煤矿高压整定计算示例7839.pdf

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1、 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12 1、高爆开关计算原则12 2、中央变电所高爆开关整定计算14 3、采区变电所高爆开关整定计算 19 4、付井底变电所高爆开关整定计算 22 5、地面主井高压变电所整定计算 24 目 录 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

2、型号为：*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

3、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。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 1 SFSZ9-110/35/10 826.66A 110KV/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-500/10 500KVA%10KV 2 台 中央变电所 3#、4#KBSG-100/10 100KVA%10KV 2 台 采区变电

4、所 1#、2#KBSG-315/10 315KVA%10KV 2 台 采区变电所 3#、4#KBSG-100/10 100KVA%10KV 2 台 付井底变电所 1#、2#KBSG-315/10 315KVA%10KV 2 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 PBG-50/10Y 50A 档 3-25V-8A PBG-30 300 档 3-2-8A 电 所 0/10Y A 5V PBG-200/10Y 200A 档 3-25V-8A QBGZ-400 400A 档 3-25V-8A 采

5、区 变 电 所 PJG-200/10Y 200A 档 3-25V-8A PJG-100/10Y 100A 档 3-25V-8A PJG-50/10Y 50A 档 3-25V-8A 付井底变电所 PBG-100/10Y 100A 档 3-25V-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#S1150010 500KVA 台 副井低压 1#、2#S1150010 500KVA 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 WGB134N 4005 099A 3、12 盘 WGB-133N 60/5 0

6、99A 5、9 盘 WGB133N 30/5 099A 4、11 盘 WGB133N 100/5 099A 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：最小运行方式下：（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：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：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

7、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：15KV-350 850/850m 查表参数如下：架空线 X/KM 高压电缆 X=/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

8、 I 回路变压器的电抗标么值：取最小运行方式下为：来集变电站至桧树亭开关站线路电抗的标么值：根据公式：dddUSXX21=225.10100)1.01.0(08.05.10100)4.2112.2(38.0=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：dddUSXX22=25.10100528.008.0=桧树亭中央变电所至采区变电所电缆电抗的标么值：dddUSXX23=25.1010094.008.0=桧树亭中央变电所至付井底变电所电缆电抗的标么值：42dddSXXU=25.10100668.008

9、.0=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：d5=2ddUS=25.1010085.008.0=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 、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：1d=10=+=k-1 点的短路电流和短路容量计算如下：k-1 点的基准电流：dddUSI3=1003 10.5=（KA）三相短路电流：dddKdXIII1)1(1-K3I

10、）（=372.2499.5=（KA）两相短路电流：15.11)3(1-K2kII）（=15.1318.2=（KA）三相短路容量:ddXSS11-K3）（=372.2100=（MVA）、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：d2=ddd210=+=k-2 点的短路电流和短路容量计算如下：k-2 点的基准电流：dddUSI3=1003 10.5=（KA）三相短路电流：dddKdXIII2)2(2-K3I）（=41.2499.5=（KA）两相短路电流：15.12)3(2-K2kII）（=15.128.2=（KA）三相短路容量:ddXSS22

11、-K3）（=41.2100=（MVA）、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：d3=dddd3210=+=k-3 点的短路电流和短路容量计算如下：k-3 点的基准电流：dddUSI3=1003 10.5=（KA）三相短路电流：dddKdXIII3)3(3-K3I）（=478.2499.5=（KA）两相短路电流：15.13)3(3-K2kII）（=15.1219.2=（KA）三相短路容量:ddXSS33-K3）（=478.2100=（MVA）、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

12、值为：d4=ddddd43210=+=k-4 点的短路电流和短路容量计算如下：k-4 点的基准电流：dddUSI3=1003 10.5=（KA）三相短路电流：34(4)4IdKd KddIIIX=458.2499.5=（KA）两相短路电流：(3)2441.15kKII=15.1237.2=（KA）三相短路容量:3K-44ddSSX=458.2100=（MVA）、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：d5=ddd510=+=k-5 点的短路电流和短路容量计算如下：k-5 点的基准电流：dddUSI3=1003 10.5=（KA）三相

13、短路电流：dddkdkX5)5(5)3(=433.2499.5=（KA）两相短路电流:15.15)3(5)2(kk=15.126.2=（KA）三相短路容量:ddkXSS55)3(=433.2100=（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：zxebIk I 2）、短路值根据下列公式计算：.dkxghebIk k kI 3）、灵敏度校验下列公式计算：(2)21.5kdKII (2)、线路保护计算 1）、过载值计算：zeII 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。.d

14、kxghIk k I 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：(2)2 min1.5kdKII 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：jezqdfxknkkkk （）、效验：按照井下效验公式进行效验。式中：zI过负荷整定值 dI短路保护整定值 ebI变压器高压侧额定电流 ghI线路最大过负荷电流(2)2 minkI线路末端最小两相短路电流 xk接线系数，接于相电流取 1，接于相电流

15、差时取3 kk可靠系数，用于电流速断保护时取或。本书取（地面取.）ghK过负荷系数，取，本书取 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，过载值有倍档可选用，短路值有10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：eI=3PU=5.1032460+85.0.5.103840=+=189.61A 由于此变电所带 28

16、0KW 水泵，过载值必须大于最大启动电流85.0.5.1032807=126.8A，故取值应为 Iz=Ie=Iqe+Ie=+（）=298.3A 整定过载电流为 300A 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：.dkxghIk k I=450A 整定短路电流为 480A 倍档 (3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 k-2 点两相短路电流即=1983A K=4801983=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

17、所 1#动变、2#动变，高爆开关额定电流为 50A、100A，过载值有倍档可选用，短路值有10 倍档可选用。变压器容量 P=500 kVA(1)过载值整定：eI=3PU=5.103500=27.49A 整定过载电流为 30A 档 过载延时 1 档/30A,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：.dkxghebIk k kI=61.85A 整定短路电流为 80A 档/160A，档（最低档）(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII Ud%=%(2)2 minkI=%3UdUeSe=%2.45.10

18、3500=654.6A 因此 K=1606.654=K=806.654=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，过载值有倍档可选用，短路值有10 倍档可选用。总负荷P=2315+2100=830KVA(1)过载值整定：eI=3PU=U3830=5.103830=45.64A zeII=45.64A 整定过载电流为档，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：I

19、d=90A 整定短路电流为 320A 档（最低档）(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 k-3 点两相短路电流即=1930A K=3201930=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，过载值有倍档可选用，短路值有 10 倍档可选用。总负荷P=2315=630KVA(1)过载值整定：eI=3PU=5.103630=34.6A zeII=34.6A 整定过载电流为 40A 档 过载延时 1 档(2)短路值整定：由于 G5、G

20、10 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=60A 整定短路电流为 320A，档（最低档）(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 k-4 点两相短路电流即=1945A K=3201945=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,过载值有倍档可选用，短路值有10倍档可选用，总负荷P=280KW Pmax=280KW(1)过载值整定：eI=cos3UP=85.05.1032

21、80=18.11A zeII=18.11A 整定过载电流为 80A 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=8=144.88A 整定短路电流为 640A，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，过载值有倍档可选用，短路值有10倍档可选用，总负荷P=2315+2100=8

22、30KVA(1)过载值整定：eI=3PU=5.103830=45.64A zeII=45.64A 整定过载电流为 60A 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：.dkxghIk k I=90A 整定短路电流为 320A 倍档(最低档位)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 k-3 点两相短路电流即=1930A 因此 K=3201930=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

23、额定电流为 100A，过载值有倍档可选用，短路值有10 倍档可选用，变压器容量 P=315kVA(1)过载值整定：eI=3PU=3153 10.5=17.32A zxebIk I=17.32A 整定过载电流为 20A 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：.dkxghebIk k kI=38.97A 整定短路电流为 160A 档(最低档位)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII Ud=%由于(2)2 minkI=%3UdUeSe=0403.05.103315=429.8A K=1608.42

24、9=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，过载值有倍档可选用，短路值有10 倍档可选用，变压器容量 P=100KVA(1)过载值整定：eI=3PU=5.103100=5.5A Iz=KxIeb=5.5A 整定过载电流为 10A 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：.dkxghIk k IIeb=12.38A 整定短路电流为 80A 倍档(最低档位)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1

25、.5kdKII Ud%=%(2)2 minkI=%3UdUeSe=0394.05.103100=139.56A 因此 K=8056.139=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，过载值有倍档可选用，短路值有10 倍档可选用，变压器容量 P=2315KVA(1)过载值整定：eI=3PU=5.103630=34.64A Iz=Ie=KxIeb=34.64A 整定过载电流为 40A 档 过载延时 1 档 (2)短路值整定：由于

26、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：.dkxghIk k I=60A 整定短路电流为 160A 倍档(最低档位)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 K-4 点两相短路电流即(2)2 minkI=1945A 因此 K=1601945=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，过载值有倍档可选用，短路值有10 倍档可选用，变压器容量 P=315KVA(1)过载值整定：eI=3PU=5.1033

27、15=17.32A Iz=KxIeb=17.32A 整定过载电流为 20A 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：.dkxghIk k IIeb=38.97A 整定短路电流为 160A 倍档(最低档位)(3)两相短路电流及灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII Ud%=%(2)2 minkI=%3UdUeSe=0424.05.103315=408.5A 因此 K=1605.408=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

28、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：eI=3PU=5.1034460+85.0.5.103840=+=299.58 A 根据公式：jezqdfxknkkkk5/40058.2992.19.013.1 因此过流二段整定为：7，延时取 0S。(2)

29、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：.dkxghIk k I=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 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 k-点两相短路电流即=2016A K=8002016=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

30、荷P=500kVA(1)过流二段整定：eI=3PU=5.1031000=54.99A 根据公式：jezqdfxknkkkk5/6099.542.19.013.1 因此过流二段整定为：8，延时取。(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：.dkxghIk k IIeb=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 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 k-5 点两相短路电流即=1970A K=2161970=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

31、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：eI=3PU=5.1031000=54.99A 根据公式：jezqdfxknkkkk5/3099.542.19.013.1 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：.dkxghIk k IIeb=36A 因此过流一段整定为 36，延时取。(3)两相短路电流及

32、灵敏度校验计算 (2)2 min1.5kdKII Ud%=4%(2)2 minkI=%3UdUeSe=04.05.103500=687.34A 因此 K=21634.687=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：eI=3PU=5.1032460+85.0.5.103840=189.61A 根据公式：jezqdfxknkkkk5/10061.1892.19.013.1 因此过流二段整定为：17，延时取。(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：.dkxghIk k I=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 (2)2 min1.5kdKII (2)2 minkI为图中 k-点两相短路电流即=1983A K=5001983=符合保护灵敏度要求。