继电保护定值整定计算公式大全(最新).pdf

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时间:二O二一年七月二十九日
继电呵护定值整定计算公式大全之樊仲川亿创作
时间:二O二一年七月二十九日
1、负荷计算(移变选择):
kP
SdeN(4-1)
cacos
wm
式中Sca--一组用电设备的计算负荷,kVA;
∑PN--具有相同需用系数Kde的一组用电设备额外功率之
和,kW.
综采任务面用电设备的需用系数Kde可按下式计算
P
k(4-2)
deP
N
式中Pmax--最大一台电动机额外功率,kW;
cos--一组用电设备的加权平均功率因数
wm
2、高压电缆选择:
(1)向一台移动变电站供电时,取变电站一次侧额外电流,即
S103
IIN(4-13)
ca1N3U
1N
式中S—移动变电站额外容量,kV•A;
N
U—移动变电站一次侧额外电压,V;
1N
I—移动变电站一次侧额外电流,A.
1N
(2)向两台移动变电站供电时,最大长时负荷电流I为两台移
ca
动变电站一次侧额外电流之和,即
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(SS)103
IIIN1N2(4-14)
ca1N11N23U
1N
(3)向3台及以上移动变电站供电时,最大长时负荷电流I为
ca
P103
IN(4-15)
ca3UKcos
NSCwmwm
式中I—最大长时负荷电流,A;
ca
P—由移动变电站供电的各用电设备额外容量总和,kW;
N
U—移动变电站一次侧额外电压,V;
N
K—变压器的变比;
sc
cos、ηwm—加权平均功率因数和加权平均效率.
wm
(4)对向单台或两台高压电动机供电的电缆,一般取电动机的
额外电流之和;对向一个采区供电的电缆,应取采区最大电流;而
对并列运行的电缆线路,则应按一路毛病情况加以考虑.
3、低压电缆主芯线截面的选择
1)按长时最大任务电流选择电缆主截面
(1)流过电缆的实际任务电流计算
①
长时最大任务电流即为电动机的额外电流.
P103
IIN(4-19)
caN3Ucos
NNN
式中I—长时最大任务电流,A;
ca
I—电动机的额外电流,A;
N
U—电动机的额外电压,V;
N
P—电动机的额外功率,kW;
N
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cos—电动机功率因数;
N
—电动机的额外效率.
N
②.
向2台电动机供电时,长时最大任务电流I,取2台电动机额外
ca
电流之和,即
III(4-20)
caN1N2
向三台及以上电动机供电的电缆,长时最大任务电流I,用下
ca
式计算
KP103
IdeN(4-21)
ca3Ucos
Nwm
式中I—支线电缆长时最大任务电流,A;
ca
P—由支线所带电动机额外功率之和,kW;
N
U—额外电压,V;
N
K—需用系数;
de
cos—加权平均功率因数.
wm
(2)电缆主截面的选择
选择要求KI≥I(4-22)
pca
4、短路电流计算
①电源系统的电抗X
sy
UU2U2
Xararar(4-75)
sy3I(3)3UI(3)S
sarsbr
式中X—电源系统电抗,Ω;
sy
U—平均电压,V();
ar
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I(3)—稳态三相短路电流,A;
s
S—井下中央变电所母线短路容量,MV·A(用式4-75计算时单
br
位应一致).
②6kV电缆线路的阻抗X
w
XxL(4-76)
w0
式中x—电缆线路单位长度的电抗值,6kV~10kV电缆线路
0
x=;
0
L—自井下中央变电所至综采任务面移动变电站,流过高压
短路电流的沿途各串联电缆的总长度,km.
(5)短路回路的总阻抗X
XXX(4-77)
syw
(6)三相短路电流I(3)
s
U
I(3)ar(4-78)
s3X
(7)两相短路电流I(2)
s
U3
I(2)arI(3)(4-79)
s2X2s
(8)短路容量S
s
4、过流整定

目前使用的矿用隔爆高压真空配电箱继电呵护装置大多数采
取电子呵护装置,部分新产品采取微电脑控制及呵护,其呵护功效
有过流呵护(短路呵护、过载呵护)、漏电呵护、过电压和欠电压
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论.
1)呵护一台移动变电站
(1)短路(瞬时过流)呵护继电器动作电流
移动变电站内部及低压侧出线端产生短路毛病时,应由高压配
,动作电流应按躲过变电站低压侧尖峰负荷电流
来整定,即动作电流为
~
I(II)(4-85)
sbrKKstMN
Ti
式中I—瞬时过流继电器动作电流,A;(短路呵护,即速断);
sbr
~—可靠性系数;
K—变压器的变压比;
T
K—高压配电箱电流互感器变流比;
i
I—起动电流最大的一台或几台电动机同时起动,电动机的额
stM
外起动电流,A;
I—其余电气设备额外电流之和,A.
N
调整继电器过流呵护整定装置,使动作电流大于等于其计算
值.
灵敏系数(灵敏度)校验
I(2)
Ks(4-86)
rKKKI
gTTisbr
式中K—呵护装置的灵敏度;
r
I(2)—移动变电站二次侧出口处最小两相短路电流,A;
s
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K—变压器组别系数,对于Y,y接线的变压器,K=1;对于Y,d
gTgT
接线变压器K=.
gT
(2)过载呵护整定电流
隔爆型高压配电箱过载呵护装置的动作电流,按移动变电站一
次侧额外电流来整定,即
S
IIN(4-87)
sbN3U
1N
式中S—移动变电站额外容量,kVA;
N
U—移动变电站一次侧额外电压,kV.
1N
2)呵护几台移动变电站
一台高压配电箱控制一条高压电缆,而这条高压电缆又同时控
制几台移动变电站,组成带有分支负荷支线式供电方法,综采任务
面供电系统一般采取这种供电方法.
(1)短路呵护装置动作电流整定
短路呵护装置动作电流整定仍按式(4-85)计算,灵敏度按式
(4-86),灵敏度校验中,I(2)为呵护规模末端的最小两
s
相短路电流,该呵护规模末端是指最远一台移动变电站二次出口处
最小两相短路电流.
(2)过载呵护整定电流
高压配电箱过载呵护装置的动作电流按线路最大任务电流来
整定.
1
II(4-88)
sbrKmaxw
i
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式中I—线路的最大任务电流(即为最大负荷电流Ica),A;
maxw
S103
IIN(4-89)
maxwca3U
1N
S-由该高压电缆所控制的移动变电站额外容量总和,kV•A;
N
U-高压额外电压,V;
1N

目前煤矿井下使用的国产移动变电站结构形式有两种:①高压
负荷开关、干式变压器、
电开关中装有半导体脱扣器,
;②高压真空
断路器、干式变压器、
中装有过流呵护装置,在低压开关箱中装有过流呵护和漏电呵护装
置.
1)移动变电站高压开关箱中过流呵护装置的整定
(1)短路呵护的整定
移动变电站内部及低压侧出线端产生短路毛病时,应由移动变
,应
躲过低压侧尖峰负荷电流,即按式(4-85)整定,按式(4-86)校验.
应注意,灵敏度校验中,I(2)为呵护规模末端的最小两相短路电流,
s
该呵护规模末端是指最远一台磁力起动器,动力电缆入口处最小两
相短路电流.
(2)过载呵护整定
移动变电站过载呵护的整定电流,取移电站一次侧额外电流,
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即按式(4-87)计算.
2)移动变电站低压呵护箱中过流呵护装置的整定
(1)短路呵护整定
按式(4-91)计算整定值,按式(4-92)校验灵敏度.
(2)过载呵护整定
移动变电站低压呵护箱中,过载呵护的整定电流取所控制电动

IKI(4-90)
sbdeN
式中I—所有电动机额外电流之和,A;
N
K—需用系数,由具体负荷确定.
de
3)移动变电站低压馈电开关过流呵护装置的整定
(1)移动变电站低压馈电开关短路呵护的整定
按式(4-91)计算整定值,按式(4-92)校验灵敏度.
(2)过载呵护的整定
过载呵护的整定电流,取所控制电动机额外电流之和乘以需用
系数,即按式(4-90)计算.
(包含过电流脱扣器)
1)低压馈电开关过流呵护装置的整定
(1)变压器二次侧总馈电开关或支线的配电开关中过电流继
电器动作电流
III(4-91)
sbstMN
式中I—过流呵护装置的动作电流,A;
sb
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I—被呵护网络中最大一台电动机的起动电流,A;
stM
I—被呵护网络中除最大容量的一台电动机外,其余电动机
N
额外电流之和,A.
呵护装置的灵敏系数要求
I(2)
Ks(4-92)
rI
sb
式中I(2)—被呵护网络末端最小两相短路电流,A.
s
(2)对于新型系列DZKD或DWKB30型馈电开关,装有电子脱扣
装置,即过载长延时过流呵护、短路短延时(~)过流呵护
和短路速断呵护.
过载长延时过流呵护的整定规模:(~)I(I是开关
swNswN
的额外电流A),具有反时限特性;
短路短延时过流呵护的整定规模:(3~10)I;
swN
短路速断呵护的整定规模:8I或20I.
swNswN
过载长延时呵护的动作电流整定倍数:
KI
ndeN(4-93)
sbI
swN
式中n—过载长延时呵护动作电流倍数;
sb
K—需用系;
de
I—被控制的所有电动机额外电流之和,A;
N
短路短延时呵护的动作电流整定倍数:
IIKI(4-94)
sbstMdeN
I
nsb(4-95)
sbI
swN
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式中I-短路短延时动作电流计算值,A;
sb
灵敏系数要求
I(2)
Ks(4-96)
rnI
sbswN
2)对于采取电子呵护装置的新型磁力起动器过电流呵护装置
的整定
采取电子呵护装置的磁力起动器,生产厂家不合,呵护装置各
-300型电子呵护装置;
QJZ-300/1140型磁力起动器,装有5块电子控制呵护插件;
BQD-300/1140型磁力起动器,采取ABD8型电子呵护装置;
QJZ-200/1140型磁力起动器采取JDB型电机综合呵护装置;个体
,但是过流
呵护整定的要求相同,即
(1)
说,略小于所控制电动机的额外电流,即
I≤I(取接近值)(4-97)
sb
式中I—过载整定电流,A;
sbo
I—电动机额外电流,A.

这样整定的理由是,生产机械所配套的电动机并不是按电动机
的满负荷设计,电动机的功率略大于生产机械的功率.
(2)过电流速断呵护的整定电流:
I>I(4-98)
sbsstN
式中I—速断呵护的整定电流,A;
sbs
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I—电动机的额外起动电流,A;对鼠笼电动机,一般I=(4~7)
stNstN
I;
NM
速断整定电流倍数要求为过载呵护的8倍或10倍,一般电子呵

I
nsbs=8或10(4-99)
sbI
sbo
速断呵护灵敏系数要求:
I(2)
Ks≥(4-100)
rnI
sbsbo
3)过热继电器整定
(1)
大于被呵护电机的负荷电流.
(2)过热-
整定与过热继电器相同,过电流组件的动作电流的整定同速断呵
护.
4)熔断器熔件的选择
(1)呵护1台鼠笼型异步电动机,熔件的额外电流应躲过电动
机的起动电流,即
I
Ist.N(4-101)
FK
F
式中I—熔体的额外电流,A;
F
I—电动机的额外起动电流,A;
stN
K—当电动机起动时,熔体不熔化的系数,~.
F
在正常起动条件下,轻载起动,,经常起动或重负荷起动,取
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~2.
由于熔体资料或电流大小的不合,熔断器的呵护特生曲线不完
全相同,因此,在考虑轻载起动时间为6~10s,重载起动时间为
15~20s的前题下,有关资料提出对不合型号的熔断器,采纳不合的
系数,见表4-17,以供使用时参考.
表4-17熔体不熔化系数
熔断器型号熔体资熔体电流KF
料电动机轻载起电动机重轻起动

60~
200A以上43

80~

RM1锌10~
RL1铜、
80~
(2)呵护多台鼠笼电动机供电支线的熔断器,熔件的额外电流
为
I
IstMI(4-102)
FKN
F
式中I—支线电缆供电的最大电动机额外起动电流,A;
stM
I—其余电动机额外电流之和,A.
N
K—熔体不熔化系数;
F
(3)呵护电钻变压器,熔体额外电流为
~
I(stMI)(4-103)
FKKN
TF
式中K—变压器的变压比;
T
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(4)呵护照明变压器,熔体的额外电流
~
II(4-104)
FKN
T
式中I—照明灯额外电流之和,A.
N
(5)熔体额外电流与熔断器额外电流的选择
按照熔件额外电流计算值I,选取熔体的额外电流I,要求
FNF
I≈I(4-105)
NFF
按照选定的I,确定熔断器的额外电流,再按照I与熔断器
NFNF
的额外电流去校核起动器的型号是否合适.
(6)灵敏系数校验
I(2)
Ks≥4或7(4-106)
rI
NF
式中I(2)—被呵护线路末端或电动机进线端子上的最小两相短路电
s
流,A;
4或7—灵敏系数,对于660V电网,I>100A时取
NF
4,I≤100A时取7;对于127V电网取4.
NF
如果是呵护照明变压器或电钻变压器时,灵敏系数要求
I(2)
Ks≥4(4-107)
r3K
T
式中I(2)—变压器二次侧出线端二相短路电流,A;
s
K—变压器变比;
T
3—Y,d接线变压器,二次侧两相短路电流换算到一次侧的系
数.
(7)熔断器极限分断能力的校验
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熔断器的极限分断电流I值见表4-18,必须满足
offF
I≥I(3)(4-108)
offFs
式中I(3)—呵护规模首端的三相短路电流,A.
s
表4-18熔断器的极限分断能力
相间短路呵护整定计算原则
第一讲线路呵护整定计算
1)三个电压等级各选一条线路进行线路呵护整定
2)110千伏线路最大负荷电流可按照给定条件计算,35和10
千伏线路可按300安计算.
第一节10千伏线路呵护的整定计算
原则:
电流呵护具有简单、可靠、,
通常采取
三段式电流呵护加重合闸的呵护方法,对庞杂网络或电压等级较高
网络,很难满足选择性、灵敏性以及速动性的要求.
整定计算:
对10千伏线路通常采取三段式电流呵护即可满足要求,实际使
用时可以按照需要采取两段也可以采取三段呵护.
按照呵护整定计算原则:
电流速断,依照躲过本线路的末端短路最大三相短路电流整定
Iset1=krelIkmax/nTA
本式要求一次、二次的动作电流都需要计算.
注意问题:1)归算至10千伏母线侧的综合阻抗
2)计算最大三相短路电流,
3)计算最小两相短路电流,校核呵护规模
4)选择线路适当长度(选一条)计算
5)动作时限0秒.
限时电流速断,
线路一般都是放射形线路,没有相邻线路,可不设本段呵护
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过电流呵护,即电流呵护第III段,依照躲过本线路的最大负荷
电流整定
式中Krel——可靠系数,—;
Kss——自起动系数,数值大于1,由网络具体接线和负荷性质确定;
Kre——电流继电器的前往系数,.
校核末端短路的灵敏度.
动作时限由于不需要与相邻线路配合,
变毛病时呵护的误动作.
目前采取微机型呵护,都配有带低电压闭锁的电流呵护,以及线
路重合闸.
第二节35千伏线路呵护的整定计算
原则:
对35千伏电网,通常采取三段式电流呵护加重合闸的呵护方法
可以满足要求,但对于庞杂网络、环形网络,很难满足要求.
对35千伏线路,有时可能有相邻线路,因此需要三段式呵护,如
果是只有相邻变压器,则限时电流速断呵护应依照躲过变压器低压
侧短路整定,,但应校核本线路末端短路的灵敏度.
电流速断,依照躲过本线路的末端短路最大三相短路电流整定
Iset1=krelIkmax/nTA
本式要求一次、二次的动作电流都需要计算.
注意问题:1)归算至35千伏母线侧的综合阻抗
2)计算最大三相短路电流,
3)计算最小两相短路电流,校核呵护规模
4)选择线路适当长度(选一条)计算
5)动作时限0秒.
限时电流速断,与相邻线路一段配合整定.
Iset1=krelIn1/nTA
如果没有相邻线路,依照躲开线路末端变压器低压侧短路整定,
如果没有相邻变压器参数,可设置一个5000千伏安的主变,查其参
数,.
Iset1=krelInT/nTA
校验:对电流二段,应包管本线路末端短路的灵敏度
如果满足灵敏度要求,
过电流呵护,即电流呵护第III段,依照躲过本线路的最大负荷
电流整定
时间:二O二一年七月二十九日:.
时间:二O二一年七月二十九日
式中Krel——可靠系数,—;
Kss——自起动系数,数值大于1,由网络具体接线和负荷性质确定;
Kre——电流继电器的前往系数,.
校核末端短路的灵敏度,以及相邻元件短路的灵敏度(变压器低
压侧)
动作时限由于不需要与相邻线路或元件的后备呵护配合,可
-,都配有
带低电压闭锁的电流呵护,以及线路重合闸.
第三节相间短路距离呵护的整定计算原则
一、距离呵护的基本概念
电流呵护具有简单、可靠、,
很难满足选择性、灵敏性、快速性的要求,因此在庞杂网络中需要

离而动作,由于它同时反响毛病后电流的升高和电压的降低而动作,

的影响.
距离呵护是反响毛病点到呵护装置处的距离,并且按照毛病距
离的远近确定动作时间的一种呵护装置,当短路点距离呵护装置处
较近时,呵护动作时间较短;当短路点距离呵护装置处较远时,呵护
动作时间较长.
呵护动作时间随短路点位置变更的关系t=f(Lk)称为呵护的时
,目前距离呵护广泛采取三段式的阶梯时
;II段为带有固定短延时的速
动段,III段作为后备呵护,其时限需与相邻下级线路的II段或III
段配合.
二、整定计算原则
图4-1距离呵护整定计算说明
以下以图4-1为例说明距离呵护的整定计算原则
(1)距离I段的整定
距离呵护I段为无延时的速动段,
阻抗应躲过本线路末端短路时的丈量阻抗,考虑到阻抗继电器和电
流、电压互感器的误差,须引入可靠系数Krel,对断路器2处的距
离呵护I段定值
时间:二O二一年七月二十九日:.
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ZI=KILz
-B1
(4-1)
式中LA-B——被呵护线路的长度;
z1——被呵护线路单位长度的正序阻抗,Ω/km;
KIrel——可靠系数,由于距离呵护属于欠量呵护,所以可靠
~.
(2)距离II段的整定
距离呵护I段只能呵护线路全长的80%~85%,与电流呵护一样,
.
1)分支系数对丈量阻抗的影响
当相邻呵护之间有分支电路时,呵护装置处丈量阻抗将随分支
电流的变更而变更,
因此应考虑分支系数对丈量阻抗的影响,如图线路B-C上k点短路
时,断路器2处的距离呵护丈量阻抗为
UIZ+UI
Z=A=1A-BB=Z+2Z=Z+KZ
m2IIA-BIKA-BbK
111
(4-2)
IIX+X
K=2=1+3=1+S2AB
bIIX+X+X
11S1S2AB
(4-3)
X+X
K=1+S1minAB
bminX+X+X
S2maxS1AB
(4-4)
式中U、U——母线A、B丈量电压;
AB
ZA-B——线路A-B的正序阻抗;
Zk——短路点到呵护装置处线路的正序阻抗;
Kb——分支系数.
对如图所示网络,显然Kb>1,此时丈量阻抗Zm2大于短路点到
呵护装置处之间的线路阻抗ZA-B+Zk,这种使丈量阻抗变大的分支
称为助增分支,,则Kb<1,
使得相应丈量阻抗减小.
2)整定阻抗的计算
相邻线路距离呵护I段呵护规模末端短路时,呵护2处的丈量
阻抗为
I
Z==Z+2ZI=Z+KZI
m2A--
1
(4-5)
时间:二O二一年七月二十九日:.
时间:二O二一年七月二十九日
依照选择性要求,此时呵护不该动作,考虑到运行方法的变更
影响,分支系数应取最小值K,引入可靠系数KII,距离II段的整
bminrel
定阻抗为
ZII=KII(Z+KZI)
-
(4-6)
式中KII——可靠系数,~.
rel
若与相邻变压器配合,整定计算公式为
ZII=KII(Z+KZ)
-
(4-7)
~,Z为相邻变压器阻抗.
relT
距离II段的整定阻抗应辨别依照上述两种情况进行计算,取
其中的较小者作为整定阻抗.
3)灵敏度的校验
距离呵护II段应能呵护线路的全长,并有足够的灵敏度,要求
ZII
灵敏系数应满足K=
senZ
A-B
(4-8)
如果灵敏度不满足要求,则距离呵护II段应与相邻元件的呵护
II段相配合,以提
高呵护动作灵敏度.
4)动作时限的整定
距离II段的动作时限,应比与之配合的相邻元件呵护动作时
间超出跨越一个时间级差Δt,动作时限整定为
tII=t(x)+Δt
2i
(4-9)
式中t(x)——与本呵护配合的相邻元件呵护I段或II段最大动作
i
时间.
(3)距离呵护III段的整定
1)距离III段的整定阻抗
①与相邻下级线路距离呵护II或III段配合
ZIII=KIII(Z+KZ(x))
-
(4-10)
式中Z(x)——与本呵护配合的相邻元件呵护II段或III段整定阻

抗.
②与相邻下级线路或变压器的电流、电压呵护配合
ZIII=KIII(Z+KZ)
-
时间:二O二一年七月二十九日:.
时间:二O二一年七月二十九日
(4-11)
式中Z——相邻元件电流、电压呵护的最小呵护规模对应的阻
min
抗值.
③躲过正常运行时的