煤礦供電系統(tǒng)繼電保護整定分析

趙 鯤

（神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司機電管理部，寧夏 銀川 750000）

1 繼電保護整定的步驟

（1）根據(jù)保護裝置構(gòu)成原理和供電系統(tǒng)運行特點，確定其整定條件及整定公式中的有關(guān)系數(shù)，并繪制供電系統(tǒng)圖和等值電路圖。

（2）按整定條件進行初步整定，按供電系統(tǒng)可能的最小運行方式校驗靈敏度，并按照校驗結(jié)果選擇合適的整定值。

2 供電系統(tǒng)繼電保護計算示例

2.1 系統(tǒng)概況說明

X煤礦副斜井6 kV變電所供電電源取自上級110 kV變電所6 kV母線，選用PDS系列綜自保護裝置，采用雙回路供電；每回路導線參數(shù)為：LJG-2×185架空線路1 500 m，MYJV22-8.7/15 kV-2×3×150 mm2交聯(lián)聚氯乙烯護套鎧裝電力電纜線路600 m（架空線路和電纜線路均采用雙分裂導線）。目前，雙回路電源線路采用分列運行方式。

上級變電所饋出開關(guān)柜的繼電保護按照線路保護進行整定，CT比變?yōu)? 000/5，整定值為：

（1）速斷35 A，折算到一次側(cè)電流為7 000 A；

（2）過流6.75 A，折算到一次側(cè)電流為1 350 A，t=1.1 s。

上級變電所提供的6 kV母線最大運行方式下，母線正序阻抗標么值Z*Smax=0.757 4；最小運行方式下，母線正序阻抗標么值Z*Smin=1.001 7。

選擇系統(tǒng)基準容量為100 MVA，基準電壓為6.3 kV，則基準電流為9.16 kA。

2.2 計算副斜井6 kV變電所進線開關(guān)繼電保護定值

進線電源線路的阻抗參數(shù)如下：LGJ-185架空線路阻抗標么值為0.839/km；MYJV22-3×150電纜線路，r=0.144 2 Ω/km，其單位長度阻抗標么值為0.144 2×100/6.32=0.363 4[2]。于是，有電源線路的阻抗標么值為：

由此可得，副斜井6 kV變電所6 kV母線上的阻抗參數(shù)為：

則6 kV母線上的短路電流為：

2.3 計算6101#、6201#進線柜及6000#母聯(lián)柜的保護定值（CT為1 500/5）

副斜井變電所主要負荷為水泵房設(shè)備、瓦斯抽放設(shè)備、空壓機、主扇風機和副井絞車等，統(tǒng)計負荷為6 895 kW。其中，單臺最大設(shè)備為主排水泵，電機功率為1 120 kW，額定電壓為6 kV，額定電流為130.5 A[1]。

2.3.1 速斷保護

其中，Krel為可靠系數(shù)，考慮到和上級變電所的配合，取1.1；Kc為接線系數(shù)，取1；Ki為電流互感器變比，取值300；Idmax為被保護線路末端最大三相短路電流。

速斷整定取22 A，折算到一次側(cè)為6 600 A。由于是作為6 kV母線的保護，可不進行保護范圍校驗。

2.3.2 過流保護

其中，Krel為可靠系數(shù)，取1.2；Kc為接線系數(shù)，取1；Kret為返回系數(shù)，取0.95；Ki為電流互感器變比，取值300；Ilm為被保護線路最大計算負荷電流，有：

過流整定取4.5 A，折算到一次側(cè)為1 350 A。考慮與上級變電所配合，過流延時取值0.9 s。母聯(lián)開關(guān)柜的過流值可按變電所負荷的2/3進行考慮，取值為3 A。

靈敏度校驗：

滿足要求。

2.4 計算入井一、井二回路電源柜的保護定值（CT為1 200/5）

變電所主要負荷為主排水泵和井下采掘設(shè)備，統(tǒng)計負荷為3 795 kW。其中，單臺最大設(shè)備為主排水泵，電機功率為1 120 kW，額定電壓為6 kV，額定電流為130.5 A，采用電抗器降壓啟動。

變電所阻抗圖，如圖1所示。

圖1 變電所阻抗圖

入井電纜為MYJV22-3*300-1620，高壓電纜阻抗：

則線路末端阻抗為：

線末三相短路電流值為：

①電流速斷保護整定

速斷整定取23 A，折算到一次側(cè)為5 520 A。

保護范圍校驗：

保護范圍為全線路的37.9%，其中Ij為基準電流；Iap為整定電流（一次側(cè)）；Zxt為大方式下線路始端系統(tǒng)阻抗標么值；Zxl為線路阻抗標么值。

②過電流保護整定Ilm為被保護線路最大計算負荷電流：

過流整定取4.3 A，折算到一次側(cè)為1 032 A。過流延時取值0.7 s。

靈敏度校驗：

滿足要求。

2.5 計算主通風機房一、二回路電源柜的保護定值（CT為150/5）

通風機房安裝2臺2×200 kW的主扇及輔助設(shè)備，統(tǒng)計負荷為850 kW,通風機房電源電纜為MYJV22-3×50/200 m。

圖2為通風機房阻抗圖。

圖2 通風機房阻抗圖

高壓電纜阻抗：

則線路末端阻抗為：

線末三相短路電流值為：

①電流速斷保護整定

因該線路所帶通風機房為末端負荷，均為固定設(shè)備，故可以考慮按照躲過末端設(shè)備的最大啟動電流來進行整定（末端設(shè)備為2套2×200 kW的通風機和50 kW的輔助設(shè)備）：

速斷整定取30 A，折算到一次側(cè)為90 A。

②過電流保護整定

過流整定取13 A，折算到一次側(cè)為390 A，過流延時取值0.7 s。

靈敏度校驗：

滿足要求。

2.6 計算副井絞車房一、二回路電源柜的保護定值（CT為150/5）

副井絞車房統(tǒng)計負荷為950 kW，單臺最大設(shè)備電機功率為900 kW，其額定電流為112 A，輔助設(shè)備50 kW，電源電纜為MYJV22-3*70-180。

圖3為阻抗圖。

圖3 阻抗圖

高壓電纜阻抗：

則線路末端阻抗為：

線末三相短路電流值為：

①電流速斷保護整定：

速斷整定取24 A，折算到一次側(cè)為720 A。

靈敏度校驗：

滿足要求。

②過載保護整定計算：

過載保護整定值為6 A，過載時限整定為12 s。

在進行礦井供電系統(tǒng)整定計算時，需要統(tǒng)計上級變電所提供最大運行方式下或最小運行方式下供電系統(tǒng)母線正序阻抗標么值，繪制供電系統(tǒng)接線圖，繪制供電系統(tǒng)阻抗圖，建立供電系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)表，建立電流、電壓互感器參數(shù)表等，以便后期的計算工作。

3 結(jié) 論

供電系統(tǒng)的繼電保護裝置在不斷升級換代，使得電子和微機保護裝置廣泛應用在高、低壓供電系統(tǒng)中。目前，煤礦供電系統(tǒng)在繼電保護整定方面還存在一些問題，需要不斷完善，以促進我國在煤礦供電系統(tǒng)方面的技術(shù)進步。