(移变选择): cos de N ca wm k P S ?∑= (4-1) 式中 S ca --一组用电设备的计算负荷,kVA ; ∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和,kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算 N de P P k ∑+=max 6 .04.0 (4-2) 式中 P max --最大一台电动机额定功率,kW ; wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数 2、高压电缆选择: (1)向一台移动变电站供电时,取变电站一次侧额定电流,即 N N N ca U S I I 13 1310?= = (4-13) 式中 N S —移动变电站额定容量,kV ?A ; N U 1—移动变电站一次侧额定电压,V ; N I 1—移动变电站一次侧额定电流,A 。 (2)向两台移动变电站供电时,最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和,即 3 1112ca N N I I I =+= (4-14) (3)向3台及以上移动变电站供电时,最大长时负荷电流ca I 为 3 ca I = (4-15) 式中 ca I —最大长时负荷电流,A ; N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和,kW ;

N U —移动变电站一次侧额定电压,V ; sc K —变压器的变比; wm ?cos 、η wm —加权平均功率因数和加权平均效率。 (4)对向单台或两台高压电动机供电的电缆,一般取电动机的额定电流之和;对向一个采区供电的电缆,应取采区最大电流;而对并列运行的电缆线路,则应按一路故障情况加以考虑。 3、 低压电缆主芯线截面的选择 1)按长时最大工作电流选择电缆主截面 (1)流过电缆的实际工作电流计算 ① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。 N N N N N ca U P I I η?cos 3103?= = (4-19) 式中 ca I —长时最大工作电流,A ; N I —电动机的额定电流,A ; N U —电动机的额定电压,V ; N P —电动机的额定功率,kW ; N ?cos —电动机功率因数; N η—电动机的额定效率。 ② 干线。干线是指控制2台及以上电动机的总电缆。 向2台电动机供电时,长时最大工作电流ca I ,取2台电动机额定电流之和,即 21N N ca I I I += (4-20) 向三台及以上电动机供电的电缆,长时最大工作电流ca I ,用下式计算 wm N N de ca U P K I ?cos 3103?∑= (4-21) 式中 ca I —干线电缆长时最大工作电流,A ; N P ∑—由干线所带电动机额定功率之和,kW ; N U —额定电压,V ;

煤矿井下继电保护整定计算试行

郑州煤炭工业(集团)有限责任公司( 函) 郑煤机电便字【2016】14号 关于下发井下供电系统继电保护整定方案 (试行)的通知 集团公司各直管矿井及区域公司: 为加强井下供电系统安全的管理,提高矿井供电的可靠性,必须认真做好供电系统继电保护整定工作。结合郑煤集团公司所属矿井的实际情况,按照电力行业的有关标准和要求,特制定《井下供电系统继电保护整定方案》(试行),请各单位根据井下供电系统继电保护整定方案,结合本单位的实际情况,认真进行供电系统继电保护整定计算,并按照计算结果整定。在实际执行中不断完善,有意见和建议的,及时与集团公司机电运输部联系。 机电运输部 二〇一六年二月二十九日 井下供电系统继电保护整定 方案(试行) 郑煤集团公司

前言 为提高煤矿井下供电继电保护运行水平,确保井下供电可靠性,指导供电管理人员对高低压保护整定工作,集团公司组织编写了《井下供电系统继电保护整定方案》(试行)。 《井下供电系统继电保护整定方案》共分为六章,第一章高低压短路电流计算,第二章井下高压开关具有的保护种类,第三章矿井高压开关短路、过载保护整定原则及方法,第四章井下供电高压电网漏电保护整定计算,第五章低压供电系统继电保护整定方案,第六章127伏供电系统整定计算方案。 由于煤矿继电保护技术水平不断提高,技术装备不断涌现,加之编写人员水平有限,编写内容难免有不当之处,敬请各单位在今后的实际工作中要针对新情况新问题不断总结和完善,对继电保护的整定计算方案提出改进意见和建议。 二〇一六年二月二十九日 目录 第一章高低压短路电流计算............................................................ 第一节整定计算的准备工作...................................................... 第二节短路计算假设与步骤...................................................... 第三节各元件电抗计算............................................................ 第四节短路电流的计算............................................................ 第五节高压电气设备选择......................................................... 第六节短路电流计算实例......................................................... 第二章高压配电装置所具有的保护种类 ............................................ 第一节过流保护装置............................................................... 第二节单相接地保护............................................................... 第三节其它保护种类...............................................................

继电保护配置及整定计算

继电保护灵敏系数 灵敏性是指在电力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。灵敏系数应根据不利的正常(含正常检修)运行方式和不利的故障类型计算,但可不考虑可能性很小的情况。灵敏系数应满足有关设计规范与技术规程的要求,当不满足要求时,应对保护动作电流甚至保护方案进行调整。 灵敏系数K m为保护区发生短路时,流过保护安装处的最小短路电流I k ·min 与保护装置一次动作电流I dz 的比值,即:K m=I k·min/I dz。 式中:I k·min 为流过保护安装处的最小短路电流,对多相短路保护,I k ·min 取两相短路电流最小值I k2·min;对66KV、35KV、6~10kV 中性点不接地系统的单相短路保护, 取单相接地电容电流最小值I c·min;对110kV 中性点接地系统的单相短 路保护,取单相接地电流最小值I k1·min;I dz 为保护装置一次动作电流。 各类短路保护的最小灵敏系数列于表 1.1 表1.1 短路保护的最小灵敏系数 注:()保护的灵敏系数除表中注明者外,均按被保护线路(设备)末端短路计算。 (2)保护装置如反映故障时增长的量,其灵敏系数为金属性短路计算值与保护整定值之比;如反映 故障时减少的量,则为保护整定值与金属性短路计算值之比。 3)各种类型的保护中,接于全电流和全电压的方向元件的灵敏系数不作规定。 4)本表内未包括的其他类型的保护,其灵敏系数另作规定。

电力变压器保护 1 电力变压器保护配置 电力变压器的继电保护配置见表 4.1 -1 表4.1 -1 电力变压器的继电保护配置 注:()当带时限的过电流保护不能满足灵敏性要求时,应采用低电压闭锁的带时限的过电流; 2)当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏性要求时,应装设变压器低压侧中性线上安装电流互感器的零序过电流保护; 3)低压侧电压为230/400V 的变压器,当低压侧出线断路器带有过负荷保护时,可不装设专用的过负荷保护; 4)密闭油浸变压器装设压力保护; 5)干式变压器均应装设温度保护。

省电力公司发电机保护整定计算课件

第一节概述 发电机的安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用,同时发电机本身也是一个十分贵重的电器元件,因此,应该针对各种不同的故障和不正常运行状态,装设性能完善的继电保护装置。 1故障类型及不正常运行状态: 1.1 故障类型 1)定子绕组相间短路:危害最大; 2)定子绕组一相的匝间短路:可能发展为单相接地短路和相间短路; 3)定子绕组单相接地:较常见,可造成铁芯烧伤或局部融化; 4)转子绕组一点接地或两点接地:一点接地时危害不严重;两点接地时, 因破坏了转子磁通的平衡,可能引起发电机的强烈震动或将转子绕组烧损; 5)转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失,即发电机低励或失磁:从电 力系统吸收无功功率,从而引起系统电压下降,如果系统中无功功率储备不足,将使电力系统中邻近失磁发电机的某些电压低于允许值,破坏了负荷与各电源间的稳定运行,甚至可使系统因电压崩溃而瓦解。 6)发电机与系统失步:会出现发电机的机械量和电气量与系统之间的振 荡,这种持续的振荡对发电机组和电力系统产生有破坏力的影响;7)发电机过励磁故障:并非每次都造成设备明显破坏,但多次反复过励 磁,将因过热而使绝缘老化,降低设备的使用寿命。 1.2 不正常运行状态 1)由于外部短路引起的定子绕组过电流:温度升高,绝缘老化;

2)由于负荷等超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷,温度升 高,绝缘老化; 3)由于外部不对称短路或不对称负荷而引起的发电机负序过电流和过 负荷:在转子中感应出100hz的倍频电流,可使转子局部灼伤或使护环受热松脱,从而导致发电机重大事故。此外还会引起发电机100Hz的振动; 4)由于突然甩负荷引起的定子绕组过电压:调速系统惯性较大,在突 然甩负荷时,可能出现过电压,造成发电机绕组绝缘击穿; 5)由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷; 6)由于汽轮机主气门突然关闭而引起的发电机逆功率:当机炉保护动作或调速控制回路故障以及某些人为因素造成发电机转为电动机运行时,发电机将从系统吸收有功功率,即逆功率。危害:汽轮机尾部叶片有可能过热而造成事故。 2 汽轮发电机保护类型 1)发电机差动保护:定子绕组及其引出线的相间短路保护; 2)匝间保护:定子绕组一相匝间短路或开焊故障的保护; 3)单相接地保护:对发电机定子绕组单相接地短路的保护; 4)发电机的失磁保护:反应转子励磁回路励磁电流急剧下降或消失; 5)过电流保护:反应外部短路引起的过电流,同时兼作纵差动保护的后备保护; 6)阻抗保护:反应外部短路,同时兼作纵差动保护的后备保护; 7)转子表层负序电流保护:反应不对称短路或三相负荷不对称时发电机定子绕组中出现的负序电流;

继电保护整定计算公式定理汇总

继电保护整定计算公式汇编 为进一步规范我矿高压供电系统继电保护整定计算工作,提高保护的可靠性快速性、灵敏性,为此,将常用的继电保护整定计算公式汇编如下,仅供参考。有不当之处希指正: 一、电力变压器的保护: 1、瓦斯保护: 作为变压器内部故障(相间、匝间短路)的主保护,根据规定,800KV A以上的油浸变压器,均应装设瓦斯保护。 (1)重瓦斯动作流速:0.7~1.0m/s。 (2)轻瓦斯动作容积:S b<1000KV A:200±10%cm3;S b在1000~15000KV A:250±10%cm3;S b在15000~100000KV A:300±10%cm3;S b>100000KV A:350±10%cm3。 2、差动保护:作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。包括平衡线圈I、II及差动线 圈。 3、电流速断保护整定计算公式: (1)动作电流:Idz=Kk×I(3)dmax2

继电器动作电流:u i d jx K dzj K K I K K I ???=2 max ) 3( 其中:K k —可靠系数,DL 型取1.2,GL 型取1.4 K jx —接线系数,接相上为1,相差上为√3 I (3)dmax2—变压器二次最大三相短路电流 K i —电流互感器变比 K u —变压器的变比 一般计算公式:按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值,其公式为: i e jx K dzj K I K K I 1??= 其中:K k —可靠系数,取3~6。 K jx —接线系数,接相上为1,相差上为√3 I 1e —变压器一次侧额定电流 K i —电流互感器变比 (2)速断保护灵敏系数校验:

继电保护整定计算

第一部分:整定计算准备工作 一、收集电站有关一、二次设备资料。如一次主接线图,一次设备参数(必 须是厂家实测参数或铭牌参数);二次回路设计,继电保护配置及原理接线图,LH、YH变比等。 二、收集相关继电保护技术说明书等厂家资料。 三、准备计算中的指导性资料。如电力系统继电保护规程汇编(第二版)、专 业规章制度;电力工程设计手册及参数书等。 第二部分:短路电流的计算 为给保护定值的整定提供依据,需对系统各种类型的短路电流及短路电压进行计算。另外,为校核保护的动作灵敏度及主保护与后备保护的配合,也需要计算系统的短路故障电流。 一、短路电流的计算步骤: 1、阻抗换算及绘制出计算系统的阻抗图。 通常在计算的系统中,包含有发电机、变压器、输电线路等元件,变压器各侧的电压等级不同。为简化计算,在实际计算过程中采用标幺值进行。 在采用标幺值进行计算之前,尚需选择基准值,将各元件的阻抗换算成相对某一基准值下的标幺值,再将各元件的标幺阻抗按实际的主接线方式连接起来,绘制出相应的标幺阻抗图。 2、简化标幺阻抗图。 为计算流经故障点的短路电流,首先需将各支路进行串、并联简化及D、Y换算,最终得到一个只有一个等效电源及一个等效阻抗的等效电路。 3、求出总短路电流。 根据简化的标幺阻抗图,计算总短路电流。计算方法有以下两种,即查图法和对称分量法。 (1)查图法计算短路电流:首先求出发电机对短路点的计算电抗,然后根据计算电抗及运行曲线图查出某一时刻的短路电流。所谓运行曲线图是标征短路电流与计算电抗及经历时间关系的曲线图。 (2)用对称分量法计算短路电流:首先根据不对称故障的类型,绘制出与故障相对应的各序量网路图,然后根据序量图计算出各短路序量电流,最后求出流经故障点的短路电流。 4、求出各支路的短路电流,并换算成有名值。 求出的电流为标幺值电流,可按下式换算成有名值电流。 I=I*×S B/√3U B 式中:I—有名值电流单位为安培 I*—标幺值电流 —基准容量; S B —该电压等级下的基准电压。 U B

10kv系统继电保护整定计算与配合实例

10kV系统继电保护整定计算与配合实例 系统情况: 两路10kV电源进线,一用一备,负荷出线6路,4台630kW电动机,2台630kVA变压器,所以采用单母线分段,两段负荷分布完全一样,右边部分没画出,右边变压器与一台电动机为备用。 有关数据:最大运行方式下10kV母线三相短路电流为I31=5000A,最小运行方式下10kV母线三相短路电流为I32=4000A,变压器低压母线三相短路反应到高压侧Id为467A。 一、电动机保护整定计算 选用GL型继电器做电动机过负荷与速断保护 1、过负荷保护 Idzj=Kjx*Kk*Ied/(Kf*Ki)=4.03A 取4A 选GL12/5型动作时限的确定:根据计算,2倍动作电流动作时间为,查曲线10倍动作时间为10S 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Kq*Ied/Ki=24A 瞬动倍数为24/4=6倍 3、灵敏度校验 由于电机配出电缆较短,50米以内,这里用10kV母线最小三相短路电流代替电机端子三相短路电流. Km=(24X15)=>2 二、变压器保护整定计算 1、过电流保护 Idzj=Kjx*Kk*Kgh*Ie/(Kf*Ki)=8.4A 取9A 选GL11/10型动作时限取灵敏度为Km=(20X9)=> 2、电流速断保护 Idzj=Kjx*Kk*Id/Ki=20=35A 35/9=,取4倍灵敏度为Km=(180X4)=>2 3、单相接地保护 三、母联断路器保护整定计算

采用GL型继电器,取消瞬时保护,过电流保护按躲过任一母线的最大负荷电流整定。 Idzj=Kjx*Kk*Ifh/(Kh*Ki)=*30)=6.2A 取7A与下级过流保护(电动机)配合:电机速断一次动作电流360A,动作时间10S,则母联过流与此配合,360/210=倍,动作时间为(电机瞬动6倍时限)+=,在GL12型曲线查得为5S曲线(10倍)。所以选择GL12/10型继电器。 灵敏度校验:Km1=(7X30)=>1.5 Km2=(7X30)=> 四、电源进线断路器的保护整定计算 如果采用反时限,瞬动部分无法配合,所以选用定时限。 1、过电流保护 按照线路过电流保护公式整定Idzj=Kjx*Kk*Igh/(Kh*Ki)=12.36A,取12.5A动作时限的确定:与母联过流保护配合。定时限一次动作电流500A,为母联反时限动作电流倍,定时限动作时限要比反时限此倍数下的动作时间大,查反时限曲线倍时t=,所以定时限动作时限为。选DL-11/20型与DS时间继电器构成保护。 灵敏度校验:Km1==> 2、带时限速断保护 与相邻元件速断保护配合

发电机保护整定计算技术规范

发电机保护整定计算技术规范

定子绕组内部故障主保护 一、纵差保护 1 固定斜率的比率制动式纵差保护 1)、比率差动起动电流I op.0:I op.0= K rel K er I gn /n a 或 I op.0= K rel I unb.0 一般取I op.0=(0.1~0.3) I gn /n a ,推荐取I op.0=0.2 I gn /n a 。 2)、制动特性的拐点电流I res.0 拐点电流宜取I res.0=(0.8~1.0)I gn /n a ,一般取I res.0=0.8I gn /n a 。 3)、比率制动特性的斜率S : 0 .r max .r 0.op max .op I I I I S es es --= ① 计算最大不平衡电流I unb.max : I unb.max =K ap K cc K er I k.max / n a 式中:K a p ——非周期分量系数,取 1.5~2.0; K cc — —互感器同型系数,取0.5; K er ——互感器比误差系数,取0.1; I k.max ——最大外 部三相短路电流周期分量。 ② 差动保护的最大动作电流I op.max 按躲最大外部短路时产生的最大暂态不平衡电流计 算: I op.max =K rel I unb.max 式中:K rel ——可靠系数,取1.3~1.5。 ③ 比率制动特性的斜率S

一般I res.max =I k.max /n a ,则 0 .r a max .k 0.op unb.max rel 0 .r max .r 0.op max .op I n /I I I K I I I I S es es es --= --≥ 2、变斜率的比率制动式纵差保护 1)、比率差动起动电流I op.0:同4.1.1.1“比率差动起动电流”的 整定。 2)、制动特性的拐点电流I res.1: 对于发电机保护,装置固定取 I res.1=4I gn /n a 。 对于发电机变压器组保护,装置固定取 I res.1=6I gn /n a 。 3) 、比率制动特性的起始斜率S 1 S 1=K rel K cc K er 式中:K rel ——可靠系数,取1.5;K cc ——互感器的同型系数,取0.5; K er ——互感器比误差系数,取0.1; 一般取S 1=0.1 4) 、比率制动特性的最大斜率S 2: ① 计算最大不平衡电流I unb.max : I unb.max =K ap K cc K er I k.max /n a 式中:K a p ——非周期分量系数,取 1.5~2.0; K cc ——互 感器同型系数,取0.5; K er ——互感器比误差系数,取0.1; I k.max ——最大外部三 相短路电流周期分量, 若I k.max 小于I res.1(最大斜率时的拐点电流)时,取 I k.max =I res.1 。 ② 比率制动特性的斜率S : a gn a max .k a gn 10.op max .u 2n /I 2n /I n /I 2I I S ---≥ S nb

110kV线路继电保护整定原则

3~110kV线路继电保护整定计算原则 1一般要求 1.1整定计算使用的正常检修方式是在正常运行方式的基础上,考虑N-1的检修方式,一般不考虑在同一厂(站)的母线上同时断开所联接的两个及以上运行设备(线路、变压器等)。 1.2保护装置之间的整定配合一般按相同动作原理的保护装置之间进行配合,相邻元件各项保护定值在灵敏度和动作时间上一般遵循逐级配合的原则,特殊情况设置解列点。 1.3保护动作整定配合时间级差一般取0.3秒。 1.4线路重合闸一般均投入三相重合闸,系统联系紧密的线路投非同 期重合,发电厂出线联络线路少于4回时电源侧重合闸投检同期合闸、对端投检无压合闸,重合时间一般整定为对端有全线灵敏度段最长时间加两个时间级差。 2.快速保护整定原则 2.1高频启信元件灵敏度按本线路末端故障不小于2.0整定,高频停信元件灵敏度按本线路末端故障不小于1.5~2.0整定。 2.2高频保护线路两侧的启信元件定值(一次值)必须相同。 2.3分相电流差动保护的差动电流起动值按躲过被保护线路合闸时的最大充电电流整定,并可靠躲过区外故障时的最大不平衡电流,同时保证线路发生内部故障时有足够灵敏度,灵敏系数大于2,线路两侧一次值动作值必须相同。 2.4分相电流差动保护的其它起动元件起动值应按保线路发生内部故

障时有足够灵敏度,灵敏系数大于2整定,同时还应可靠躲过区外故障时的最大不平衡电流。 3后备保护的具体整定原则: 以下各整定原则中未对其时间元件进行具体描述,各时间元件的定值整定应根据相应的动作配合值选取。 1 相间距离 Ⅰ段: 原则1:“按躲本线路末端故障整定”。 所需参数:可靠系数K K =0.8~0.85 计算公式:L K DZ Z K Z ≤Ⅰ 变量注解:ⅠDZ Z ――定值 L Z ――线路正序阻抗 原则2:“单回线终端变运行方式时,按伸入终端变压器内整定”。 所需参数:线路可靠系数K K =0.8~0.85 变压器可靠系数KT K ≤ 0.7 计算公式:' T KT L K D Z Z K Z K Z +≤Ⅰ 变量注解:'T Z ――终端变压器并联等值正序阻抗。 原则3:“躲分支线路末端故障”。 所需参数:线路可靠系数K K =0.8~0.85 计算公式: )(21L L K DZ Z Z K Z +≤Ⅰ 变量注解:1L Z ――应该是截止到T 接点的线路正序阻抗。 2L Z ――应该是分支线路的正序阻抗。

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继电保护定值整定计算公式大全 1负荷计算(移变选择) 式中S ca -- 一组用电设备的计算负荷, kVA ; 刀P N --具有相同需用系数 K de 的一组用电设备额定功率之和, kW 综采工作面用电设备的需用系数 Ki e 可按下式计算 式中P maL 最大一台电动机额定功率, kW ; COS wm -- 一组用电设备的加权平均功率因数 2、高压电缆选择: (1) 向一台移动变电站供电时,取变电站一次侧额定电流,即 式中 S N —移动变电站额定容量,kV?A ; U 1N —移动变电站一次侧额定电压, V ; I 1N —移动变电站一次侧额定电流, A 。 (2) 向两台移动变电站供电时,最大长时负荷电流 流之和,即 ,, , (S N 1 S N 2)103 I ca I 1N1 I 1N2 = 3 U 1N (3) 向 3台及以上移动变电站供电时,最大长时负荷电流 l ca 为 I ca I 1N S N 103 (4-13) P N 103 ca K SC cOS wm (4-15) wm k de g P N COS wm (4-1 ) k de 0.4 0.6 P max P N (4-2) I ca 为两台移动变电站一次侧额定电 (4-14)

式中I ca —最大长时负荷电流,A ; P N—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和, kW ;

K sc —变压器的变比; COS wm 、n wm —加权平均功率因数和加权平均效率。 (4)对向单台或两台高压电动机供电的电缆,一般取电动机的额定电流之和;对向一 个采区供电的电缆,应取采区最大电流; 而对并列运行的电缆线路, 以考虑。 3、低压电缆主芯线截面的选择 1)按长时最大工作电流选择电缆主截面 (1 )流过电缆的实际工作电流计算 ① 支线。所谓支线是指 1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为 电动机的额定电流。 ② 干线。干线是指控制 2台及以上电动机的总电缆。 向2台电动机供电时,长时最大工作电流 l c a ,取2台电动机额定电流之和,即 I ca I N1 I N2 式中I ca —干线电缆长时最大工作电流, A ; U N —额定电压,V ; 则应按一路故障情况加 I I P N 103 ca N N cos N N I ca -长时最大工作电流, A ; I N -电动机的额定电流, A ; U N - 电动机的额定电压, V ; P N - -电动机的额定功率, kW ; cos N —电动机功率因数; N -电动机的额定效率。 (4-19) (4-20) 向三台及以上电动机供电的电缆,长时最大工作电流 I ca ,用下式计算 I K de P N 103 I ca ?- 3U N COS wm (4-21) P N —由干线所带电动机额定功率之和, kW ; 式中

继电保护整定计算

附录一 1、电网元件参数计算及负荷电流计算 1.1基准值选择 基准容量:MVA S B 100= 基准电压:V V V B k 115av == 基准电流:A V S I B B B k 502.03/== 基准电抗:Ω==25.1323/B B B I V Z 电压标幺值:05.1=E 1.2电网元件等值电抗计算 线路的正序电抗每公里均为0.4Ω/kM ;负序阻抗等于正序阻抗;零序阻抗为1.2Ω/kM ;线路阻抗角为80o。 表格2.1系统参数表

1.2.1输电线路等值电抗计算 (1)线路AB 等值电抗计算: 正序电抗:Ω=?=?=41534.0x 1AB AB L X 标幺值: 1059.025 .1324 1=== * B AB AB Z X X 零序阻抗:Ω=?=?=42532.1x 0.0AB AB L X 标幺值: 3176.025 .13242 .0.0=== * B AB AB Z X X (2)线路B C 等值电抗计算: 正序电抗:Ω=?=?=42064.0x 1BC BC L X 标幺值: 5181.025 .1324 2=== * B B C BC Z X X 零序阻抗:Ω=?=?=72062.1x 0.0BC BC L X 标幺值: 5444.025 .13272 .0.0=== * B B C BC Z X X (3)线路AC 等值电抗计算: 正序电抗:Ω=?=?=11.2284.0x 1AC AC L X 标幺值: 8470.025 .13211.2 ===* B A C AC Z X X 零序阻抗:Ω=?=?=33.6282.1x 0.0AC AC L X 标幺值: 2541.025 .13233.6 .0.0=== * B A C AC Z X X (4)线路CS 等值电抗计算: 正序电抗:Ω=?=?=20504.0x 1CS CS L X 标幺值: 1512.025 .13220 === * B CS CS Z X X 零序阻抗:Ω=?=?=60502.1x 0.0CS CS L X

发电机变压器继电保护整定计算

发电机变压器继电保护整定计算 第一章一般规定 保护定值的整定计算是配置和设计电力系统继电保护装置的一项主要内容,定值的整定计算正确与否决定了保护装置动作是否具有选择性和灵敏性。中华人民共和国电力行业标准DL/T684-1999《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》已经出版发行,它对发电机和变压器继电保护的定值整定工作必将起到规范化的作用。 发电机变压器继电保护整定计算的主要任务是:在工程设计阶段保护装置选型时,通过整定计算,确定保护装置的技术规范;对现场实际应用的保护装置,通过整定计算,确定其运行参数(给出定值)。从而使继电保护装置正确地发挥作用,保障电气设备的安全,维持电力系统的稳定运行。 为简化计算工作,可按下列假设条件计算短路电流: a.可不计发电机、调相机、变压器、架空线路、电缆线路等阻抗参数中的电阻分量;在很多情况下,可假设旋转电机的负序阻抗与正序阻抗相等。 b.发电机及调相机的正序阻抗,可采用次暂态电抗X″d的饱和值。 c.各发电机的等值电动势(标么值)可假设为1且相位一致。仅在对失磁、失步、非全相等保护装置进行计算分析时,才考虑电动势之间的相角差问题。 d.只计算短路暂态电流中的周期分量,但在纵联差动保护装置(以下简称纵差保护)的整定计算中以非周期分量系数K ap考虑非周期分量的影响。 e.发电机电压应采用额定电压值,系统侧电压可采用额定电压值或平均额定电压值,不考虑变压器电压分接头实际位置的变动。 f.不计故障点的相间和对地过渡电阻。

第二章 发电机保护的整定计算 发电机内部短路包括定子绕组不同相之间的相间短路、同相不同分支之间和同相同分支之间的匝间短路,定子绕组的分支开焊故障,以及各种接地故障。 1 差动保护 纵差保护是比较被保护设备各个引出端电气量(例如电流)大小和相位的一种保护,见图1。发电机纵差保护的保护范围,除发电机定子绕组外还应包括发电机出口至断路器的连接线。不同容量的发电机选用的差动保护装置不同,其整定计算方法也不尽相同。 图1 纵联差动保护原理图 1.1 电磁式BCH-2型纵差保护 1.1.1 动作电流的整定计算 发电机纵差保护的动作电流,按下面两个条件计算,并取其中较大者为整定值I dz.z 。 a. 躲过外部短路时的最大不平衡电流 发电机外部短路时,差动保护的最大不平衡电流由式(2-1)进行估算 a )3(max k er cc ap unb.max /n I K K K I = (2-1) 式中:K ap ——非周期分量系数,取1.5~2.0;K cc ——互感器同型系数,取0.5;K er ——互感器 比误差系数,取0.1;I k.max (3) ——最大外部三相短路电流周期分量。(0.375左右) unb.max k dz I K I = 式中:K k ——可靠系数,取1.2~1.3。 b. 为避免保护在TA (即CT )二次回路断线时误动,保护动作电流应大于发电机的最大负荷电流 e.f k dz I K I = 式中:K k ——可靠系数,取1.3,I e.f ——发电机的额定电流。 取二者之中较大值作为动作电流。 差动继电器的动作电流为 a dz jx j dz n I K I = . 式中:K jx ——接线系数;n a ——TA 变比。 1.1.2 差动线圈匝数W cd 的计算

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继电保护定值整定计算公式大全 1、负荷计算(移变选择): cos de N ca wm k P S ?∑= (4-1) 式中 S ca --一组用电设备的计算负荷,kVA ; ∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和,kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算 N de P P k ∑+=max 6.04.0 (4-2) 式中 P max --最大一台电动机额定功率,kW ; wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数 2、高压电缆选择: (1)向一台移动变电站供电时,取变电站一次侧额定电流,即 N N N ca U S I I 13 1310?== (4-13) 式中 N S —移动变电站额定容量,kV ?A ; N U 1—移动变电站一次侧额定电压,V ; N I 1—移动变电站一次侧额定电流,A 。 ( 2)向两台移动变电站供电时,最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和,即 3 1112ca N N I I I =+=(4-14) (3)向3台及以上移动变电站供电时,最大长时负荷电流ca I 为

3 ca I = (4-15) 式中 ca I —最大长时负荷电流,A ; N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和,kW ; N U —移动变电站一次侧额定电压,V ; sc K —变压器的变比; wm ?cos 、ηwm —加权平均功率因数和加权平均效率。 (4)对向单台或两台高压电动机供电的电缆,一般取电动机的额定电流之和;对向一个采区供电的电缆,应取采区最大电流;而对并列运行的电缆线路,则应按一路故障情况加以考虑。 3、 低压电缆主芯线截面的选择 1)按长时最大工作电流选择电缆主截面 (1)流过电缆的实际工作电流计算 ① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。 N N N N N ca U P I I η?cos 3103 ?== (4-19) 式中 ca I —长时最大工作电流,A ; N I —电动机的额定电流,A ; N U —电动机的额定电压,V ; N P —电动机的额定功率,kW ; N ?cos —电动机功率因数; N η—电动机的额定效率。

继电保护整定计算实用手册

继电保护整定计算实用手册 目录 前言 1 继电保护整定计算 1.1 继电保护整定计算的基本任务和要求1.1.1 继电保护整定计算的目的 1.1.2 继电保护整定计算的基本任务1.1.3 继电保护整定计算的要求及特点1.2 整定计算的步骤和方法 1.2.1 采用标么制计算时的参数换算1.2.2 必须使用实测值的参数 1.2.3 三相短路电流计算实例 1.3 整定系数的分析与应用 1.3.1 可靠系数 1.3.2 返回系数 1.3.3 分支系数 1.3.4 灵敏系数

1.3.5 自启动系数 1.3.6 非周期分量系数 1.4 整定配合的基本原则 1.4.1 各种保护的通用整定方法 1.4.2 阶段式保护的整定 1.4.3 时间级差的计算与选择 1.4.4 继电保护的二次定值计算 1.5 整定计算运行方式的选择原则 1.5.1 继电保护整定计算的运行方式依据 1.5.2 发电机、变压器运行变化限度的选择 原则 1.5.3 中性点直接接地系统中变压器中性点 1.5.4 线路运行变化限度的选择 1.5.5 流过保护的最大、最小短路电流计算 1.5.6 流过保护的最大负荷电流的选取 2 变压器保护整定计算 2.1 变压器保护的配置原则

2.2 变压器差动保护整定计算 2.3 变压器后备保护的整定计算 2.3.1 相间短路的后备保护 2.3.2 过负荷保护(信号) 2.4 非电量保护的整定 2.5 其他保护 3 线路电流、电压保护装置的整定计算 3.1 电流电压保护装置概述 3.2 瞬时电流速断保护整定计算 3.3 瞬时电流闭锁电压速断保护整定计算 3.4 延时电流速断保护整定计算 3.4.1 与相邻线瞬时电流速断保护配合整定 3.4.2 与相邻线瞬时电流闭锁电压速断 保护配合整定 3.4.3 按保证本线路末端故障灵敏度整定 3.5 过电流保护整定计算 3.5.1 按躲开本线路最大负荷电流整定

发电厂继电保护整定计算-大唐

发电厂继电保护整定计算 北京中恒博瑞数字电力有限公司 二零一零年五月

目录 继电保护基本概念 (4) 一、电力系统故障 (4) 二、继电保护概念 (4) 三、对继电保护提出的四个基本要求(四性)及其相互关系 (4) 标幺值计算 (7) 一、定义 (7) 二、基准值选取 (7) 三、标幺值计算 (7) 元件各序等值计算 (9) 一、设备类型: (9) 二、等值原因 (9) 三、主要元件等值 (9) 1.输电线路及电缆 (9) 2.变压器 (11) 3.发电机 (14) 4.系统 (14) 5.电容器 (15) 6.电抗器 (16) 不对称故障计算 (16) 一、原理(求解方法) (17) 二、各种不对称故障故障点电气量计算 (18) 三、保护安装处电气量计算 (20) 四、举例 (23) 阶段式电流保护 (26) 一、I段(电流速断保护) (26) 二、II端(延时速断) (26) 三、III端(延时过流) (27) 阶段式距离保护 (31) 一、基础知识 (31) 二、阶段式相间距离保护 (32) 三、阶段式接地距离 (33) 阶段式零序电流保护 (35) 一、基础知识 (35) 二、阶段式零序电流保护整定 (35) 发电厂继电保护整定计算概述 (37)

1、典型接线 (37) 2、发电厂接地方式 (37) 3、元件各序参数计算 (37) 4、故障计算 (38) 5、电厂保护配置特点 (39) 发电机差动保护(比率制动式) (40) 1. 原理 (40) 2.不平衡电流 (40) 3.比率制式差动保护 (41) 变压器(发变组)差动保护(比率制动) (43) 1.原理 (43) 2.平衡系数问题 (43) 3.相移问题 (44) 4.零序电流穿越性问题 (45) 5.变压器的励磁涌流及和应涌流 (45) 6.不平衡电流的计算 (47) 7.整定计算 (48) 发电机失磁保护 (49) 1. 基本知识 (49) 2. 失磁后果 (50) 3. 失磁过程 (50) 4. 保护 (52) 发电机失步保护 (53) 1、发电机失步原因 (53) 2、振荡时电气量的变化 (53) 3、失步保护原理及整定 (55) 发电机定子接地保护 (56) 1.故障分析 (56) 2. 基波零序电压保护 (57) 3. 三次谐波电压保护 (57) 厂用电保护 (58) 一、低压厂用电保护(400V接地,电网的最末端) (58) 二、低压厂变保护(6kV/400V) (60) 三、高压电动机 (64) 四、高厂变(启备变)保护 (66) 五、励磁变电流保护 (69) 六、励磁机保护(主励磁机) (70) 七、高压馈线保护 (71)

发电机保护整定计算技术规范标准[详]

定子绕组内部故障主保护 一、纵差保护 1 固定斜率的比率制动式纵差保护 1)、比率差动起动电流I op.0:I op.0= K rel K er I gn /n a 或 I op.0= K rel I unb.0 一般取I op.0=(0.1~0.3) I gn /n a ,推荐取I op.0=0.2 I gn /n a 。 2)、制动特性的拐点电流I res.0 拐点电流宜取I res.0=(0.8~1.0)I gn /n a ,一般取I res.0=0.8I gn /n a 。 3)、比率制动特性的斜率S : 0 .r max .r 0.op max .op I I I I S es es --= ① 计算最大不平衡电流I unb.max : I unb.max =K ap K cc K er I k.max /n a 式中:K a p ——非周期分量系数,取1.5~2.0; K cc ——互感器同型系数,取 0.5; K er ——互感器比误差系数,取0.1; I k.max ——最大外部三相短路电流周期分 量。 ② 差动保护的最大动作电流I op.max 按躲最大外部短路时产生的最大暂态不平衡电流计算: I op.max =K rel I unb.max 式中:K rel ——可靠系数,取1.3~1.5。 ③ 比率制动特性的斜率S 一般I res.max =I k.max /n a ,则 0 .r a max .k 0.op unb.max rel 0 .r max .r 0.op max .op I n /I I I K I I I I S es es es --= --≥ 2、变斜率的比率制动式纵差保护 1)、比率差动起动电流I op.0:同4.1.1.1“比率差动起动电流”的整定。

继电保护整定计算例题

如下图所示网络中采用三段式相间距离保护为相间短路保护。已知线路每公里阻抗Z 1=0.4km /Ω,线路阻抗角?=651?,线路AB 及线路BC 的最大负荷电流I max .L =400A ,功率因数cos ?=0.9。K I rel =K ∏rel =0.8,K I∏ rel =1.2,K ss =2,K res =1.15,电源电动势E=115kV ,系统阻抗为X max .sA =10Ω,X min .sA =8Ω,X max .sB =30Ω,X min .sB =15Ω;变压器采用能保护整个变压器的无时限纵差保护;t ?=0.5s 。归算至115kV 的变压器阻抗为84.7Ω,其余参数如图所示。当各距离保护测量元件均采用方向阻抗继电器时,求距离保护1的 I ∏∏I 、、段的一次动作阻抗及整定时限,并校验I∏∏、段灵敏度。(要求K ∏sen ≥1.25;作为本线路的近后备保护时,K I∏sen ≥1.5;作为相邻下一线路远后备时,K I∏ sen ≥1.2) 解:(1)距离保护1第I 段的整定。 1) 整定阻抗。 11.Z L K Z B A rel set -I I ==Ω=??6.94.0308.0 2)动作时间:s t 01=I 。 (2)距离保护1第∏段的整定。 1)整定阻抗:保护1 的相邻元件为BC 线和并联运行的两台变压器,所以∏段整定阻抗按下列两个条件选择。 a )与保护3的第I 段配合。 I -∏∏+=3.min .11.(set b B A rel set Z K Z L K Z ) 其中, Ω=??==-I I 16.124.0388.013.Z L K Z C B rel set ; min .b K 为保护3 的I 段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数(见图4-15)。

南瑞PCS985发电机保护计算

第一章蒲洲热电 3#、4#发电机保护(南瑞)PCS-985B计算书 总则 1 设备参数: (2) 2 等值: (2) 一、发电机差动保护 (3) 二、发电机复合低电压记忆过流保护 (4) 三、发电机定子接地保护(基波)取中性点电压 (5) 四、发电机定子接地保护(三次谐波) (5) 五、发电机过电压保护 (5) 六、发电机失步保护 (5) 七、发电机逆功率保护 (6) 八、程序跳闸逆功率保护 (6) 九、发电机定子过负荷保护(定时限、反时限) (6) 十、误上电保护 PT 接机端侧 2YH、CT接机中性点端1LH (7) 十一、发电机负序过流保护(定时限、反时限)电机参数:A =10秒 I2∞=10% (7) 十二、发电机失磁保护:按异步边界圆整定(华北局要求) (9) 十三、发电机匝间保护(谐波比率制动纵向零序过电压匝间保护)应使用屏蔽电缆 (10) 十四、转子一点接地保护(叠加直流式) (10) 十五、低频率保护: (10) 十六、过激磁保护:正常并网后投入 (11) 十七、启停机保护:正常并网后退出 (11) 十八、发变组保护CT变比分配图:................................................... 错误!未定义书签。

1设备参数: 发电机:容量: QFW- 412MVA 型式 : QFSN-350-2-20B 额定电压: 20KV 额定电流: 11887 A Xd= % Xd’=% Xd”=% X2= % XQ= % XQ’= % XQ”= % 空载励磁电压:U= 励磁电流= 2287A电压434V X*= /100*1000/412= 发电机中性点及机端CT 变比: 15000 /5 发变组主变高压侧 /5 厂高变低压侧 /5 主变:容量: 450 MVA 型式 : SFP11-450000/220 接线组别: Yn,d11 各侧电压: 236±2×%/20KV U K= % XT*= 100*1000/450= 各侧电流: 高压侧 CT 变比: 1250/1A 零序200-600/1 间隙100/1 2等值电阻: 电厂大方式:小方式(单线进运城) Sj=1000MVA Uj=230KV 21KV

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