煤矿高压整定计算

一、系统概况 …………………………………………………… ３ 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 计算整定

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（电缆型号为：MYJV42-8.7/10.5KV-3*70-528 /504米），分别在地面桧树亭开关站两段母线上（桧11板在Ⅰ段母线，桧4板在Ⅱ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0.75。

2、10KV系统资料 ⑴、来集变电站主变压器 序号 1 SFSZ9-110/35/10

型号 短路 阻抗 空载功额定二率 次电流 额定电压 18.67％ 24.99KW 826.66A 110KV/10KV

计算整定

(2)井下变压器参数 编号 中央变电所1#、2# 中央变电所3#、4# 采区变电所1#、2# 采区变电所3#、4# 付井底变电所1#、KBSG-315/10 315KVA 2# (3)井下高爆开关参数 地点 型号 短路保过载整额定漏电过载零护整定定范围 范围 电流 动作延时 序时间 电零序电4.24% 10KV 2台 KBSG-315/10 315KVA 4.03% 10KV 2台 型号 容量 短路阻抗 4.2% 额定电压 10KV 数量 KBSG-500/10 500KVA 2台 KBSG-100/10 100KVA 4.25% 10KV 2台 KBSG-100/10 100KVA 3.94% 10KV 2台 压 流 中 央 变 电

PBG-501.6-10 0.2-1.4 50A 0.1-/10Y 1-43-20.55V -8A 3-20.55V -8A 3.5S 档 1-4PBG-301.6-10 0.2-1.4 300A 0.1-0/10Y

3.5S 档 计算整定

所 PBG-201.6-10 0.2-1.4 200A 0.1-0/10Y 1-43-20.55V -8A 3-20.55V -8A 3-20.55V -8A 3-20.55V -8A 3-20.55V -8A 3-20.55V -8A 3.5S 档 1-4QBGZ-41.6-10 0.2-1.4 400A 0.1-00 采 区 变 电 所 3.5S 档 1-4PJG-201.6-10 0.2-1.4 200A 0.1-0/10Y 3.5S 档 1-4PJG-101.6-10 0.2-1.4 100A 0.1-0/10Y 3.5S 档 1-4PJG-501.6-10 0.2-1.4 50A 0.1-/10Y 3.5S 档 1-4付井底PBG-101.6-10 0.2-1.4 100A 0.1-变电所 0/10Y (4)地面变压器参数

3.5S 档 短路编号 主井低压 1#、2# 副井低压 1#、2# （５）地面主井高压变电所开关柜参数 地点 主

型号 容量 阻抗 数量 S11－500／10／0.4 500KVA ４％ ２台 S11－500／10／0.4 500KVA ４％ ２台 编号 1、7、13盘 型号 WGB－134N

变比 400／5 过流一、二段调值范围 0―99A 计算整定

井 3、12盘 5、9盘 4、11盘 WGB-133N WGB－133N WGB－133N 60/5 30/5 100/5 0―99A 0―99A 0―99A 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：0.7475 最小运行方式下：0.802 （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：YJV228.7/10KV -3×240 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：YJV228.7/15KV -3×150 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：

MYJV42-3×70-10 528/504m

桧树亭中央变电所到采区变电所电缆型号：

MYJV22-3×50-10 940/856m

桧树亭中央变电所到付井底变电所电缆型号：

MYJV22-3×50-10 658/668m

桧树亭地面高压变电所到地面付井变电所电缆型号： ZRYJLV228.7/15KV -3×50 850/850m 查表参数如下：

架空线X＝0.38Ω/KM 高压电缆X=0.08Ω/KM

二、短路电流和短路容量计算

计算整定

（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I回路变压器的电抗标么值： 取最小运行方式下为：0.802

来集变电站至桧树亭开关站线路电抗的标么值： 根据公式：X=0.38?(2.1121d?XSdU2d

2?2.4)?10010.5?0.08?(0.1?0.1)?10010.52=1.57

其中式中 X-----输电线路电抗，Ω； 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：

计算整定

X2d?XSdU2d=0.08?0.528?10010.52=0.038

桧树亭中央变电所至采区变电所电缆电抗的标么值：

X3d?XSdU2d=0.08?0.94?10010.52=0.068

桧树亭中央变电所至付井底变电所电缆电抗的标么值：

X4d?XSdU2d=0.08?0.668?10010.52=0.048

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：

?5d=?SdU2d=0.08?0.85?10010.52=0.061

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

2.1、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：

?1?d=?0??1=0.802+1.57=2.372

计算整定

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：I三相短路电流：I（3）K-1d?Sd3Ud=1003?10.5IdX1?d=5.499（KA） =5.499=2.318（KA）

2.372?Id(K?1)Id?两相短路电流：I（2）K-1?I(3)k?11.15SdX1?d=2.318=2.016（KA）

1.151002.372三相短路容量: S（3）K-1?==42.16（MVA）

2.2、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：

?2?d =?0d??1d??2d=0.802+1.57+0.038=2.41

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：I三相短路电流：I（3）K-2d?Sd3Ud=1003?10.5IdX2?d=5.499（KA）

5.4992.41?Id(K?2)Id?==2.28（KA）

两相短路电流：I（2）K-2?I(3)k?21.15SdX2?d==

2.281.15100=1.983（KA） =41.49（MVA）

三相短路容量: S（3）K-2?2.412.3、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：

?3?d =?0d??1d??2d??3d=0.802+1.57+0.038+0.068=2.478

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：I

d?Sd3Ud

=1003?10.5=5.499（KA）

计算整定

三相短路电流：I（3）K-3?Id(K?3)Id?IdX3?d=5.499=2.219（KA）

2.478两相短路电流：I（2）K-3?I(3)k?31.15SdX3?d=2.219=1.93（KA）

1.15三相短路容量: S（3）K-3?=

1002.478=40.36（MVA）

2.4、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值为：

?4?d =?0d??1d??2d??3d??4d=0.802+1.57+0.038+0.048=2.458

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：I三相短路电流：I两相短路电流：I三相短路容量: S?3?K?4d?Sd3Ud=1003?10.5IdX4?d2.2371.15=5.499（KA） =

5.4992.458?Id(K?4)Id?=2.237（KA）

?2?K?4?I(3)k?41.15SdX4?d ==1.945（KA）

?3?K-4?=

1002.458=40.68（MVA）

2.5、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：

?5?d =?0d??1d??5d=0.802+1.57+0.061=2.433

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：I三相短路电流：?两相短路电流:?

(3)k?5d?Sd3Ud=1003?10.5?dX5?d=5.499（KA）

5.4992.433??d(k?5)?d? ==2.26（KA）

(2)k?5??(3)k?51.15 =

2.261.15=1.97（KA）

计算整定

三相短路容量: S

(3)k?5?SdX5?d=

1002.433=41.1（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：Iz?kxIeb

d 2）、短路值根据下列公式计算：I

?kk.kx.kgh.Ieb

3）、灵敏度校验下列公式计算：K?I(2)2kId?1.5

(2)、线路保护计算

1）、过载值计算：Iz?Ie

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。Id?kk.kx.Igh

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：K?I(2)2kminId?1.5

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。

４）、地面高压开关柜计算原则

（１）、过流一段整定：按照井下短路整定计算公式整定。

计算整定

（２）、过流二段：???kk?kxkf?kzqd??enj

（３）、效验：按照井下效验公式进行效验。 式中：

I——过负荷整定值

zId——短路保护整定值

I——变压器高压侧额定电流

ebIgh——线路最大过负荷电流

I(2)2kmin——线路末端最小两相短路电流

1，接于相电流差时取3kx——接线系数，接于相电流取

kk——可靠系数，用于电流速断保护时取

1.3或1.5。本书取1.5

（地面取１.３）

Kgh——过负荷系数，取

1.3—1.5，本书取1.5

ＮＪ——电流互感器变比

计算整定

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0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10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=2×500kVA+4×315kVA+2×100kVA+3×280Kw

(1) 过载值整定：

Ie=?P3U=24603?10.5+

8403?10.5?.0.85=135.27+54.34=189.61A

由于此变电所带280KW水泵，过载值必须大于最大启动电流

2803?10.5?.0.85?7=126.8A，故取值应为Iz=Ie=Iqe+I∑e=126.8+

（189.61-18.11）=298.3A

整定过载电流为300A 1.0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：

Id?kk.kx.Igh=1.5?1?300=450A

整定短路电流为480A 1.6倍档 (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算

计算整定

K?I(2)2kminId480?1.5 I(2)2kmin为图中k-2点两相短路电流即=1983A

K=1983=4.13>1.5 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所1#动变、2#动变，高爆开关额定电流为50A 、100A，过载值有0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10倍档可选用。 变压器容量P=500 kVA

(1) 过载值整定：

Ie=?P3U=5003?10.5=27.49A

整定过载电流为30A 0.6档 过载延时1档/30A ,0.3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：

Id?kk.kx.kgh.Ieb=1.5?1?1.5?27.49=61.85A

整定短路电流为80A 1.6档/160A，1.6档（最低档） (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 KI(2)2kmin?I(2)2kminId?1.5 Ud%=4.2%

=

Se3Ue?Ud%=

5003?10.5?4.2%=654.6A

计算整定

因此K= 654.6=4.09>1.5

160K= 654.6=8.18>1.5

80 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0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10倍档可选用。

总负荷∑P=2×315+2×100=830KVA

(1) 过载值整定：

Ie=?P3U=8303U=

8303?10.5=45.64A

Iz?Ie=45.64A

整定过载电流为0.3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： Id=Kk.Kx.Igh=1.5×1×60=90A

整定短路电流为320A 1.6档（最低档） (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 K?I(2)2kminId1930320?1.5 I(2)2kmin为图中k-3点两相短路电流即=1930A

K==6.03>1.5

符合保护灵敏度要求

5、中央变电所G5、G10高爆开关整定：

计算整定

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0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～ 10倍档可选用。 总负荷∑P=2×315=630KVA

(1) 过载值整定：

Ie =?P3U=

6303?10.5=34.6A

Iz?Ie=34.6A

整定过载电流为40A 0.2档 过载延时1档

(2) 短路值整定：

由于G5、G10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=Kk.Kx.Igh=1.5×1×40=60A

整定短路电流为320A，1.6档（最低档） (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 K?I(2)2kminId1945320?1.5 I(2)2kmin为图中k-4点两相短路电流即=1945A

K==6.08>1.5

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0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10倍档可选用，总负荷∑P=280KW Pmax=280KW

(1) 过载值整定：

计算整定

Ie=

P3Ucos?=

2803?10.5?0.85=18.11A

Iz?Ie=18.11A

整定过载电流为80A 0.2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=8×18.11=144.88A

整定短路电流为640A， 1.6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。

计算整定

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0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10倍档可选用，总负荷∑P=2×315+2×100=830KVA

(1) 过载值整定：

Ie=?P3U=8303?10.5=45.64A

Iz?Ie=45.64A

整定过载电流为60A 0.3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：

Id?kk.kx.Igh=1.5?1?60=90A

整定短路电流为320A 1.6倍档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 K?I(2)2kminId?1.5 I(2)2kmin为图中k-3点两相短路电流即=1930A

因此K=

1930320=6.03>1.5

符合保护灵敏度要求

2、采区变电所G2、G6高爆开关整定：

计算整定

G2、G6高爆开关是控制采区变电所I动变、II动变，高爆开关额定电流为100A，过载值有0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10倍档可选用，变压器容量P=315kVA

(1) 过载值整定：

Ie=?P3U=3153?10.5=17.32A Iz?kxIeb=17.32A

整定过载电流为20A 0.2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：

Id?kk.kx.kgh.Ieb=1.5?1?1.5?17.32=38.97A

整定短路电流为160A 1.6档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 K?I(2)2kminId(2)?1.5 Ud=4.03%

由于IK=

2kmin=

Se3Ue?Ud%=

3153?10.5?0.0403=429.8A

429.8160=2.69>1.5

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0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10倍档可选用，变压器容量P=100KVA

##

计算整定

(1) 过载值整定：

I?Pe==100=5.5A

3U3?10.5Iz=KxIeb=5.5A

整定过载电流为10A 0.2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：

Id?kk.kx.IghIeb=1.5?1?1.5?5.5=12.38A

整定短路电流为80A 1.6倍档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 K?I(2)2kminI?1.5 Ud%=3.94%

dI(2)2kmin=

Se=

100=139.56A

3Ue?Ud%3?10.5?0.0394因此K=139.5680=1.74>1.5

符合保护灵敏度要求

计算整定

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0.2～1.4倍档可选用，短路值有1.6～10倍档可选用，变压器容量P=2×315KVA

(1) 过载值整定：

Ie=?P3U=6303?10.5=34.64A

Iz=Ie=KxIeb=34.64A

整定过载电流为40A 0.4档 过载延时1档 (2) 短路值整定：

由于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：

Id?kk.kx.Igh =1.5?1?40=60A

整定短路电流为160A 1.6倍档(最低档位) (3) 两相短路电流及灵敏度校验计算 KI(2)2kmin?I(2)2kminId?1.5 I(2)2kmin为图中K-4点两相短路电流即

=1945A

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