煤矿高压整定计算示例

目 录一、系统概况 二、短路电流和短路容量计算 6三、高爆开关整定计算121、高爆开关计算原则122、中央变电所高爆开关整定计算143、采区变电所高爆开关整定计算 194、付井底变电所高爆开关整定计算 225、地面主井高压变电所整定计算 24一、 系统概况1、供电系统简介XXXXXXX开关站供电系统为单母线分段分列运行供电方式，由来集变电站（110/10KV）馈出两趟10 KV架空线路（来7板、来14板，架空线型号为LGJ-150 ）到宏达10KV开关站，通过此10KV宏达开关站分别供宏达矿和桧树亭两矿用电。 桧树亭煤矿井下供电采用双回路分列运行方式（电缆型号为：MYJV42-8.7/10.5KV-3*70-528 /504米），分别在地面桧树亭开关站两段母线上（桧11板在段母线，桧4板在段母线），井下布置有1个中央变电所（14台高爆开关，其中3台高压启动器、12台高压馈电开关，其中11#为采区I回路，2#为采区II回路。4台KBSG干式变压器，容量分别为两台500KVA，两台100KVA）、1个采区变电所（7台高爆开关、4台KBSG干式变压器，容量分别为两台315KVA，两台100KVA）。1个付井底变电所（5台高爆开关、2台KBSG干式变压器，容量分别为315KVA）。采区变电所、付井底变电所有两回路进线电源，采用分列供电，通过高压铠装电缆从中央变电所馈出线。局部扇风机实现“三专加两专”供电。全矿井下变压器总容量2660kVA，高压负荷3*280kW，最大启动电流10kV侧130A。负荷使用率0.75。2、10KV系统资料、来集变电站主变压器序号型号短路阻抗空载功率额定二次电流额定电压1SFSZ9-110/35/1018.6724.99KW826.66A110KV/10KV(2)井下变压器参数编号型号容量短路阻抗额定电压数量中央变电所1#、2#KBSG-500/10500KVA4.2%10KV2台中央变电所3#、4#KBSG-100/10100KVA4.25%10KV2台采区变电所1#、2#KBSG-315/10315KVA4.03%10KV2台采区变电所3#、4#KBSG-100/10100KVA3.94%10KV2台付井底变电所1#、2#KBSG-315/10315KVA4.24%10KV2台(3)井下高爆开关参数地点型号短路保护整定范围过载整定范围额定电流漏电动作时间过载延时零序电压零序电流中央变电所PBG-50/10Y1.6-1050A1-4档3-25V0.5-8APBG-300/10Y1.6-10300A1-4档3-25V0.5-8APBG-200/10Y1.6-10200A1-4档3-25V0.5-8AQBGZ-4001.6-10400A1-4档3-25V0.5-8A采区变电所PJG-200/10Y1.6-10200A1-4档3-25V0.5-8APJG-100/10Y1.6-10100A1-4档3-25V0.5-8APJG-50/10Y1.6-1050A1-4档3-25V0.5-8A付井底变电所PBG-100/10Y1.6-10100A1-4档3-25V0.5-8A(4)地面变压器参数编号型号容量短路阻抗数量主井低压1#、2#S11500100.4500KVA台副井低压1#、2#S11500100.4500KVA台（）地面主井高压变电所开关柜参数地点编号型号变比过流一、二段调值范围主井1、7、13盘WGB134N4005099A3、12盘WGB-133N60/5099A5、9盘WGB133N30/5099A4、11盘WGB133N100/5099A以上表中参数为说明书数值。经集团公司供电处提供来集变电站10KV侧标么值为：最大运行方式下：0.7475 最小运行方式下：0.802（4）、线路参数来集站到宏达站架空线路型号：LGJ-150 2112/2072m 上下杆电缆型号：YJV228.7/10KV -3240 总长100m宏达开关站到桧树亭矿架空线路型号：LGJ-95 2400/2340m上下杆电缆型号：YJV228.7/15KV -3150 总长80m桧树亭地面高压变电所到桧树亭中央变电所电缆型号：MYJV42-370-10 528/504m桧树亭中央变电所到采区变电所电缆型号：MYJV22-350-10 940/856m桧树亭中央变电所到付井底变电所电缆型号：MYJV22-350-10 658/668m桧树亭地面高压变电所到地面付井变电所电缆型号： ZRYJLV228.7/15KV -350 850/850m查表参数如下：架空线X0.38/KM 高压电缆X=0.08/KM二、短路电流和短路容量计算（1）绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗。有关参数如下图： k-1点、k-2点、k-3点、k-4点、k-5点的三相短路电流和短路容量计算如下。（1）绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗。如图1、2、3、4、5所示。选择基准容量Sd=100MVA，则各元件的相对基准电抗为：来集变电站I回路变压器的电抗标么值：取最小运行方式下为：0.802来集变电站至桧树亭开关站线路电抗的标么值：根据公式：=1.57其中式中 X-输电线路电抗，； Sd -基准容量选取100MVA； Ud-线路的平均电压，KV桧树亭地面变电所至中央变电所电缆电抗的标么值：=0.038桧树亭中央变电所至采区变电所电缆电抗的标么值：=0.068桧树亭中央变电所至付井底变电所电缆电抗的标么值：=0.048桧树亭地面高压变电所至地面付井变电所电缆电抗的标么值：=0.061绘制I回路短路计算电路图和等值电路图如图1、2、3、4、5所示。选择基准容量Sd=100MVA，则各元件的相对基准电抗为： 将各元件的电抗标么值按要求标准填在等值电路中（等值电路图）。（2）计算短路电流和短路容量 2.1、桧树亭开关站k-1点的短路电流和短路容量计算k-1点的短路时短路回路的总电抗标么值为：d=0.802+1.57=2.372k-1点的短路电流和短路容量计算如下：k-1点的基准电流：=5.499（KA）三相短路电流：=2.318（KA）两相短路电流：=2.016（KA）三相短路容量: =42.16（MVA）2.2、桧树亭中央变电所k-2点的短路电流和短路容量计算k-2点的短路时短路回路的总电抗标么值为： =0.802+1.57+0.038=2.41k-2点的短路电流和短路容量计算如下：k-2点的基准电流：=5.499（KA）三相短路电流：=2.28（KA）两相短路电流：=1.983（KA）三相短路容量: =41.49（MVA）2.3、桧树亭采区变电所k-3点的短路电流和短路容量计算k-3点的短路时短路回路的总电抗标么值为： =0.802+1.57+0.038+0.068=2.478k-3点的短路电流和短路容量计算如下：k-3点的基准电流：=5.499（KA）三相短路电流：=2.219（KA）两相短路电流：=1.93（KA）三相短路容量: =40.36（MVA）2.4、桧树亭付井底变电所k-4点的短路电流和短路容量计算k-4点的短路时短路回路的总电抗标么值为： =0.802+1.57+0.038+0.048=2.458k-4点的短路电流和短路容量计算如下：k-4点的基准电流：=5.499（KA）三相短路电流： =2.237（KA）两相短路电流： =1.945（KA）三相短路容量: =40.68（MVA）2.5、桧树亭地面付井变电所k-5点的短路电流和短路容量计算k-5点的短路时短路回路的总电抗标么值为： =0.802+1.57+0.061=2.433k-5点的短路电流和短路容量计算如下：k-5点的基准电流：=5.499（KA）三相短路电流： =2.26（KA）两相短路电流: =1.97（KA）三相短路容量: =41.1（MVA）三、 开关整定计算原则1.井下保护装置（电子式反时限保护装置）计算原则(1)、变压器保护计算1）、过负荷电流值计算： 2）、短路值根据下列公式计算： 3）、灵敏度校验下列公式计算： (2)、线路保护计算1）、过载值计算： 2）、短路值根据下列公式计算： （1）保护装置动作电流按应躲过线路最大过负荷电流整定。保护装置灵敏度校验按系统最小运行方式下线路末端最小两相短路电流校验： 3)、电动机保护计算（1）、过载值计算：按电动机的额定电流整定。 （2）、短路值计算按保护装置的动作电流应躲过电动机最大启动电流整定。）、地面高压开关柜计算原则（）、过流一段整定：按照井下短路整定计算公式整定。（）、过流二段：（）、效验：按照井下效验公式进行效验。式中： 过负荷整定值短路保护整定值 变压器高压侧额定电流线路最大过负荷电流线路末端最小两相短路电流接线系数，接于相电流取1，接于相电流差时取可靠系数，用于电流速断保护时取1.3或1.5。本书取1.5（地面取.）过负荷系数，取1.31.5，本书取1.5电流互感器变比中央变电所高压开关整定计算1、中央变电所G1、G7、G14高爆开关整定：G1、G14高爆开关为中央变电所I进线、II进线，G7为联络开关，高爆开关额定电流为300A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用。（备注：中央变电所风机专用变压器暂不用，风机专用变压器使用采区变电所） 总负荷P=2500kVA+4315kVA+2100kVA+3280Kw(1) 过载值整定：=+=135.27+54.34=189.61A 由于此变电所带280KW水泵，过载值必须大于最大启动电流7=126.8A，故取值应为Iz=Ie=Iqe+Ie=126.8+（189.61-18.11）=298.3A 整定过载电流为300A 1.0档 过载延时1档 (2) 短路值整定：由于G1、G14高爆开关为中央变电所进线开关，所以采用以下公式计算：=1.51300=450A整定短路电流为480A 1.6倍档 (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中k-2点两相短路电流即=1983AK=4.131.5 符合保护灵敏度要求。2、中央变电所G4、G9高爆开关整定：G4、G9高爆开关控制中央变电所1#动变、2#动变，高爆开关额定电流为50A 、100A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用。 变压器容量P=500 kVA(1) 过载值整定：=27.49A 整定过载电流为30A 0.6档 过载延时1档/30A ,0.3档，过载延时1档。 (2) 短路值整定：由于G4、G9高爆开关为中央变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：=1.511.527.49=61.85A整定短路电流为80A 1.6档/160A，1.6档（最低档） (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 Ud%=4.2%=654.6A因此K= =4.091.5K= =8.181.5 符合保护灵敏度要求3、中央变电所G3、G8高爆开关整定为备用。4、中央变电所G2、G11高爆开关整定：G2、G11高爆开关控制采区变电所I回路、II回路，高爆开关额定电流为200A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用。 总负荷P=2315+2100=830KVA(1) 过载值整定：=45.64A=45.64A整定过载电流为0.3档，60A，过载延时1档 （2）由于G2、G11高爆开关为由中央变电所去采区变电所出线开关，所以采用以下公式计算：Id=Kk.Kx.Igh=1.5160=90A 整定短路电流为320A 1.6档（最低档）(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中k-3点两相短路电流即=1930AK=6.031.5 符合保护灵敏度要求5、中央变电所G5、G10高爆开关整定：G5、G10高爆开关控制付井变电所I回路、II回路，高爆开关额定电流为200A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.6 10倍档可选用。 总负荷P=2315=630KVA(1) 过载值整定：=34.6A=34.6A整定过载电流为40A 0.2档 过载延时1档(2) 短路值整定：由于G5、G10高爆开关为由中央变电所去付井底变电所的出线开关，所以采用以下公式计算：Id=Kk.Kx.Igh=1.5140=60A整定短路电流为320A，1.6档（最低档）(3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中k-4点两相短路电流即=1945AK=6.081.5 符合保护灵敏度要求（6）中央变电所G6、G12、G13高爆开关整定： G6、G12、G13高爆开关是控制中央变电所1#、2#、3#水泵，高爆开关额定电流为400A,过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用，总负荷P=280KW Pmax=280KW(1) 过载值整定：=18.11A=18.11A整定过载电流为80A 0.2档（最低档） 过载延时1档(2) 短路值整定：短路电流按躲过最大启动电流计算，一般要求为额定电流的8倍计算即：Id=8Ie=818.11=144.88A整定短路电流为640A， 1.6倍档（最低档）建议将400A开关更换为100A开关或更换电流互感器以便使开关达到整定值要求。 采区变电所高压开关整定计算1、采区变电所G1、G4、G7高爆开关整定：G1、G7高爆开关是控制采区变电所I进线、II进线，G4联络开关，高爆开关额定电流为200A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用，总负荷P=2315+2100=830KVA(1) 过载值整定：=45.64A=45.64A 整定过载电流为60A 0.3档 过载延时1档 (2) 短路值整定：由于G1、G7高爆开关为采区变电所进线开关，所以采用以下公式计算：=1.5160=90A整定短路电流为320A 1.6倍档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中k-3点两相短路电流即=1930A因此K=6.031.5 符合保护灵敏度要求2、采区变电所G2、G6高爆开关整定：G2、G6高爆开关是控制采区变电所I动变、II动变，高爆开关额定电流为100A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用，变压器容量P=315kVA(1) 过载值整定：=17.32A=17.32A 整定过载电流为20A 0.2档 过载延时1档 (2) 短路值整定：由于G2、G6高爆开关为采区变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：=1.511.517.32=38.97A整定短路电流为160A 1.6档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 Ud=4.03% 由于=429.8AK=2.691.5 符合保护灵敏度要求3、采区变电所G3、G5高爆开关整定：G3、G5高爆开关是控制采区变电所3#、4#通风专用变压器，高爆开关额定电流为50A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用，变压器容量P=100KVA(1) 过载值整定：=5.5AIz=KxIeb=5.5A 整定过载电流为10A 0.2档 过载延时1档 (2) 短路值整定：由于G3、G5高爆开关为采区变电所通风专用变压器，所以采用以下公式计算：Ieb=1.511.55.5=12.38A整定短路电流为80A 1.6倍档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 Ud%=3.94%=139.56A因此K=1.741.5符合保护灵敏度要求付井底变电所高压开关整定计算1、 付井变电所变电所G1、G3、G5高爆开关整定：G1、G5高爆开关是控制付井底变电所I进线、II进线，G3为联络开关，高爆开关额定电流为100A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用，变压器容量P=2315KVA(1) 过载值整定：=34.64AIz=Ie=KxIeb=34.64A 整定过载电流为40A 0.4档 过载延时1档 (2) 短路值整定：由于G1、G5高爆开关为付井底变电所进线开关，所以采用以下公式计算： =1.5140=60A整定短路电流为160A 1.6倍档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中K-4点两相短路电流即=1945A因此K=12.161.5符合保护灵敏度要求。2、付井变电所变电所G2、G4高爆开关整定：G2、G4高爆开关是控制付井底变电所1#、2#动力变压器，高爆开关额定电流为100A，过载值有0.21.4倍档可选用，短路值有1.610倍档可选用，变压器容量P=315KVA(1) 过载值整定：=17.32AIz=KxIeb=17.32A 整定过载电流为20A 0.2档 过载延时1档 (2) 短路值整定：由于G2、G4高爆开关为付井底变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：Ieb =1.511.517.32=38.97A整定短路电流为160A 1.6倍档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 Ud%=4.24%=408.5A因此K=2.551.5符合保护灵敏度要求。 地面变电所高压开关柜整定计算1、地面主井高压变电所1板、7板、13板高压开关柜整定：1板、13板高压开关柜为地面主井变电所I进线、II进线，7板为母联断路器，高压开关柜电流互感器变比为400/5，保护装置过流设为段值有0-99范围可以选用整定，速断定值设为段定值有0-99范围可以选用整定，过流时限为0-99S。（备注：中央变电所风机专用变压器暂不用，风机专用变压器使用采区变电所） 总负荷P=6500kVA+4315kVA+2100kVA+3280Kw(1) 过流二段整定：=+=245.24+54.34=299.58 A 根据公式：6.49因此过流二段整定为：7 ，延时取0S。(2) 过流一段整定：由于1板、13板高压开关柜为地面变电所进线开关，所以采用以下公式计算：=1.517=10.5A因此过流一段整定为10。 (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中k-点两相短路电流即=2016AK=2.521.5 符合保护灵敏度要求。、地面主井高压变电所板、板高压开关柜整定：3板、12板高压开关柜控制地面副井变电所I回路、II回路，高压开关柜电流互感器变比为60/5，保护装置过流设为段值有0-99范围可以选用整定，速断定值设为段定值有0-99范围可以选用整定，过流时限为0-99S。 总负荷P=500kVA(1) 过流二段整定：=54.99A 根据公式：7.9因此过流二段整定为：8 ，延时取0.3S。(2) 过流一段整定：由于3板、12板高压开关柜控制地面副井变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：Ieb =1.511.58=18A因此过流一段整定为18。 (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中k-5点两相短路电流即=1970AK=9.11.5 符合保护灵敏度要求。、地面主井高压变电所板、板高压开关柜整定：5板、9板高压开关柜控制地面主井低压变电所I回路、II回路，高压开关柜电流互感器变比为30/5，保护装置过流设为段值有0-99范围可以选用整定，速断定值设为段定值有0-99范围可以选用整定，过流时限为0-99S。 总负荷P=500kVA(1) 过流二段整定：=54.99A 根据公式：15.9因此过流二段整定为：16 (2) 过流一段整定：由于5板、9板高压开关柜控制地面主井低压变电所动力变压器，所以采用以下公式计算：Ieb =1.511.516=36A因此过流一段整定为36，延时取0.3S。 (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 Ud%=4%=687.34A因此K=3.181.5符合保护灵敏度要求。、地面主井高压变电所板、板高压开关柜整定：4板、11板高压开关柜控制井下中央变电所I回路、II回路，高压开关柜电流互感器变比为100/5，保护装置过流设为段值有0-99范围可以选用整定，速断定值设为段定值有0-99范围可以选用整定，过流时限为0-99S。（备注：中央变电所风机专用变压器暂不用，风机专用变压器使用采区变电所） 总负荷P=500kVA+4315kVA+2100kVA+3280Kw(1) 过流二段整定：=+=189.61A 根据公式：16.4因此过流二段整定为：17 ，延时取0.3S。(2) 过流一段整定：由于4板、11板高压开关柜为地面变电所去井下中央变电所出线开关柜，所以采用以下公式计算：=1.5117=25.5A因此过流一段整定为25。 (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 为图中k-点两相短路电流即=1983AK=3.9661.5 符合保护灵敏度要求。