发耳矿井35kV变电所保护整定计算书改1204资料.docx

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发耳矿井35kV变电所保护整定计算书改1204资料

发耳矿井继电保护整定计算书

35/10kV变电所

编制：

审核：

批准：

日期：

单位：

贵州发耳煤业有限公司

发耳矿井35/10kV变电所整定计算书

一、基准容量与资料

Sb=100MVA

K0=Ubj0=115kVIJ0=Sb/

U=100/1.732×115=0.5kA

K1=Ubj1=37kVIJ1=Sb/

U=100/1.732×37=1.56kA

K2=Ubj2=10.5kVIJ2=Sb/

U=100/1.732×10.5=5.5kA

六盘水供电局2012年4月提供杨梅110/35kV变电站35kV侧的短路阻抗标么值（系统容量为100MVA）：

杨梅110/35kV变电站（35kV侧）：

大方式=0.31974小方式=0.4167

杨梅110/35kV变电站至发耳矿井35/10kV变电所的35kV输电线路长约5km。

发耳矿井35/10kV变电所室外安装主变3台，其中1#、2#主变容量为12500kVA；3#主变容量为8000kVA。

二、发耳矿井35/10kV变电所的短路整定

系统各电抗标么值：

1）、杨梅110/35kV变电站（35kV侧）：

大方式X1=0.31974小方式X1=0.4167

2）、杨梅变至发耳矿井35kV线路：

X2=X0LSb/Ub2=0.4×5×100/372=0.1461

3）、发耳矿井35/10kV变电所12500kVA主变：

X3=Uk%Sb/Sn=0.08×100/12.5=0.64

4）、发耳矿井35/10kV变电所8000kVA主变（按最小分接计算）：

X4=Uk%Sb/Sn=0.0756×100/8=0.945

三、计算各点短路电流

发耳矿井主变35kV侧：

大方式:

Id1×=1/（X1+X2）=1/（0.31974+0.1461）=2.1467

I1〃=Id1（3）=Id1××Ij1=2.1467×1.56=3.3489kA

ich1=2.55×3.3489=8.5397kA

Ich1=1.52×3.3489=5.0903kA

Sd1=SbId1×=100×2.1467=214.67MVA

Sd1=

I1〃U=

×3.3489×37=214.61MVA

小方式:

Id1×=1/（X1+X2）=1/（0.4167+0.1461）=1.7768

I1〃=Id1（3）=Id1××Ij1=1.7768×1.56=2.7718kA

ich1=2.55×2.7718=7.0681kA

Ich1=1.52×2.7718=4.2131kA

Sd1=SbId1×=100×1.7768=177.68MVA

Sd1=

I1〃U=

×2.7718×37=177.63MVA

发耳矿主变10kV侧：

（一）、12500kVA主变

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3）=1/（0.31974+0.1461+0.64）=0.9043

I2〃=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=0.9043×5.5=4.9737kA

ich2=2.55×I2〃=2.55×4.9737=12.68kA

Ich2=1.52×I2〃=1.52×4.9737=7.56kA

Sd2=SbId2×=100×0.9043=90.43MVA

Sd2=

I2〃U=

×4.9737×10.5=90.45MVA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3）=1/（0.4167+0.1461+0.64）=0.8314

I2〃=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=0.8314×5.5=4.5727kA

ich2=2.55×I2〃=2.55×4.5727=11.66kA

Ich2=1.52×I2〃=1.52×4.5727=6.95kA

Sd2=SbId2×=100×0.8314=83.14MVA

Sd2=

I2〃U=

×4.5727×10.5=83.16MVA

（二）、8000kVA主变

大方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3）=1/（0.31974+0.1461+0.945）=0.7088

I2〃=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=0.7088×5.5=3.8984kA

ich2=2.55×I2〃=2.55×3.8984=9.9409kA

Ich2=1.52×I2〃=1.52×3.8984=5.9256kA

Sd2=SbId2×=100×0.7088=70.88MVA

Sd2=

I2〃U=

×3.8984×10.5=70.89MVA

小方式:

Id2×=1/（X1+X2+X3）=1/（0.4167+0.1461+0.945）=0.6632

I2〃=Id2（3）=I∞（3）=Id2××Ij2=0.6632×5.5=3.6476kA

ich2=2.55×I2〃=2.55×3.6476=9.3kA

Ich2=1.52×I2〃=1.52×3.6476=5.54kA

Sd2=SbId2×=100×0.6632=66.32MVA

Sd2=

I2〃U=

×3.6476×10.5=66.34MVA

四、发耳矿35/10kV变电所保护整定计算

（一）12500kVA主变保护

1、12500kVA主变后备保护

A、高后备保护

已知35kV侧母线三相短路电流：

大方式Id1（3）=3.3489kA小方式Id1（3）=2.7718kA

已知10kV侧母线三相短路电流：

大方式Id2（3）=I∞（3）=4.9737kA小方式Id2（3）=4.5727kA

10kV侧三相短路电流归算到35kV侧:

大方式Id2（3）=4973.7×10.5/37=1411.5A

小方式Id2（3）=4572.7×10.5/37=1297.6A

10kV侧最小两相短路电流归算到35kV侧:

小方式Id2

（2）=

/2×4572.7×10.5/37=

/2×1297.6=1123.7A

额定电压

35kV

10kV

12500KVA主变额定电流

12500/（

×37）=195A

12500/（

×10.5）=687A

电流互感器接线方式

三角型

星型

12500KVA主变

电流互感器计算变比

×195A/5=338/5

考虑到将来矿年产600万吨，所以选:

K=500/5=100

1500/5A=300

电流互感器

二次回路额定电流

×195/100=3.377

687/300=2.29A

因电流互感器变比为：

K=500/5=100，所以35kV侧速断整定值取：

1123.7/100=11.24

由于35kV侧电流互感器的二次回路额定电流3.377A大于10kV侧的2.29A，所以整定计算以35kV侧为基本侧。

1、计算保护装置35kV侧的动作电流：

（1）躲过变压器励磁涌流条件

Idz=Kk×Ied=1.3×195A=253.5A

（2）躲过外部故障最大不平衡电流条件

Idz=Kk（Kfz·Kfz·fj＋△U＋△f）Id（3）max

=1.3（1×1×0.1＋0.05＋0.05）×1411.5A=367A

（3）躲过电流互感器二次回路断线条件

Idz=1.3×Ied=1.3×195A=253.5A

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=367A。

2、确定线圈接法及匝数：

平衡线圈Ⅰ、Ⅱ分别接于35kV侧和10kV侧

（1）计算基本侧（35kV）侧的二次动作电流

Idzj=Kjx·Idz/K=

×367/100=6.356A

据“煤矿供电”书P146页

（2）介绍，当差动速断保护的动作电流Idz=（3.5～4.5）Ibe,即可躲过励磁涌流：

Idz=Idzj·K=6.356A×100=635.6A

Ibe3.5=3.5·Ibe=3.5×195A=682.5A

Ibe4.5=4.5·Ibe=4.5×195A=877.5A

（难以躲过励磁涌流，如不行则延时动作0.5～1秒）

3、计算最小灵敏系数

（1）按最小运行方式下10kV侧两相短路校验

Ij=

/2×4572.7A/300=0.866×4572.7/300=13.2A

继电器动作电流：

Idzj=Awo/（Wc＋WpⅡ）=60÷（8＋6）=4.286A

最小灵敏系数为：

K10min=Ij/Idzj=13.2/4.286=3.08＞2

（2）校验35kV侧的灵敏系数

按最小运行方式下10kV侧两相短路归算到35kV侧

Ij=

×1123.7A/100=19.46A

继电器动作电流：

Idzj=Awo/（Wc＋WpⅠ）=60/（8＋1）=6.667A

最小灵敏系数为：

K35min=Ij/Idzj=19.46/6.667=2.92＞2

（二）、主变35kV侧带时限过电流保护

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=1×1.2×1.3×195/0.85×100=3.58A取4A

Kjx-----接线系数

Kk-----可靠系数

Kgh-----过负荷系数

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

灵敏系数：

Km=Id2

（2）/ni·Idzj=1123.7/100/4A=2.8＞1.5

10kV侧最小两相短路电流归算到35kV侧:

Id2

（2）=

/2×4572.7×10.5/37=

/2×1179A=1123.7A

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可能是1.5秒。

主变35kV侧过负荷保护

应躲过变压器额定电流：

Idzj=Kk·Ied/Kf/ni=1.1×195A/100=2.145A取2.3A

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。

（四）、35kV母联断路器速断保护

Idzj=Id1

（2）/Km/ni=2400.4/2/100=12A取12A

Km----灵敏系数≥2

ni----电流互感器变比500/5=100

35kV母线最小两相短路电流:

Id1

（2）=

/2×2771.8A=2400.4A

断路器合闸后保护自动退出。

（五）、10kV系统保护整定

1、10kV母联断路器速断保护

12500kVA:

Idzj=Id2

（2）/Km/ni=3959.9/1.5/300=8.8A

Km----灵敏系数≥1.5

ni----电流互感器变比1500/5=300

10kV母线最小两相短路电流:

Id2

（2）=

/2×4572.7A=3959.9A

断路器合闸后保护自动退出。

8000kVA:

Idzj=Id2

（2）/Km/ni=3158.8/1.5/300=7.02A取7A

Km----灵敏系数≥1.5

ni----电流互感器变比1500/5=300

10kV母线最小两相短路电流:

Id2

（2）=

/2×3647.6A=3158.8A

断路器合闸后保护自动退出。

故10kV母联断路器速断保护整定按照8000kVA变压器运行时整定，则选取7A

为了配合馈线动作保护动作时间为0.5s。

因为12500kVA变压器比8000kVA变压器的Id（3）大，所以以8000kVA变压器为准。

2、工广10kV动力变压器回路

Sb=1250kVAL=600m（取两回路线路最长的）

X4=X0·L·Sb/Ub2=0.08×0.6×100/10.52=0.0435

大方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3+X4）=1/（0.31974+0.1461+0.945＋0.0435）=0.6876

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.6876×5.5=3.7818kA

小方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.4167+0.1461+0.945＋0.0435）=0.6446

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.6446×5.5=3.5453kA

1）、电流速断保护

保护装置的动作电流应躲过线路末端三相最大短路电流

Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×3781.8A/20=226.9A

Kjx----接线系数相上为1；相差为

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100/5=20

按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定：

Idzj=0.5·Kjx·Kk·Ik3min/ni=0.5×1×1.2×3647.6A/20=109.4A

Ik3min----被保护线路始端三相最小短路电流

按设备额定电流的8倍计算：

Idzj=8Ied/ni=8×72.17/20=28.87A

故电流速断保护定值选取28A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=

/2×3647.6/20/27.5A=5.74＞1.25

Ik3min

（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

Ied=Pe/

U=1250/10/1.732=72.17A

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=1×1.2×72.17/0.85/20=5.09A取5A

灵敏系数：

Km=Ik4min

（2）/ni·Idzj=

/2×3545.3/20/5A=30.7＞1.5

Ik3min

（2）----被保护线路末端二相最小短路电流

3、工广箱式变电站

（1）

Sb=1250kVAL=400m

X4=X0·L·Sb/Ub2=0.08×0.4km×100/10.52=0.029

大方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.31974+0.1461+0.945＋0.029）=0.6954

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.6954×5.5=3.825kA

小方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.4167+0.1461+0.945＋0.029）=0.6507

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.6507×5.5=3.579kA

已知K3最大短路容量为84MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得

出1250kVA变压器低压侧短路电流为26.9kA。

折到10kV侧为：

Ik4maxk3=26.9kA×0.4kV/10.5kV=1025A

1）、电流速断保护

Idzj=Kjx·Kk·Ik4maxk3/ni=1×1.2×1025÷30=41A取40A

Kjx----接线系数相上为1；相差为

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

ni----电流互感器变比150/5A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=

/2×3579/30/40A=2.58＞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·Ied÷Kf÷ni=1×2×72.2A/0.85/30=5.66A取5A

Ied----变压器一次额定电流

Kf----继电器返回系数，取0.85

已知K3最小短路容量为74MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得

出1250kVA变压器低压侧短路电流为26.1kA。

折到10kV侧为：

Ik4mink3=26.1kA×0.4kV/10.5kV=994A

灵敏系数：

Km=Ik4mink3

（2）/ni·Idzj=

/2×994/30/5A=5.7＞1.5～2

4、工广箱式变电站

（2）

Sb=1250kVAL=300m

X4=X0·L·Sb/Ub2=0.08×0.3km×100/10.52=0.022

大方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.31974+0.1461+0.945＋0.022）=0.698

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.698×5.5=3.839kA

小方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.4167+0.1461+0.945＋0.022）=0.654

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.654×5.5=3.597kA

已知K3最大短路容量为84.5MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得出1250kVA变压器低压侧短路电流为26.9kA。

折到10kV侧为：

Ik4maxk3=26.9kA×0.4kV/10.5kV=1025A

1）、电流速断保护

Idzj=Kjx·Kk·Ik4maxk3/ni=1×1.2×1025/30=41A取40A

Kjx----接线系数相上为1；相差为

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

ni----电流互感器变比150/5A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=

/2×3597/30/40A=2.59＞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·Ied/Kf·ni=1×2×72.2A÷0.85÷30=5.66A取5A

Ied----变压器一次额定电流

Kf----继电器返回系数，取0.85

已知K3最小短路容量为74.3MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得

出1250kVA变压器低压侧短路电流为26.1kA。

折到10kV侧为：

Ik4mink3=26.1kA×0.4kV/10.5kV=994A

灵敏系数：

Km=Ik4mink3

（2）/ni·Idzj=

/2×994/30/5A=5.7＞1.5～2

5、35/10kV变电所附设动力变压器

Sb=630kVAL=50m

X4=X0·L·Sb/Ub2=0.08×0.05km×100/10.52=0.0036

大方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.31974+0.1461+0.945＋0.0036）=0.707

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.707×5.5=3.889kA

小方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.4167+0.1461+0.945＋0.0036）=0.662

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.662×5.5=3.641kA

已知K3最大短路容量为86MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得

出630kVA变压器低压侧短路电流为16.1kA。

折到10kV侧为：

Ik4maxk3=16.1kA×0.4kV/10.5kV=613A

1）、电流速断保护

Idzj=Kjx·Kk·Ik4maxk3/ni=1×1.2×613/15=49A取45A

Kjx----接线系数相上为1；相差为

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=

÷2×3641/15/45A=4.67＞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·Ied/Kf/ni=1×2×36.4A÷0.85÷15=5.7A取5.5A

Ied----变压器一次额定电流

Kf----继电器返回系数，取0.85

已知K3最小短路容量为75MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得

出630kVA变压器低压侧短路电流为14.82kA。

折到10kV侧为：

Ik4mink3=14.82kA×0.4kV/10.5kV=564A

灵敏系数：

Km=Ik4mink3

（2）/ni·Idzj=

/2×564/15/5.5A=5.9＞1.5～2

6、动筛车间动力变压器

Sb=500kVAL=350m

X4=X0·L·Sb/Ub2=0.08×0.35km×100/10.52=0.025

大方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.31974+0.1461+0.945＋0.025）=0.696

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.696×5.5=3.828kA

小方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.4167+0.1461+0.945＋0.025）=0.652

I3〃=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.652×5.5=3.586kA

已知K3最大短路容量为85MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得

出500kVA变压器低压侧短路电流为14.8kA。

折到10kV侧为：

Ik4maxk3=14.8kA×0.4kV/10.5kV=564A

1）、电流速断保护

Idzj=Kjx·Kk·Ik4maxk3/ni=1×1.2×564/10=67.7A取67A

Kjx----接线系数相上为1；相差为

Kk----可靠系数DL取1.2；GL取1.4

ni----电流互感器变比50/5A

灵敏系数：

Km=Ik3min

（2）/ni·Idzj=

/2×3586/10/67A=4.6＞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·Ied/Kf/ni=1×2×29A/0.85/10=6.82A取6.5A

Ied----变压器一次额定电流

Kf----继电器返回系数，取0.85

已知K3最小短路容量为75MVA，从“工业与民用配电设计手册”P123可得

出500kVA变压器低压侧短路电流为14.59kA。

折到10kV侧为：

Ik4mink3=14.59kA×0.4kV/10.5kV=556A

灵敏系数：

Km=Ik4mink3

（2）/ni·Idzj=

/2×556/10/6.5A=7.4＞1.5～2

7、电力电容器

Q=3×300=900kvarL=40m

X4=X0·L·Sb/Ub2=0.08×0.04km×100/10.52=0.0029

大方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.31974+0.1461+0.945＋0.0029）=0.707

I3″=Id3（3）=I∞（3）=Id3××Ij2=0.707×5.5=3.889kA

小方式:

Id3×=1/（X1+X2+X3＋X4）=1/（0.4167+0.1461+0.945＋0.0029）=0.662

I3″=Id3（3）=I∞（3）=I