1、2022年11月10日1项目六 井下保护装置的整定计算特点 l一、井下对保护装置的要求l二、井下保护装置的整定计算特点2022年11月10日2一、井下对保护装置的要求l 为了可靠地切除短路故障，应设有后备保护。一般都以前一级线路始端的短路保护作为后备保护。l 按井下防火防爆的要求，井下对短路保护的要求主要是可靠性、速动性和灵敏性，最后保证选择性地动作。l 当负荷电流大于被保护设备的额定电流，同时时间达到允许过负荷时间的整定值时，使开关跳闸切断电源；当在允许过负荷整定时间内，负荷电流又下降到被保护设备的额定电流以内时，过负荷保护装置应能可靠返回。l 电动机的断相保护应能区别过负荷和断相两种不同的
2、运行状态，当为断相故障时，应加快动作时间，使断相保护装置迅速动作。l 由于井下采用瞬动的过电流保护，可以快速切除故障，所以井下保护装置不设电流速断保护和限时电流速断保护；变压器也不设瓦斯保护、电流速断保护和差动保护。2022年11月10日3二、井下保护装置的整定计算特点l 井下保护装置的整定计算与前述过电流保护的计算公式基本相同。但是由于井下采用瞬动的过电流保护，不利用延长动作时限来保证动作的选择性，所以动作电流的计算公式中没有返回系数。在最大工作电流的计算上，由于井下电网供电范围不大，负荷数量有限，可比较明确的确定其最大工作电流，不需利用自启动系数进行计算。在最大工作电流计算较为明确且有所偏
3、大时，动作电流计算公式中没有可靠系数。由于井下没有单相短路故障，保护装置的灵敏度用最小两相短路电流校验。l 对井下的单相接地故障，保护装置应动作于跳闸。在整定计算上，由于高压电网采用功率方向型接地保护，低压电网一般采用附加直流电源的漏电保护装置，所以不需按前述公式进行整定计算。l 井下保护装置具体的整定计算情况请见指导书，为避免重复此处不再叙述。2022年11月10日4例6-2_1l 例6-2 某采区供电系统如指导书图3-2所示，试整定控制采煤机的组合开关及其相关供电线路的保护装置。2#移变采煤机机头刮 板 输 送 机机尾MMi采 区 变 电 所MMMMMM转载机破碎机喷雾泵乳化液泵乳化液泵喷
4、雾泵i工作面照明iMiiM掘进机探水钻机锚杆锚索机M拉紧绞车M卷带电机MiiMiM 胶 带输 送 机i顺槽照明iM局部通风机变电所照明iM无级绳绞车1#隔 爆 负 荷 中 心2#隔 爆 负 荷 中 心1#移变2#干变i掘 进胶 带输 送机M1#干变D L 1D L 2D L 3D L 4D L 5G K 1G K 2G K 3G K 4G K 5G K 8G K 7G K 9i探水钻机采煤机及相关线路2022年11月10日5例6-2_2l 解：l 1采煤机组合开关的整定l 1）过负荷保护由于采煤机由多台电动机拖动，所以其过负荷保护应按式（2-40）整定，其动作电流应为查表2-42，控制采煤机的
5、组合开关其过负荷保护整定值可在20A400A范围内由键盘键入，可精确整定，所以选其实际整定值为350A。op oca1.11.1 317.5349.3AII2022年11月10日6例6-2_3l 2）短路保护短路保护的动作电流应躲过电动机的启动电流，其动作电流按式（2-41）计算，应为6起动电流倍数。查表2-42，组合开关短路保护的实际整定值取1100A（也由键盘键入）。校验灵敏度 满足要求op sN st mdeN re4601000150 60.9 150 153 2251080.2 A33003300IIKI 2s4 minrop s3803.33.461.51100IKI2022年11
6、月10日7例6-2_4l 22号负荷中心低压侧干线的整定负荷中心低压侧组合开关输出8路动力回路，8个动力回路有分为两组，即4个回路为一组，每组分别装有保护装置。本例采煤机回路为一组，刮板输送机回路为一组。每组过负荷保护的动作电流应按式（2-40）计算，或取4个输出回路的额定电流之和。因本例供采煤机干线的负荷只有采煤机，所以其保护装置的整定计算与前述相同。为了防止越级跳闸，可适当使保护装置的整定电流略大于前述支线保护装置的整定电流，但需满足灵敏度要求。2022年11月10日8例6-2_5l 32号负荷中心高压侧开关箱的整定l 1）过负荷保护过负荷保护装置按保护变压器过负荷来整定，其动作电流按式（
7、2-45）计算，为负荷中心高压开关箱采用PBG1-10型高压配电箱，额定电流为300A，其过负荷保护的整定范围为 ，步长0.1，因此将过负荷保护调整在0.7的位置，此时过负荷保护的实际整定值为N Top o1N T1N T4000230.9 A33 10SIIUN0.2 1.0 Iop o0.7 300210 AI2022年11月10日9例6-2_6l 2）短路保护短路保护的动作电流应躲过变压器的尖峰负荷电流，其动作电流按式（2-46）计算，为高压侧开关箱短路保护的整定范围为 ，步长1，将短路保护调整在2的位置，此时短路保护的实际整定值为op sN st mdeN reT1.2 1.41.24
8、601000150 60.8150 153 225143 210/3.4533003300533.6 AIIKIK op s300 2600 AIN110 I2022年11月10日10例6-2_7l 按式（2-50）校验主保护区的灵敏度（负荷中心变压器采用Y/y0接线）满足要求l 按式（2-50）校验后备保护区的灵敏度为 满足要求 2s3rcTop s4572.62.501.510.516003.45IKK K I 2s4 minrcTop s3803.32.081.210.516003.45IKK K I2022年11月10日11例6-2_8l 4向综采工作面供电的高压配电箱（GK4）的整定
9、l 1）过负荷保护过负荷保护的动作电流为PBG1-10型高压配电箱的额定电流为300A,其保护的整定范围为 ，步长0.1，因此将过负荷保护调整在0.9的位置，此时过负荷保护的实际整定值为op oca1.11.1 242.3266.5 AIIop o300 0.9270 AIN0.2 1.0 I2022年11月10日12例6-2_9l 2）短路保护短路保护的动作电流，根据式（2-51）和式（2-52）为其中，0.68该高压线路的需用系数。高压侧开关箱短路保护的整定范围为 ，步长1，将短路保护整定在3的位置，此时短路保护的实际整定值为st N mca mop sw maxcaT1.21.2150
10、60.68 1501.2242.3621.1A10 3.45IIIIIK N110 Iop s300 3900 AI2022年11月10日13例6-2_10l 主保护区灵敏度系数为 满足要求 2s2 minrop s2795.63.111.5900IKI2022年11月10日14例6-2_11l 后备保护区灵敏度系数高压配电箱的后备保护区为1号和2号负荷中心变压器的低压侧，校验灵敏度时应按灵敏度最小的两相短路电流来校验。上述情况不好判断时，则对两台移动变电站低压侧均应进行校验。2号负荷中心低压侧两相短路时的灵敏度为 满足要求1号负荷中心变压器低压侧两相短路时的灵敏度为 不满足要求 2s3 mi
11、nrcTop4572.61.671.210.519003.45IKK K I 2s5 minrcTop s6753.50.861.210.519001.2IKK K I2022年11月10日15例6-2_12l 从上面灵敏度系数可看出，保护装置对1号负荷中心变压器低压侧的短路故障不能保护，即1号负荷中心变压器低压侧短路时没有后备保护。解决的方法有：用实际启动电流计算动作电流；增大1号负荷中心的容量；分散负荷，将1号负荷中心与2号负荷中心分开供电。2022年11月10日16例6-2_13l 下面以用实际启动电流计算动作电流为例，重新整定向综采工作面供电的高压配电箱的保护装置。按实际启动电流计算短
12、路保护的动作电流，根据式（2-51）和式（2-52）为 式中 0.88根据前面采煤机截割电机启动时的电压损失校验，采煤机截割电机启动时的端电压在2556.2V2908.6V之间。按极限最大起动电压2908.6计算，其为额定电压的0.88倍（1908.6/33000.88），即实际起动电流最大不会大于额定起动电流的0.88倍。所以按最保守的情况，上式取系数0.88来计算实际启动电流。高压侧开关箱短路保护整定值调整在2的位置，此时短路保护的实际整定值为st N mca mop sw maxcaT1.21.2150 6 0.880.68 1501.2242.3576.4 A10 3.45IIIIIK
13、 op s3002600 AI2022年11月10日17例6-2_14l 主保护区灵敏度系数为 满足要求 2s2 minrop s295.64.661.5600IKI2022年11月10日18例6-2_15l 后备保护区的灵敏度系数为2号负荷中心低压侧两相短路时的灵敏度为 满足要求1号负荷中心变压器低压侧两相短路时的灵敏度为 满足要求l 后续计算此处从略，学生可自行学习。2s3 minrcTop4572.62.501.210.516003.45IKK K I 2s5 minrcTop s6753.51.291.210.516001.2IKK K I2022年11月10日19小 结l 保护装置的
14、动作应具有选择性、速动性、灵敏性和可靠性。灵敏系数必须满足规程的要求。l 保护装置主要由信号输入回路、测量回路、逻辑回路、输出执行回路组成。主要完成信号的检测处理、信号的比较判断、建立动作时限并发出动作指令、执行动作和发出动作信号的任务。32022年11月10日20小 结l 电流保护装置的接线方式有三相星形、两相星形和两相电流差接线三种。除三相星形接线可保护单相短路外，其它接线方式只能用作相间短路保护。两相电流差接线方式的灵敏度系数较其它接线方式小 倍。作为Y,d或D,y接线变压器的电流保护时，不能采用差接线方式；采用两相星形接线时，可将中线上的电流信号输入保护装置，以提高保护装置动作的灵敏度
15、。32022年11月10日21小 结l 微机保护系统的硬件主要由数据采集系统、主机和开关量输入/输出系统组成。数据采集系统是将模拟输入量转换成数字量提供给主机处理。开关量输入/输出系统是将需主机处理的各类触点的通断状态输入给主机；将主机的输出信号输出，动作于跳闸或发出动作信号。为保证微机保护系统可靠工作，开关量输入/输出系统需采取光电隔离措施。2022年11月10日22小 结l 目前所研制的微机保护中，绝大多数都采用了数字滤波器，而所谓数字滤波器通常是指一种程序或算法。数字滤波器与模拟滤波器相比具有滤波精度高、稳定性高、灵活性大、便于分时复用等突出优点。l 在微机保护中，交流电压、电流信号经过
16、采样和A/D转换成为可用于微机处理的数字量后，微机将对这些数字量进行分析、计算，确定保护所需要的电气参数，并将这些参数和保护的动作特性方程与整定值进行比较判断，决定保护的动作行为。完成上述分析计算和比较判断以实现各种继电保护功能的方法称为微机保护的算法。2022年11月10日23小 结l 为了保证可靠切除短路故障，任一被保护元件除了有主保护外，还应有一级后备保护，作为后备保护的过电流保护其返回电流应大于被保护元件的最大工作电流，所以动作电流计算公式中有返回系数。l 灵敏度校验的计算公式中也应乘以接线系数，但由于灵敏度采用最小的短路条件进行校验，所以其接线系数不论采用哪种接线方式均为1，因此公式
17、中接线系数不必写出。2022年11月10日24小 结l 为了保证动作的选择性，过电流保护的时限整定应遵循阶梯原则，靠近电源侧保护装置的动作时限应较下一级保护大一时限阶段。反时限的过电流保护装置与上、下级保护进行时限配合时，应选择两个保护装置共同保护区内，时限特性曲线间隔最小的点，作为时限配合点，以保证两保护之间动作的选择性。l 为了快速切除电源端的短路故障，如过电流保护的动作时限大于1s时，还须装设电流速断保护；为了解决速断保护“死区”内动作时限过长的问题还应装设限时电流速断保护。2022年11月10日25小 结l 小接地电流系统在变电所中每段配出线母线上均装设有三线圈电压互感器构成的绝缘监视
18、装置，用以对单相接地故障进行监视；为使接地保护的动作具有选择性在变电所中还应装设零序电流保护或零序功率方向保护。这些保护装置均动作于信号，在矿井井下应动作于跳闸。2022年11月10日26小 结l 变压器保护用瓦斯保护和差动保护或速断保护作为主保护，过电流保护作为近后备保护。瓦斯保护可保护变压器油箱内的各种故障，差动保护可保护变压器两侧电流互感器之间的短路故障；速断保护仅能保护变压器一次侧短路电流较大的故障，所以变压器容量较大时，其灵敏度较低；以上三种保护均瞬时动作。过电流保护还应作为下级线路的远后备保护，所以其动作时限应较下一级保护的最大动作时限大一时限阶段。2022年11月10日27小 结l 煤矿井下为了快速切除短路故障，采用瞬时动作的短路保护装置，短路保护装置还应有足够的灵敏度。井下对短路保护装置的要求主要是可靠性、速动性和灵敏性，在保证这些要求的基础上尽量实现有选择性地动作。
