煤矿井下低压电网保护装置整定

煤矿井下低压电网保护装置整定

赵官能源公司机电运输部

绪论

一、保护装置的作用

二、保护装置的基本工作原理

三、煤矿井下低压电网对保护装置的基本要求

四、整定计算的目的、要求及特点

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

六、矿井低压电网整定计算例题

一、保护装置的作用

1、当被保护设备或线路发生故障时，保护装置应自动 、迅速、有选择性的借助断路器将故障元件从电力系统中切除，以保证系统其它部分的正常运行，并使故障设备免于继续遭受损坏。

2、当被保护设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号，以便及时采取措施，避免导致故障。在煤矿井下电网中，通常作用于跳闸。

二、保护装置的基本工作原理

              保护装置必须正确区分被保护元件是处于正常运行状态还是处于故障状态。保护装置要实现这一功能，需要根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础来构成。

              电力系统发生故障后，电气量变化的主要特征是： 　　

      1、电流增大。

              短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的电流将由负荷电流　增大至大大超过负荷电流。

      2、 电压降低。

             当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。 　　

二、保护装置基本工作原理

　

三、保护装置的基本要求

1、选择性

        保护装置动作时，仅将故障元件或线路从电力系统中切除，使无故障部分继续运行。

2、速动性

           保护装置以允许而又可能的最快速度动作于断路器的跳闸，断开故障元件或线路。

           快速切除故障的好处：

     （1）提高系统稳定性

     （2）减少用户在低电压下的动作时间

                

三、保护装置的基本要求

    （3）减少故障元件的损坏程度

    （4）避免故障的进一步扩大

3、灵敏性

           保护装置对设计规定的保护范围内发生故障及异常运行状态的反应能力。

4、可靠性

     （1）保护装置在应该动作时，不拒动。

     （2）保护装置不应该动作时，不误动。

三、保护装置的基本要求

影响可靠性的因素：

——内在因素：元件好坏、结构设计的合理性、制造工艺水平、触点多少等。

——外在因素：运行维护水平、安装调试是否正确、整定计算等。

四、整定计算的目的、要求及特点

1、目的：

1）为了正确选择和校验电气设备，使之满足短路电流的动、热稳定性要求。此外，对于低压开关设备和熔断器等，还应按短路电流校验其分断能力。

 2）为了正确整定计算继电保护装置，使之在短路故障发生时，能够正确可靠的动作，确保安全。

2、要求：

1）应计算最大的三相短路电流值（短路点应选在负荷侧的端子上），以校验设备的分断能力。

2）应计算最小的两相短路电流值（其短路点应选在被保护范围的最远端），以校验继电保护装置整定值的可靠性。

四、整定计算的目的、要求及特点

3、计算的特点：

1）低压电网（包括变压器）一般不允许忽略电阻，由于电缆的电抗值远远小于电阻值，故电感电抗有时可以忽略不计。

2）低压元件，如不太长的母线电缆、电流互感器的一次线圈、自动馈电开关的过电流线圈、开关触头的接触电阻以及电弧电阻等，对于低压短路电流值都有影响，但为了简化计算一般不计。

3）计算短路电流时，电缆线路的电容，可以不考虑。

4）低压短路电流计算，用有名制较方便，即电压用伏、阻抗用欧、电流用安表示等等。

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

保护装置的整定过程：

           准备工作——整定计算——灵敏度校验

一、整定的准备工作：

    （1）了解掌握电力系统情况

    （2）绘制供电系统图

    （3）掌握重要负荷的特性及要求。

    （4）学习有关规章制度

二、根据《煤矿井下供电三大保护整定细则》进行整定计算。

三、对保护装置的灵敏度进行校验，对不符合要求的采取措施。

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

第一节 短路电流的计算方法

第1条  选择短路保护装置的整定电流时，需计算两相短路电流值，可按公式(1)计算：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

           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，可按公式(2)计算：

Id（3）=1.15 Id（2）

式中Id（3）——三相短路电流，A                       （2）

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

第二节  短路保护装置

    第3条  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。

    第4条  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。

    第5条  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。

第二章 电缆线路的短路保护

   第一节  电磁式过电流继电器的整定

   第6条  1200V及以下馈电开关过电流继电器的电流整定值，按下列规定选择。

    1．对保护电缆干线的装置按公式(4)选择：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

2．对保护电缆支线的装置按公式(5)选择：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

           目前某些爆磁力起动器装有限流热继电器，其电磁元件按上述原则整定，其热元件按公式(7)整定。

           煤矿井下常用电动机的额定起动电流和额定电流可以从电动机的铭牌或技术资料中查出，并计算出电动机的额定起动电流近似值。对鼠笼式电动机，其近似值可用额定电流值乘以6；对于绕线型电动机，其近似值可用额定电流值乘以1．5；当选择起动电阻不精确时，起动电流可能大于计算值，在此情况下，整定值也要相应增大，但不能超过额定电流的2．5倍。在起动电动机时，如继电器动作，则应变更起动电阻，以降低起动电流值。

        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，若能测出其实际起动电流时，则公式(4)和公式(5)中IQN应以实际起动电流计算。

   

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

    第7条   按第6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(6)的要求：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

          若经校验，两相短路电流不能游足公式(6)时，可采取以下措施：

    1．加大干线或支线电缆截面。

    2．设法减少低压电缆线路的长度。

    3．采用相敏保护器或软起动等新技术提高灵敏度。

    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。

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

第二节  电子保护器的电流整定

    第8条  馈电开关中电子保护器的短路保护整定原则，按第6条的有关要求进行整定，按第7条原则校验，其整定范围为(3～10)IN；其过载长延时保护电流整定值按实际负载电流值整定。IN为馈电开关过载整定电流。

    第9条  电磁起动器中电子保护器的过流整定值，按公式(7)选择：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

           当运行中电流超过IZ值时，即视为过载，电子保护器延时动作；当运行中电流达到IZ值的8倍及以上时即视为短路，电子保护器瞬时动作。

    第10条  按第9条规定选择出来的整定值，也应以两相短路电流值进行校验，应符合公式(8)的要求：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

第三节  熔断器熔体额定电流的选择

第11条  1200 V及以上的电网中，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(9)选择：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

           如果电动起动时电压损失较大，则起动电流比额定起动电流小得多，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。

    2．对保护电缆支线的装置按公式(10)选择：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

           选用熔体的额定电流应接近于计算值，低压隔爆开关中熔断器及熔体规格可从表中查到。

第l2条 选用的熔体，应按公式(12)进行校验：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

第三章 变压器的保护

    第13条动力变压器在低压侧发生两相短路时，采用高压配电装置中的过电流保护装置来保护，对于电磁式保护装置，其一次电流整定值IZ按公式(13)选择：

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

五、煤矿井下低压电网短路保护装置整定细则

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题

六、矿井低压电网整定计算例题