第8章井下过流保护整定.docx

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第8章井下过流保护整定

第八讲井下过流保护整定

井下各种高低压配电装置中，都安装有过电流保护装置。

这些过电流保护装置能在电网发生过载和短路故障时，使断路器跳闸和发出信号，保护电网和人身安全。

过电流保护装置需要计算和调定其动作（跳闸）电流，才能在发生故障时正确跳闸。

给过电流保护装置确定一个动作（跳闸）电流，称为过电流保护装置的整定。

井下电网的所有的高低压配电装置（电磁启动器、馈电开关、高压配电箱），都必须整定过电流保护装置后，才能投入运行。

运行中要定期检查过电流保护装置的动作可靠性。

井下电网的过电流保护分为过载保护和短路保护两种。

过载保护能在电动机、变压器和电缆中的电流小幅度、长时间超过其额定电流或长时允许电流时，切断电源，防止烧坏电动机、变压器和电缆。

过载保护是长延时反时限特性。

短路保护是在发生短路时立即切断电源。

一、对电网过流保护装置的要求

1）快速性

供电系统中发生短路故障时，必须快速切除故障，以减轻故障的危害。

井下的短路保护是瞬动的。

2）选择性

供电系统发生故障时，要求保护装置只将故障部分切除，保证无故障部分继续运行。

3）灵敏性

在继电保护装置的保护范围内，不论发生故障的性质和位置如何，保护装置均应反应灵敏并保证可靠动作。

保护装置的灵敏性用灵敏度系数Kr来衡量。

4）可靠性

可靠性是指当供电系统正常运行时保护装置不应误动作，保护范围内发生故障和不正常运行状态时，保护装置能可靠动作，不应拒动。

为保证保护装置动作的可靠性应注意以下几点：

（1）正确整定保护装置的动作电流；

（2）选用技术性能先进、保护效果好的保护装置；

（3）提高安装质量，加强检查和维护。

5）后备保护

井下的电缆和变压器必须至少有两个开关保护，即必须有一个主保护和至少一个后备保护。

在图5-9中L4电缆由7号开关作主保护，5号开关作后备保护；L1电缆由2号开关作主保护，1号开关作后备保护。

从开关角度讲，5号开关的主保护区到S3短路点，后备保护区到S2、S4两个短路点；2号开关的主保护区到S1短路点，后备保护区到S3短路点。

二、井下过电流保护装置的整定

目前，煤矿井下的开关主要有三类：

矿用隔爆型电磁启动器、矿用隔爆型自动馈电开关、矿用隔爆型高压配电箱。

内装的过流保护装置均为电子型或智能型。

1.电磁启动器过电流保护装置的整定

电磁启动器通常控制一台或两台同时启动的电动机，如图5-9中的6、7号开关。

特殊情况下也可作为总开关使用（例如风电闭锁用电源开关、大型采煤机的启动器），这时应按照馈电开关的整定方法整定。

1）过载保护

电磁启动器过载保护的保护对象是电动机，动作电流为

式中：

——电磁启动器过载保护整定电流，A；

——电动机的额定电流,A。

炮采工作面刮板输送机可适当增大整定值，以避免频繁跳闸。

最大可至1.05。

若电磁启动器的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把换算成启动器额定电流的倍数。

2）短路保护

式中：

——电磁启动器过流保护的动作电流，A；

——电动机的启动电流，A；全压直接起动的电动机

=（5~7）。

有些电动机配套有电控系统，可以降低起动电流，例如上山绞车电动机、用软启动器或变频器启动的电动机、双速电动机等，启动电流可取=（2~3）。

若电磁启动器的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把换算成启动器额定电流的倍数。

3）灵敏度校验

短路保护的动作电流必须经灵敏度系数校验合格后，才能在电磁启动器上调定。

要求≥1.5。

灵敏度系数按下式计算：

式中：

——灵敏度系数；

——电磁启动器所保护电动机接线端子处的最小两相短路电流，A。

——实际调定的整定电流，A。

例5-15图5-10中S4点两相短路电流为1456A，试整定7号电磁启动器的保护装置。

解：

（1）过载保护的动作电流

=1.15×75=86A

（2）短路保护动作电流

=6×1.15×75=518A

（3）短路保护的灵敏度校验

＞1.5

校验合格

2.矿用隔爆型馈电开关过电流保护装置的整定

矿用隔爆型馈电开关通常作为配电开关控制一条线路，负荷是多台电动机。

如图5-10中1~5号开关。

1）过载保护

馈电开关过载保护的保护对象是开关前后的长电缆。

整定电流为

式中：

——馈电开关的过载保护整定值，A；

——电缆的长时允许电流，A。

若馈电开关过载保护的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把换算成启动器馈电开关额定电流的倍数。

2）短路保护

式中：

——启动电流最大的一台电动机的额定启动电流,A；

——其余电动机的额定电流之和,A。

若馈电开关短路保护的动作电流是按其额定电流的倍数标定的，则需把换算成馈电开关额定电流的倍数。

3）灵敏度校验

短路保护的动作电流必须经灵敏度系数校验合格后，才能在馈电开关上调定。

要求在主保护范围内，

≥1.5，在后备保护范围内，≥1.2。

灵敏度系数按下式计算：

式中：

——馈电开关保护范围内的最小两相短路电流，A。

例5-16已知图5-10中S4点两相短路电流为1456A，S2点两相短路电流为1250A，S3点两相短路电流为1560A，L1电缆为70mm2矿用橡胶电缆。

试整定5号自动馈电开关的保护装置。

解：

1）过载保护

查表5-2电缆的长时允许电流为215A

=215A

2）短路保护

=6×1.15×75+1.15×55=581A

3）灵敏度校验

主保护区

＞1.5

后备保护区

＞1.2

校验合格

3.矿用隔爆型高压配电箱控制一台变压器

矿用隔爆型高压配电箱过流保护的动作电流有两种标定方法。

一是按配电箱额定电流倍数标定；二是按配电箱电流互感器二次侧额定电流倍数标定。

1）动作电流按配电箱额定电流倍数标定时的整定

（1）过载保护的保护对象是变压器

式中：

——高压配电箱过载保护整定值，A；

——变压器的一次侧额定电流，A，。

（2）短路保护动作电流整定

式中：

——变压器的变压比；

——变压器二次侧启动电流最大的一台电动机的额定启动电流，A；

——变压器二次侧其余电动机的额定电流之和，A。

（3）灵敏度校验

式中——配电装置的保护范围内的最小两相短路电流，A。

要求在主保护范围内，≥1.5；在后备保护范围内，≥1.2。

2）动作电流按电流互感器二次侧额定电流倍数标定时的整定

（1）过载保护

（2）短路保护

式中—配电装置电流互感器的变流比。

（3）灵敏度校验

要求在主保护范围内，≥1.5；在后备保护范围内，≥1.2。

例5-17设例5-12中的高压配电箱额定电流为100A，高压配电箱的短路保护动作电流是按电流互感器二次侧额定电流（5A）倍数标定的，变压器低压侧负荷ΣPN=290kW，其中最大一台电动机额定功率为75kW，试整定该高压配电箱。

解：

（1）过载保护

A

（2）短路保护

根据式5-44整定动作电流

A

实际调定为互感器额定电流的2倍（10A）。

（3）校验灵敏度

从例5-12可知变压器二次侧的两相短路电流为4720A，根据式5-45

＞1.5

校验合格。

4.矿用隔爆型高压配电箱作总开关使用的过流保护整定

1）高压配电箱的动作电流按配电箱额定电流倍数标定

（1）过载保护的保护对象是长电缆，动作电流整定如下

式中：

——磁力启动器过载保护整定值，A；

——电缆的长时允许电流，A。

（2）高压配电箱作总开关使用时，控制多台变压器。

短路保护动作电流整定如下

式中：

—起动系数，取2~3；

—变压器一次侧额定电流之和，A。

（3）灵敏度校验

式中：

——高压配电箱保护范围内的最小两相短路电流，A。

如果短路点在变压器二次侧，则应进行折算。

2）高压配电箱的动作电流按电流互感器二次侧额定电流倍数标定

（1）过载保护

（2）短路保护

——配电装置电流互感器的变流比。

（3）灵敏度校验

要求在主保护范围内，≥1.5；在后备保护范围内，≥1.2。

5.熔断器的熔体额定电流的计算

有些小容量的电磁启动器采用熔断器作为短路保护装置，其熔体的额定电流按下式计算：

式中：

——熔体的额定电流，A

——电动机的额定电流，A。

短路电流倍数校验：

≥4~7

6.灵敏度校验不合格时的解决办法

（1）增大长电缆的截面，增大短路电流；

（2）增加电缆根数，减小每根电缆的负荷，减小动作电流；

（3）如果是后备保护灵敏度不够，可在长电缆的中间增设一台馈电开关，缩短开关的后备保护范围；

（4）在不会引起开关误动作的前提下，适当降低短路保护整定值；

（5）更换开关类型。

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