煤矿供电整定保护计算图文.docx

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煤矿供电整定保护计算图文

一、电力变压器的继电保护配置

二、电力变压器的电流保护整定计算

三、示例

【例7-1】10/0.4KV车间配电变压器的保护。

已知条件:

变压器为S9型630KVA,高压测额定电流为36.4A,过负荷系数取3。

最大运行方式下

变压器低压侧三项短路时,流过高压测的超瞬态电流max32''∙kI为664.6A。

最小运行方式下变压器高压侧三相短路超瞬态电流min31''∙kI为2750A,低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬

态电流min32''∙kI为565A。

最小运行方式下变压器低压侧母线单项接地稳态短路电流min122∙kI为8220A（对于Y,yn0接线、14060A（对于D,yn11接线。

计算中可假定系统电源容量为无穷大,稳态短路电流等于超瞬态短路电流。

解（1电力变压器的保护配置。

1装设三个LL-11A型过流继电器和三个变化为100/5的电流互感器TA1~TA3,组成过电流保护兼作电流速断保护。

2装设一个LL-11A型过流继电器和一个变化为1000/5的电流互感器TA4,组成低压侧单相接地保护（当仅按躲过不平衡电流整定时TA4变比应为300/5。

保护原理见下图。

配电变压器保护原理

（2整定计算。

1过电流保护:

保护装置的动作电流

（4.82085.04.36313.111AnKIKKKITA

rrTghjx

reK

=⨯⨯⨯

⨯==∙取9A

保护装置一次动作电流

（1801

209AKnIIjx

op=⨯

==∙

保护装置的灵敏系数

5.172.2180

565

866.0''866.0''min

32min

22>=⨯=

∙∙op

kop

ksenIIIIK

保护装置的动作时限取0.5s

2电流速断保护:

保护装置的动作电流

（8.4920

6.66415.1''max

32AnIKKITAkjx

relK

=⨯

⨯==∙∙

瞬动作电流倍数（电流速断保护装置动作电流与过电流保护装置动作电流之比为

.59

8.49=,取6倍

保护装置的灵敏系数

22.26

1802750866.0''866.0''min

31min

21>=⨯⨯=

∙∙op

kop

ksenIIIIK

根据上述计算,装设LL-11A/10型过流继电器。

3低压侧单相接地保护:

利用高压侧三相式过流保护兼作单相接地保护,其灵敏系数（对于Y,yn0接线变压器

.116.138

.01018082203232min122min

12<=⨯

⨯

=⨯

∙∙T

opkop

ksennIIIIK

不满足要求,故应装设专用的零序过流保护,其动作电流:

按躲过不平衡电流整定（55.45

/30090925.02.125.02AnIKITA

rel

op=⨯⨯

=∙,取

保护装置的一次动作电流TAKopopnII∙==3005/3005=⨯（A按与低压出线断路器保护配合整定（见图7-14

10=∙K

I（A

TA的变比1000/5,故保护装置一次动作电流

（20005/100010AIop=⨯=

保护装置的灵敏系数

.111.42000

8220min

122>===

∙op

ksenIIK

故装设LL-11A/10型过流继电器,保护装置的动作时限采用0.5S。

利用高压侧三相式过电流保护兼作低压侧单相接地保护（对于D,yn11接线变压器,其灵敏系数

5.171.138

.010180140603333min122min

12>=⨯

⨯

∙∙T

opkop

ksennIIIIK

满足要求。

【例7-2】35/6.3kV降压变压器的差动保护。

已知条件:

变压器为SF9-16000型16000kVA。

高压侧额定电压为35kV,低压侧额定电压为6.3kV,Y,d11接线,8%=kU。

35kV母线归算至平均电压37kV的三相短路电流:

最大运行方式为3570A,最小运行方式为2140A。

最小运行方式下6.3kV母线两相短路,归算至平均电压6.3kV的短路电流为9786A。

最小运行方式下6.3kV母线两相短路,归算至35kV侧的短路电流为1099A。

6.3kV侧最大负荷电流为1000A。

解（1差动保护配置。

装设三个BCH-2型差动继电器和高压侧三个变比为600/5的电流互感器,低压侧装设三个1500/5的电流互感器。

（2整定计算。

1算出变压器各侧额定电流,选出电流互感器和确定其二次回路额定电流。

计算结果见表

由上表可看出,6.3kV侧电流互感器的二次回路额定电流大于35kV侧,因此6.3kV侧为基本侧（第I侧。

2计算保护装置6.3kV侧的一次动作电流:

按躲过最大不平衡电流条件

max

'（∙∆+∆+∆=k

txrelopIfUfkKI

=1.3⨯（1⨯0.1+0.05+0.05⨯9786=2544（A

按躲过励磁涌流条件

1906

14663.13.1=⨯==rTopII（A按躲过电流互感器二次回路断线条件

1300

10003.13.1max

=⨯==∙fh

opII（A

因此,应该按躲过外部故障最大不平均电流条件,选用6.3kV侧一次动作电流AIop2544=。

一、6~10kV线路的继电器保护配置

二、6~10kV线路的继电器保护整定计算

三、示例

【例7-3】总降压变电所引出的10kV电缆线路的保护,线路接线如上图所示。

已知条件:

考虑电动机起动时的线路过负荷电流ghI为350A。

最大运行方式下,总降压变电所母

线三相短路超瞬态电流max31⋅''kI为5500A,配电所母线三相短路超瞬态电流max32

⋅''kI为5130A,配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流max33

⋅''kI为820A。

最小运行方式下,总降压变电所母线三相短路超瞬态电流min31⋅''kI为4580A,配电所母线三相短路超瞬态电流

min32

⋅''kI为4320A,配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流min33⋅''kI为796A。

10kV电网的总单相接地电容电流∑CI为15A。

10kV电缆线路电容电流∑CI为1.4A。

下一级配电变压器过电流保护装置动作电流3⋅opI为150A。

计算中可假定系统电源容量为无穷大,稳态短路电流等于超瞬态短路电流。

解（1保护装置

1由于无时限电流速断保护不能满足灵敏系数要求,故装设三个DL-31型电流继电器、一个SS-94/22型时间继电器和三个变比为300/5的电流互感器组成带时限电流速断保护。

2装设三个DL-31型电流继电器,一个SS-94/22型时间继电器和三个变比为300/5的电流互感器组成过电流保护。

3装设零序电流互感器及与其配合的继电器组成单相接地保护,动作于信号。

（2整定计算

10kv线路保护原理

1无时限电流速断保护:

保护装置的动作电流

11160

513013.1max

331=⨯

⨯==⋅⋅TA

kjx

reKopnIK

KI（A取110A

保护装置一次动作电流

66001

60110=⨯

=⋅=jx

TAopopK

II（A

保护装置的灵敏系数

601.06600

4580

866.0''866.0''min

31min

21<=⨯=

∙⋅op

kop

ksenIIIIK

无时限电流速断保护不能满足灵敏系数要求,故应装设带时限限流速断保护。

2带时限电流速断保护:

保护装置的动作电流

8.1760

82013.1''max

33max

331=⨯

⨯===∙⋅⋅TA

kjx

relTA

kjx

reKopnIK

KnIK

KI（A取110A

取20A。

保护装置一次动作电流

12001

6020=⨯

=⋅=jx

TAopopK

II（A

保护装置的灵敏系数

23.31200

4580

866.0''866.0''min

31min

21>=⨯=

∙⋅op

kop

ksenIIIIK

装设DL-31/20型电流继电器。

保护装置动作时限取0.5s。

3过电流保护:

按躲过过负荷电流条件计算保护装置的动作电流

.860

85.035012.11=⨯⨯

⨯==⋅TA

rgh

reKopnKIK

KI（A

按与下一级配电变压器过电流保护装置的动作电流相配合条件计算保护装置的动作电流

.260

15011.13

=⨯

⨯==∙⋅TA

opjx

coKopnIK

KI（A

由于前者计算结果较大,故按该计算结果整定,取9A。

保护装置一次动作电流

5401

609=⨯

=⋅=jx

TAopopK

II（A

保护装置的灵敏系数:

在线路末端发生短路时

5.19.6540

4320

866.0''866.0''min

32min

22min

22>=⨯=

∙∙⋅op

kop

ksenIIIIIIK

在配电变压器低压侧发生短路时（后备保护

.128.1540

796

866.0''866.0''min

33min

23min23>=⨯=

∙∙⋅op

kop

ksenIIIIIIK

装设DL-31/10型电流继电器。

保护装置的动作时限应与配电变压器（800kVA的LL型过电流继电器的反时限部分相配合,取1.2s。

4单项接地保护:

按躲过被保护线路电容电流条件计算的保护装置动作电流

74.151=⨯=≥CXreopIKI（A按满足最小灵敏系数条件计算的保护装置动作电流

9.1025

.14.115=-=-≤

∑sen

copKIII（A

保护装置的动作电流取10（A,满足LJ-Φ75型零序电流互感器及DD-11/60型继电器的灵敏系数要求。

一、6~10kV母线分段断路器的保护配置

二、6~10kV母线分段断路器的继电保护整定计算

三、示例

【例7-4】配电所6kV母线分段断路器的保护。

已知条件

一段母线最大负荷（包括电动机起动所引起的电流fhI为350A。

最大运行方式下母线三相短路超瞬态电流''max3∙kI为5130A。

最小运行方式下母线三相短路超瞬态电流'

'max

3∙kI为4320A,相邻元件末端三相短路时,流过保护装置的三相短路超瞬态电流max3∙kI为7%A。

计算中可假定系统电源容量为无穷大,稳态短路电流等于超瞬态短路电流。

解（1保护配置。

装设三个LL-llA型过电流继电器和三个变比为300/5的电流互感器组成过电流保护,过电流继电器瞬动部分解除。

6kV母线分段断路器保护原理见图。

6kv线路保护原理

（2整定计算。

过电流保护:

按躲过任一母线段的最大负荷电流条件,计算保护装置动作电流

（9.860

85.035013.1AnKI

KITA

rfh

relkop=⨯⨯

⨯==∙

取9A。

保护装置一次动作电流

（5401

609AK

nIIjx

TAk

opop=⨯

==∙

保护装置的灵敏系数

.19.6540

4320

866.0866.0'

'min

3min2>=⨯=

=∙∙opkopksenIIIIK2.128.1540

796

866.0min

23'

'min

23>=⨯=

∙∙op

kop

ksenII

IIK

装设LL-llA/10型过电流继电器。

保护装置的动作时限应较相邻元件的过电流保护大一时限阶段,取1.0s。

一、6~10kV电力电容器的保护配置

二、6~10kV电力电容器组的继电保护整定计算

三、示例

【例7-5】10kv、750kvar电力电容器组的保护。

已知条件:

电容器为BWF10.5-25-1型单台容量25kvar,共30台。

电容器组额定电流为43.3A。

最小运行方式下,电容器组端部三相短路超瞬态电流''min2∙kI为2750A。

10kV电网的总单相接地电容电流∑cI为10A。

解（1保护配置。

1装设三个DL-31型电流继电器,一个SS-94/22型时间继电器和三个变比为50/5的共用电流互感器组成的短延时速断保护。

2装设三个DL-31型电流继电器,一个SS-94/22型时间继电器和三个变比为50/5的共用电流互感器组成的过电流保护。

3装设一个DL-31型电流继电器,一个SS-94/22型时间继电器和三个变比为50/5的共用电流互感器组成的过负荷保护。

4装设零序电流互感器及相应的继电器组成单相接地保护,动作于跳闸或动作于信号。

5装设DJ-31/200型电压继电器作为过电压保护,延时动作于跳闸或动作于信号。

10kV电容器组保护原理下图。

（2整定计算。

1短延时速断保护:

保护装置的动作电流

（1192

102750

866.01'

'min

2AKnIK

Isen

TAkjx

kop=⨯⨯⨯=

∙∙

保护装置的一次动作电流

（11901

119AK

nIIjx

kopop=⨯=

∙

动作时限应大于电容器组合闸涌流时间t≥0.2s。

2过电流保护:

保护装置的动作电流

。

取AAnKIKK

KITA

rrc

ghjx

relkop8（95.710

85.03.433.112.1⨯⨯⨯

⨯==∙保护装置的一次动作电流

801

108AK

nIIjx

kopop（=⨯=

∙

保护装置灵敏系数

5.17.2980

2750

866.0'

'min2>=⨯=

∙op

ksenIIK

动作时限应较短延时速断保护大一时限阶段st5.03.0≈=∆。

3过负荷保护:

保护装置动作电流

（6.510

85.03.4311.1AnKIK

KITA

rrc

relkop=⨯⨯

⨯==∙,取6A。

动作时限应较过电流保护大一时限阶段△t=0.30-0.5s。

4单相接地保护:

保护装置一次动作电流

（65

.110AKIIsen

cop==

∑

保护装置的动作电流大于LJ-2型零序电流互感器及配用DD-11/60型接地继电器一次。

10kV电容器组保护原理（三角形接线

一、3~10kV电动机的继电保护配置

二、3~10kV电动机的继电保护整定计算

三、示例

【例7-7】传动风机用同步电动机的保护。

电动机直接启动,不需要自启动,生产过程中没有过负荷的可能性。

已知条件:

6kV电动机为TD173/66-10型,2500kW,rMI=279A,stK=6.5,kX"=0.154,cosrϕ=0.9,短路比MkK.=0.94

。

最小运行方式下电动机接线端三相短路超瞬态电流min

.3"

kI为7330A。

6kV电网的总单相接地电容电流∑CI为9.5A。

同步电动机单相接地电容电流CMI为0.05A。

解（1保护装置

1装设三个BCH-2型差动继电器和六个变比为400/5的电流互感器组成纵联差动保护。

2装设LJ-2型零序电流互感器和DD-11/60型接地继电器组成单相接地保护,动作于信号。

3装设一个GL-12型（或LL12A/10型过流继电器和其中一个变比为400/5的电流

互感器组成失步保护。

由于系统接线中不考虑重合闸和备用电源自动投入装置,故不装设防止断电后非同步冲击的成组保护。

同步电动机保护原理见下图

（2整定计算

1纵联差动保护:

外部三相短路时,同步电动机输出的超瞬态电流rMrkM

kIXI⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛+=ϕsin95.0"

05.1"3

2018

279436.095.0154.005

.1=⨯⎪⎭

⎫

⎝⎛⨯+=（A

保护装置的动作电流,按躲过外部短路时同步电动机输出的超瞬态电流条件计算为

mknIjx

txrelkopfK

KKL3".∆=64

.180

201811.05.03.1=⨯

⨯⨯⨯=（A

按躲过电流互感器二次回路断线条件计算为

rMSTnKKjx

txrelkopfK

KKL∆=.5.03.1⨯=47

.180

279

5.611.0=⨯⨯

⨯⨯（A

按躲过电流互感器二次回路断线条件计算为

rMnIjx

relkopK

KL=.53

.480

27913.1=⨯

⨯=（A

由于按躲过电流互感器二次回路断线条件计算的结果最大,故取4,53A。

BCH-2型继电器的计算匝数

2.1353

.460.0===

OPCIAWW（匝

第一平衡线圈实用匝数syphIW..为8匝,差动线圈实用匝数sycW.为5匝（8+5<13.2,第二平衡线圈实用匝数syphW..∏为8匝,短路线圈抽头选2-2。

保护装置的灵敏系数

.1780

7330

866.0160

58min.20

...=⨯⨯⨯

∙+=

ITA

kjx

csyphsennIK

AWWWK

2单相接地保护:

保护装置的动作电流

.725

.105.05.9=-=

∑sen

copKIII（A

保护装置的动作电流7.56A,满足LJ-2型零序电流互感器和DD-11/60型继电器的灵敏系数要求。

3失步保护:

保护装置的动作电流

.480

85.027912.1.=⨯⨯

⨯==TA

rrM

relkopnkIK

KI（A

取5A。

保护装置的动作时限

（8.20127918052150121502

.sI

KnItrMjxTAkopgh=-⎪⎭

⎫⎝⎛⨯⨯⨯=

-⎪⎪⎭

⎫

⎝

⎛=

t为两倍动作电流的时间,由GL型继电器特性曲线,查得10倍动作电流的动作时间

为10s,故装设GL-12/10型继电器。

一、变压器微机保护装置的特点

（1变压器微机保护所用的电流互感器二次侧采用Y接线,其相位补偿和电流补偿系数由软件实现,在正常运行中显示差流值、防止极性、变比、相别等接错,并具有差流超限报警功能。

（2气体继电器保护跳闸回路不接入微机保护装置,可直接作用于跳闸,以保证可靠性,但可经触点向微机保护装置输入动作信息,进行显示并打印。

或进入单独的非电量微机保护装置。

（3设有液晶显示,便于整定、调试,同时可实现运行监视和故障,异常状态显示。

（4具有高速数据通信网接口及打印功能。

二、变压器微机保护的电流平衡调整

变压器的各侧电流互感器二次侧按Y接线,由软件进行相位校正后,由于变压器各侧额定电流及各侧电流互感器变比不等,还应对各侧计算电流值进行平衡调整,才能消除不平衡电流对变压器差动保护的影响。

1、计算变压器高、低压侧的一次额定电流rrII21,

rI1=rUS13/A

=rI2rUS23/A

式中S——变压器额定容量,KVA;

rU1,rU2——变压器高、低压侧额定线电压,有调压分接头的,应取中间接头电压,KV。

2、计算变压器高、低压侧电流互感器二次计算电流

1121/（jxTArCK

nII=A

22222/（jxTAr

CKnII=A

式中1TAn、2TAn——高、低压侧电流互感器变比;

1jxK,2jxK——高、低压侧电流互感器接线系数,由于微机保护要求变压器高压侧

（Y侧电流互感器也接成Y形,由软件内部进行Y/△转换,因此变压器Y侧1jxK=3,△侧2jxK=1.

3、计算电流平衡调整系数bK

以变压器高压侧的电流互感器二次计算电流21CI为电流基准值,然后对低压侧的电流互感器二次计算电流22CI进行计算调整

bK=

221CCII

由于微机保护取值一般是按二进制方式取值,调整系数取值是分级的,如每级差为0.0625,则按级差取值的调整系数,不可能使差动保护完全达到平衡,但误差已很小。

同时也有连续取值的,连续取值可无误差。

【例7-8】35/6kv降压变压器的差动保护电流平衡调整。

已知条件:

变压器为SF9-16000型,16000KVA,高压侧额定电压为35KV,低压侧额定电压为6.3KV,Y,d11接线,电流互感器二次额定电流为5A。

解（1计算变压器高、低压侧的一次额定电流rI1,rI2

（26435

316000

311AUSIrr

=⨯==,电流互感器变比1TAn=300/5=60

（14663

.6316000322AUS

r=⨯=

电流互感器变比2

TAn=1500/5=300

（2计算变压器高、低压侧电流互感器二次计算电流:

软件相位校正及计算的各侧二次计算电流为

111

21/TArjxCnIKI==62.760/2643=⨯（A

22/TArjxCnIK

I==89.4300/14661=⨯（A

（3计算电流平衡调整系数bK

bK=

558.189

.462.72

221==

CCII

如按0.0625级差,则25⨯0.0625=1.563,实际平衡调整系数563.1'=bK,相对误差=%

3.0%10062

.7643

.762.7%10062

.789

.4563.162.7%1002

122'

1-=-=

⨯-=

-ccbcIIKI

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