邹庄35kv变电所短路计算.docx

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邹庄35kv变电所短路计算

邹庄矿井35/10kV变电所短路计算20101102

一、基准容量与资料

Sj=100MVA

K0=Ubj0=115kVIJ0=Sj/√3·U=100/1.732·115=0.5kA

K1=Ubj1=37kVIJ1=Sj/√3·U=100/1.732·37=1.56kA

K2=Ubj2=10.5kVIJ2=Sj/√3·U=100/1.732·10.5=5.5kA

2010年11月1日邹庄矿提供资料：

南坪220/110/35kV变电站35kV母线最大运行方式短路容量800MVA。

南坪220/110/35kV变电站35kV母线最小运行方式短路容量524MVA。

南坪220/110/35kV变电站至邹庄矿35/10kV变电所输电线路长7km（7.06km），LGJ-240mm2导线。

邹庄矿35/10kV变电所安装两台35/10kV、20000kVA主变

二、邹庄矿35/10kV变电所的短路整定

系统各电抗标么值：

1）、南坪220kV变电站35kV母线前系统：

X1大=1/8=0.125X1小=1/5.24=0.1908

2）、南坪220kV变电站至邹庄矿35/10kV变电所输电线路：

X2大=XOLSj/Ub2=0.4X7kmX100/372=0.2045

X2小=XOLSj/Ub2=0.4X7.06kmX100/372=0.2063

3）、邹庄矿35/10kV变电所20000kVA主变：

X3=Uk%Sj/sn=0.08X100/20=0.4

三、计算各点短路电流

邹庄矿主变35kV侧：

大方式:

Id1×=1/X1+X2=1/0.125+0.2045=3.0349

I1“=Id1（3）=Id1××Ij1=3.0349X1.56=4.734kA

ich1=2.55X4.734=12.073kA

Ich1=1.52X4.734=7.196kA

sd1=sb×Id1×=100X3.0349=303.49MVA

sd1=√3×I1“×U=√3×4.734×37=303.37MVA

小方式:

Id1×=1/X1+X2=1/0.1908+0.2063=2.518

I1“=Id1（3）=Id1××Ij1=2.518X1.56=3.928kA

ich1=2.55X3.928=10.017kA

Ich1=1.52X3.928=5.97kA

sd1=sb×Id1×=100X2.518=251.8MVA

sd1=√3×I1“×U=√3×3.928×37=251.7MVA

邹庄矿主变10kV侧：

大方式:

Id2×=1/X1+X2+X3=1/0.125+0.2045+0.4=1.3708

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.3708×5.5=7.539kA

ich2=2.55×I2“=2.55×7.539=19.225kA

Ich2=1.52×I2“=1.52×7.539=11.46kA

Sd2=sj×Id2×=100×1.3708=137.08MVA

Sd2=√3×I2“×U=√3×7.539×10.5=137.1MVA

小方式:

Id2×=1/X1+X2+X3=1/0.1908+0.2063+0.4=1.2545

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.2545×5.5=6.9kA

ich2=2.55×I2“=2.55×6.9=17.595kA

Ich2=1.52×I2“=1.52×6.9=10.488kA

Sd2=sj×Id2×=100×1.2545=125.45MVA

Sd2=√3×I2“×U=√3×6.9×10.5=125.48MVA

四、工广10kV系统电力电缆截面的选择与校验

Smin=I∞（3）×√tj/c

10kV铜芯交联聚乙稀电力电缆250C0C=137

Smin=I∞（3）×√tj/c=7.539×√0.25/137=27mm2取35mm2

10kV铝芯交联聚乙稀电力电缆200C0C=77

Smin=I∞（3）×√tj/c=7.539×√0.25/77=48mm2取70mm2

10kV铜芯油浸纸绝缘电力电缆250C0C=153

Smin=I∞（3）×√tj/c=7.539×√0.25/153=25mm2取35mm2

10kV铝芯油浸纸绝缘电力电缆200C0C=88

Smin=I∞（3）×√tj/c=7.539×√0.25/88=43mm2取70mm2

I∞（3）----三相短路电流稳定时周期分量的有效值

tj----短路电流的假想时间

C0----短路时导体允许最高温度

c----电缆的热稳定常数

邹庄矿35/10kV变电所保护整定计算

一、20000kVA主变二次谐波比率差动保护

已知35kV侧母线三相短路电流：

大Id1（3）=4.734kA小Id1（3）=3.928kA

已知10kV侧母线三相短路电流：

大Id2（3）=I∞（3）=7.539kA小Id2（3）=6.9kA

10kV侧三相短路电流归算到35kV侧:

大Id2（3）=7.539×10.5÷37=2139A

小Id2（3）=6.9×10.5÷37=1958A

10kV侧最小两相短路电流归算到35kV侧:

小Id2

（2）=√3/2X6.9×10.5÷37=1696A

1、计算变压器各侧一次电流、选择CT变比、确定各侧二次额定电流

35/10kV、20000kVA主变二次谐波比率差动保护

额定电压

35kV

10.5kV

20000KVA

主变额定电流

20000KVA÷√3÷35

=330A=Ied

20000KVA÷√3÷10.5=1100A=Ied

电流互感器接线方式

星型

星型

20000KVA主变

电流互感器计算变比

330/5A

取500A/5A=100

2000/5A

取2000/5=400

电流互感器二次回路额定电流

330A/100=3.3A

1100÷400=2.75A

由于35kV侧电流互感器的二次回路额定电流3.3A大于10kV侧的2.75A，所以整定计算以35kV侧为基本侧。

2、计算保护装置35kV侧的一次动作电流：

（1）躲过变压器励磁涌流条件

Idz=Kk×Ied=1.3×330A=429A

（2）躲过外部故障最大不平衡电流条件

Idz=Kk（Kfz·fj＋△U＋△f）Id（3）max

=1.3（1×0.1＋0.05＋0.05）×2139A=556.14A

（3）躲过电流互感器二次回路断线条件

Idz=1.3×Ied=1.3×330A=429A

取以上三者中的最大者。

按躲过外部故障最大不平衡电流条件，选用35kV侧一次动作电流为

Idz=556.14A

3、确定差动速断动作电流

按躲过外部故障最大不平衡电流条件，选用35kV侧一次动作电流为

Idz=556.14A

计算基本侧（35kV）侧的二次动作电流

Idzj=Kjx·Idz/K=556.14/100=5.56A

K=500/5=100变比

4、

差电流Id=【Ii－Ih】=【2.75－3.3】=0.55

和电流Is=【Ii＋Ih】=【2.75＋3.3】=6.05

Ih----35kV侧Ie

Ii----10kV侧Ie

5、

a、速断差动动作判剧为Idzj＞Idset1

Idset1----速断差动定值。

应能躲过外部故障最大不平衡电流，一般取6～8倍额定电流Idzj=Kjx·Idz/K=556.14/100=5.56A

速断差动定值取：

Idset1取5.5A

b、比率差动动作判剧为Id＞Idset2、Id＞Kx·Is

Idset2----差动门滥定值。

应能躲过变压器最大负荷情况下的不平衡电流，一般取0.2～1.6倍额定电流0.7×3.3=2.31A取2.4A

Kx----制动系数Kx=0.25～0.8、取0.5较好

c、制动门滥定值。

Izd0=1.1～2×Ie=1.1×3.3=3.63A取3.8A

二、主变35kV侧带时限过电流保护（互感器为星型接线500/5）

保护装置的动作电流应避开可能出现的最大过负荷电流：

Idzj=Kjx·Kk·Kgh·Ied÷Kf÷ni

=1×1.2×1.3×330A÷0.85÷100=6.06A取6.2A

Kjx-----接线系数1

Kk-----可靠系数1.2

Kgh-----过负荷系数1.3

Ied-----主变高压侧额定电流

Kf-----继电器返回系数，取0.85

ni-----电流互感器变比500/5=100

灵敏系数：

Km=Id2

（2）/ni·Idzj=1696÷100÷6.2A=2.735＞1.5

10kV侧最小两相短路电流归算到35kV侧:

小Id2

（2）=√3/2X6.9×10.5÷37=1696A

动作时限应与上下级保护动作时限配合，本设计取1秒。

上级变电站过流保护时限按1.5秒。

三、主变35kV侧电流速断保护

保护装置的动作电流应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流：

Idzj=Kjx·Kk·Id2（3）÷ni=1.2×2139÷100=25.67取13A

10kV侧三相短路电流归算到35kV侧:

大Id2（3）=7.539×10.5÷37=2139A

灵敏系数：

Km=0.866Id1（3）/ni·Idzj=0.866×3928÷100÷13A=2.616＞2

已知35kV侧母线三相短路电流：

大Id1（3）=4.734kA小Id1（3）=3.928kA

四、主变35kV侧过负荷保护

应躲过变压器额定电流：

Idzj=Kk·Ied÷Kf÷ni=1.1×330A÷100=3.63A取3.7A

动作时限应躲过允许的短时工作过负荷时间，一般取9～15秒，本设计取9秒。

35kV母联断路器速断保护

Idzj=Id1

（2）÷Km÷ni=√3/2X3.928÷2÷120=14.17A取10A

Km=Id1

（2）÷Idzj÷ni=√3/2X3928÷10÷120=2.834≥2

Km----灵敏系数2.834≥2

ni----母联电流互感器变比600/5A

35kV母线最小两相短路电流:

Id1

（2）=√3/2·3.928A

断路器合闸后保护自动退出。

10kV系统保护整定

一、10kV母联断路器速断保护

Idzj=Id2

（2）÷Km÷ni=√3/2X6900÷2÷400=7.47A取5A

Km=Id2

（2）÷Idzj÷ni=√3/2X6900÷5÷400=2.99≥2

Km----灵敏系数2.99≥2

ni----电流互感器变比2000/5A

10kV母线最小两相短路电流:

Id2

（2）=√3/2X6900A

断路器合闸后保护自动退出。

二、35/10kV变电所附设动力变压器Sb=800kVAL=40m

X7=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.04kmX100/10.52=0.0029

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X7）=1/（0.125+0.2045+0.4+0.0029）=1.3654

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.3654×5.5=7.51kA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X7）=1/（0.1908+0.2063+0.4+0.0029）=1.25

I2“=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=1.25×5.5=6.875kA

已知K3最大短路容量为136.54MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得出800kVA变压器低压侧短路电流为20.43kA。

折到10kV侧为：

Ik4maxk3=20.43kA×0.4kV÷10.5kV=778A

1）、电流速断保护

Idzj=Kjx·Kk·Ik4maxk3/ni=1×1.2×778÷15=62.24A取40A

Kjx----接线系数相上为1；相差为√3

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

ni----电流互感器变比75/5A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6875÷15÷40A=9.9＞2

2）、带时限过电流保护S=0.5秒

保护装置的动作电流应避开可能出现的最大过负荷电流：

Idzj=Kjx·Kk·Kgh·Ied÷Kf÷ni

=1×1.2×1.3×46.2A÷0.85÷15=5.65A取5.8A

Kk----可靠系数1.2

Kgh----过负荷系数1.3

Ied----变压器一次额定电流=46.2A

Kf----继电器返回系数，取0.85

ni----电流互感器变比75/5A

已知K3最小短路容量为125MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得出800kVA变压器低压侧短路电流为20.26kA。

折到10kV侧为：

Ik4mink3=20.26kA×0.4kV÷10.5kV=772A

灵敏系数：

Km=Ik4mink3

（2）/ni·Idzj=√3÷2×772÷15÷5.8A=7.6＞1.5～2

3）、过负荷保护S=9～15秒

保护装置的动作电流应躲过变压器额定电流：

Idzj=Kk·Ied÷ni

=1×1.3×46.2A÷15=4A取4.1A

Kk----可靠系数1.3

三、电力电容器回路保护Q=4000kvarL=50m

X8=X0·L·Sb/Uj2=0.08X0.05kmX100/10.52=0.003628

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X8）=1/（0.125+0.2045+0.4+0.003628）=1.364

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.364×5.5=7.502kA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X7）=1/（0.1908+0.2063+0.4+0.003628）=1.249

I2“=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=1.249×5.5=6.869kA

1）、过电流保护（无时限过电流保护或带0.2秒时限）

保护装置的动作电流应避开接通电容器组时的冲击电流：

Idzj=Kjx·Kk·In/ni=1×2×220A÷120=3.667A取4.5A

Kjx----接线系数相电流为1；相电流差为√3

Kk----可靠系数取2～2.5

In----电容器组额定电流=4000kvar÷√3÷10.5=220A

ni----电流互感器变比600/5A

灵敏系数：

Km=Ik2min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6869÷120÷4.5A=11＞2

2）、过电压保护

Udzj=1.1·Ue2=1.1×100V=110V

S=4分钟后跳闸

3）、欠电压保护

Udzj=0.5·Ue2=0.5×100V=50V

S=4分钟后跳闸

四、通风机回路Sb=2000kWI=154AL=700m

X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.7kmX100/10.52=0.0508

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X8）=1/（0.125+0.2045+0.4+0.0508）=1.282

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.282×5.5=7.049kA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X7）=1/（0.1908+0.2063+0.4+0.0508）=1.179

I2“=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=1.179×5.5=6.486kA

1）、电流速断保护

保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流

Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7049A÷50=169A

Kjx----接线系数相上为1；相差为√3

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

Ik4max----被保护线路末端三相最大短路电流

ni----电流互感器变比250/5A

按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定：

Idzj=0.5·Kjx·Kk·Ik3min/ni

=0.5×1×1.2×6900A÷50=82.8A取70A

Ik3min----被保护线路始端三相最小短路电流

已知10kV侧母线三相短路电流：

大Id2（3）=I∞（3）=7.539kA小Id2（3）=6.9kA

灵敏系数：

Km=Ik2min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6900÷50÷70A=1.71≥1.25

Ik2min

（2）----被保护线路始端二相最小短路电流

2）、带时限过电流保护S=0.5秒

保护装置的动作电流应避开线路的过负荷电流：

Idzj=Kjx·Kk·Ied÷Kf÷ni

=1×1.2×154A÷0.85÷50=4.35A取6A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6486A÷50÷6A=18.7≥1.5

Ik3min

（2）----被保护线路末端二相最小短路电

五、机修车间动力变压器回路Sb=1250kVA×2台I=69AL=700m

X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.7kmX100/10.52=0.0508

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X8）=1/（0.125+0.2045+0.4+0.0508）=1.282

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.282×5.5=7.049kA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X7）=1/（0.1908+0.2063+0.4+0.0508）=1.179

I2“=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=1.179×5.5=6.486kA

1）、电流速断保护

保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流

Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7049A÷30=282A

Kjx----接线系数相上为1；相差为√3

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

Ik4max----被保护线路末端三相最大短路电流

ni----电流互感器变比150/5A

按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定：

Idzj=0.5·Kjx·Kk·Ik3min/ni

=0.5×1×1.2×6900A÷30=138A取90A

Ik3min----被保护线路始端三相最小短路电流

已知10kV侧母线三相短路电流：

大Id2（3）=I∞（3）=7.539kA小Id2（3）=6.9kA

灵敏系数：

Km=Ik2min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6900÷30÷90A=2.21≥1.25

Ik2min

（2）----被保护线路始端二相最小短路电流

2）、带时限过电流保护S=0.5秒

保护装置的动作电流应避开线路的过负荷电流：

Idzj=Kjx·Kk·Ied÷Kf÷ni

=1×1.2×69A÷0.85÷30=3.25A取5A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6486A÷30÷5A=37.4≥1.5

Ik3min

（2）----被保护线路末端二相最小短路电

六、选煤厂回路Sb=5538kWI=406AL=300m

X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.3kmX100/10.52=0.0218

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X8）=1/（0.125+0.2045+0.4+0.0218）=1.331

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.331×5.5=7.321kA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X7）=1/（0.1908+0.2063+0.4+0.0218）=1.221

I2“=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=1.221×5.5=6.716kA

1）、电流速断保护

保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流

Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7321A÷120=73.21A

Kjx----接线系数相上为1；相差为√3

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

Ik3max----被保护线路末端三相最大短路电流

ni----电流互感器变比600/5A

按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定：

Idzj=0.5·Kjx·Kk·Ik2min/ni

=0.5×1×1.2×6900A÷120=34.5A取30A

Ik2min----被保护线路始端三相最小短路电流

已知10kV侧母线三相短路电流：

大Id2（3）=I∞（3）=7.539kA小Id2（3）=6.9kA

灵敏系数：

Km=Ik2min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6900÷120÷30A=1.66≥1.25

Ik2min

（2）----被保护线路始端二相最小短路电流

2）、带时限过电流保护S=0.5秒

保护装置的动作电流应避开线路的过负荷电流：

Idzj=Kjx·Kk·Ied÷Kf÷ni

=1×1.2×406A÷0.85÷120=4.77A取6A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=√3÷2×6716A÷120÷6A=8.1≥1.5

Ik3min

（2）----被保护线路末端二相最小短路电

七、主井提升机回路P=4000kWI=293AL=500m

X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.5kmX100/10.52=0.0363

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X8）=1/（0.125+0.2045+0.4+0.0363）=1.306

I2“=Id2（3）=I∞（3））=Id2××Ij2=1.306×5.5=7.183kA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3+X7）=1/（0.1908+0.2063+0.4+0.0363）=1.2

I2“=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=1.2×5.5=6.599kA

1）、电流速断保护

保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流

Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7183A÷80=107.7A

Kjx----接线系数相上为1；相差为√3

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

Ik3max----被保护线路末端三相最大短路电流

ni----电流互感器变比400/5A

按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定：

Idzj