煤矿供电整定保护计算_图文.doc

一、电力变压器的继电保护配置 二、电力变压器的电流保护整定计算 三、 示例 【例7-1】 10/0.4KV 车间配电变压器的保护。 已知条件 变压器为S9型630KVA ,高压测额定电流为36.4A ,过负荷系数取3。最大运行方式下 变压器低压侧三项短路时,流过高压测的超瞬态电流max 32∙k I 为664.6A 。最小运行方式下变压器高压侧三相短路超瞬态电流min 31∙k I 为2750A ,低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬 态电流min 32∙k I 为565A 。最小运行方式下变压器低压侧母线单项接地稳态短路电流min 122∙k I 为8220A 对于Y ,yn0接线、14060A 对于D ,yn11接线。计算中可假定系统电源容量为无穷大,稳态短路电流等于超瞬态短路电流。 解1电力变压器的保护配置。 1 装设三个LL-11A 型过流继电器和三个变化为100/5的电流互感器TA1TA3,组成过电流保护兼作电流速断保护。 2 装设一个LL-11A 型过流继电器和一个变化为1000/5的电流互感器TA4,组成低压侧单相接地保护当仅按躲过不平衡电流整定时TA4变比应为300/5。 保护原理见下图。 配电变压器保护原理 2整定计算。 1过电流保护保护装置的动作电流 ,4.82085.04.36313.111A n K I K K K I TA r rT gh jx re K op ⨯⨯⨯ ⨯∙取9A 保护装置一次动作电流 1801 209A K n I I jx TA k op op ⨯ ∙ 保护装置的灵敏系数 5.172.2180 565 866.0866.0min 32min 22⨯ ∙∙op k op k sen I I I I K 保护装置的动作时限取0.5s 2电流速断保护保护装置的动作电流 8.4920 6.66415.1max 32A n I K K I TA k jx rel K op ⨯ ⨯∙∙ 瞬动作电流倍数电流速断保护装置动作电流与过电流保护装置动作电流之比为 54 .59 8.49,取6倍 保护装置的灵敏系数 22.26 1802750866.0866.0min 31min 21⨯⨯ ∙∙op k op k sen I I I I K 根据上述计算,装设LL-11A/10型过流继电器。 3低压侧单相接地保护利用高压侧三相式过流保护兼作单相接地保护,其灵敏系数对于Y ,yn0接线变压器 5 .116.138 .01018082203232min 122min 12 ∙op k sen I I K 故装设LL-11A/10型过流继电器,保护装置的动作时限采用0.5S 。 利用高压侧三相式过电流保护兼作低压侧单相接地保护对于D,yn11 接线变压器,其灵敏系数 5.171.138 .010180140603333min 122min 12⨯ ⨯ ⨯ ∙∙T op k op k sen n I I I I K 满足要求。 【例7-2】 35/6.3kV 降压变压器的差动保护。 已知条件 变压器为SF9-16000型16000kVA 。高压侧额定电压为35kV ,低压侧额定电压为6.3kV ,Y ,d11接线,8k U 。35kV 母线归算至平均电压37kV 的三相短路电流最大运行方式为3570A ,最小运行方式为2140A 。最小运行方式下6.3kV 母线两相短路,归算至平均电压6.3kV 的短路电流为9786A 。最小运行方式下6.3kV 母线两相短路,归算至35kV 侧的短路电流为1099A 。6.3kV 侧最大负荷电流为1000A 。 解 1差动保护配置。装设三个BCH-2型差动继电器和高压侧三个变比为600/5的电流互感器,低压侧装设三个1500/5的电流互感器。 2整定计算。 1算出变压器各侧额定电流,选出电流互感器和确定其二次回路额定电流。计算结果见表 由上表可看出,6.3kV 侧电流互感器的二次回路额定电流大于35kV 侧,因此6.3kV 侧为基本侧第I 侧。 2计算保护装置6.3kV 侧的一次动作电流按躲过最大不平衡电流条件 max ∙∆∆∆k tx rel op I f U f k K I 1.3⨯1⨯0.10.050.05⨯97862544 A 按躲过励磁涌流条件 1906 14663.13.1⨯rT op I I A 按躲过电流互感器二次回路断线条件 1300 10003.13.1max ⨯∙fh op I I A 因此,应该按躲过外部故障最大不平均电流条件,选用6.3kV 侧一次动作电流A I op 2544。 一、610kV线路的继电器保护配置 二、610kV线路的继电器保护整定计算 三、示例 【例7-3】总降压变电所引出的10kV电缆线路的保护,线路接线如上图所示。 已知条件 考虑电动机起动时的线路过负荷电流gh I 为350A 。最大运行方式下,总降压变电所母 线三相短路超瞬态电流max 31⋅k I 为5500A ,配电所母线三相短路超瞬态电流max 32 ⋅k I 为5130A ,配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流max 33 ⋅k I 为820A 。最小运行方式下,总降压变电所母线三相短路超瞬态电流min 31⋅k I 为4580A ,配电所母线三相短路超瞬态电流 min 32 ⋅k I 为4320A ,配电变压器低压侧三相短路时流过高压侧的超瞬态电流min 33⋅k I 为796A 。10kV 电网的总单相接地电容电流∑C I 为15A 。10kV 电缆线路电容电流∑C I 为1.4A 。下一级配电变压器过电流保护装置动作电流3⋅op I 为150A 。 计算中可假定系统电源容量为无穷大,稳态短路电流等于超瞬态短路电流。 解 1保护装置 1由于无时限电流速断保护不能满足灵敏系数要求,故装设三个DL-31型电流继电器、一个SS-94/22型时间继电器和三个变比为300/5的电流互感器组成带时限电流速断保护。 2装设三个DL-31型电流继电器,一个SS-94/22型时间继电器和三个变比为300/5的电流互感器组成过电流保护。 3装设零序电流互感器及与其配合的继电器组成单相接地保护,动作于信号。 2整定计算 10kv 线路保护原理 1无时限电流速断保护 保护装置的动作电流 11160 513013.1max 331⨯ ⨯⋅⋅TA k jx re K op n I K K I A 取110A 保护装置一次动作电流 66001 60110⨯ ⋅jx TA op op K n K I I A 保护装置的灵敏系数 2 601.06600 4580 866.0866.0min 31min 21⨯ ∙⋅op k op k sen I I I I K 装设DL-31/20型电流继电器。 保护装置动作时限取0.5s 。 3过电流保护按躲过过负荷电流条件计算保护装置的动作电流 2 .860 85.035012.11⨯⨯ ⨯⋅TA r gh jx re K op n K I K K I A 按与下一级配电变压器过电流保护装置的动作电流相配合条件计算保护装置的动作电流 75 .260 15011.13 ⨯ ⨯∙⋅TA op jx co K op n I K K I A 由于前者计算结果较大,故按该计算结果整定,取9A 。 保护装置一次动作电流 5401 609⨯ ⋅jx TA op op K n K I I A 保护装置的灵敏系数 在线路末端发生短路时 5.19.6540 4320 866.0866.0min 32min 22min 22⨯ ∙∙⋅op k op k op k sen I I I I I I K 在配电变压器低压侧发生短路时后备保护 2 .128.1540 796 866.0866.0min 33min 23min 23⨯ ∙∙⋅op k op k op k sen I I I I I I K 装设DL-31/10型电流继电器。 保护装置的动作时限应与配电变压器800kVA 的LL 型过电流继电器的反时限部分相配合,取1.2s 。 4单项接地保护按躲过被保护线路电容电流条件计算的保护装置动作电流 74.151⨯≥CX re op I K I A 按满足最小灵敏系数条件计算的保护装置动作电流 9.1025 .14.115--≤ ∑sen CX c op K I I I A 保护装置的动作电流取10A ,满足LJ-Φ75型零序电流互感器及DD-11/60型继电器的灵敏系数要求。 一、610kV 母线分段断路器的保护配置 二、610kV 母线分段断路器的继电保护整定计算 三、示例 【例7-4】 配电所6kV 母线分段断路器的保护。 已知条件 一段母线最大负荷包括电动机起动所引起的电流fh I 为350A 。最大运行方式下母 线三相短路超瞬态电流max 3∙k I 为5130A 。最小运行方式下母线三相短路超瞬态电流 max 3∙k I 为4320A ,相邻元件末端三相短路时,流过保护装置的三相短路超瞬态电流max 3∙k I 为7 A 。计算中可假定系统电源容量为无穷大,稳态短路电流等于超瞬态短路电流。 解 1保护配置。装设三个LL-llA 型过电流继电器和三个变比为300/5 的电流互感器组成过电流保护,过电流继电器瞬动部分解除。 6kV 母线分段断路器保护原理见图。 6kv 线路保护原理 2整定计算。过电流保护按躲过任一母线段的最大负荷电流条件,计算保护装置动作电流 9.860 85.035013.1A n K I K K I TA r fh jx rel k op ⨯⨯ ⨯∙ 取9A 。 保护装置一次动作电流 5401 609A K n I I jx TA k op op ⨯ ∙ 保护装置的灵敏系数 5 .19.6540 4320 866.0866.0 min 3min 2⨯ ∙∙op k op k sen I I I I K 2.128.1540 796 866.0min 23 min 23⨯ ∙∙op k op k sen I I I I K 装设LL-llA / 10 型过电流继电器。 保护装置的动作时限应较相邻元件的过电流保护大一时限阶段,取1.0s 。 一、610kV 电力电容器的保护配置 二、610kV 电力电容器组的继电保护整定计算 三、示例 【例7-5】10kv 、750kvar 电力电容器组的保护。 已知条件 电容器为BWF10 . 5-25 -1型单台容量25kvar ,共30 台。电容器组额定电流为43 . 3A 。最小运行方式下,电容器组端部三相短路超瞬态电流min 2∙k I 为2750A 。10kV 电网的总单相接地电容电流∑c I 为10A 。 解 1保护配置。 1装设三个DL-31 型电流继电器,一个SS-94 / 22 型时间继电器和三个变比为50 / 5 的共用电流互感器组成的短延时速断保护。 2装设三个DL-31 型电流继电器,一个SS-94 / 22 型时间继电器和三个变比为50 / 5 的共用电流互感器组成的过电流保护。 3装设一个DL-31 型电流继电器,一个SS-94 / 22 型时间继电器和三个变比为50 / 5 的共用电流互感器组成的过负荷保护。 4装设零序电流互感器及相应的继电器组成单相接地保护,动作于跳闸或动作于信号。 5装设DJ-31 / 200 型电压继电器作为过电压保护,延时动作于跳闸或动作于信号。10kV 电容器组保护原理下图。 2整定计算。 1短延时速断保护保护装置的动作电流 1192 102750 866.01 min 2A K n I K I sen TA k jx k op ⨯⨯⨯ ∙∙ 保护装置的一次动作电流 11901 10 119A K n I I jx TA k op op ⨯ ∙ 动作时限应大于电容器组合闸涌流时间t ≥0.2s 。 2过电流保护保护装置的动作电流 。 取A A n K I K K K I TA r rc gh jx rel k op 895.710 85.03.433.112.1⨯⨯⨯ ⨯∙ 保护装置的一次动作电流 801 108A K n I I jx TA k op op ⨯ ∙ 保护装置灵敏系数 5.17.2980 2750 866.0 min 2⨯ ∙op k sen I I K 动作时限应较短延时速断保护大一时限阶段s t 5.03.0≈∆ 。 3过负荷保护保护装置动作电流 6.510 85.03.4311.1A n K I K K I TA r rc jx rel k op ⨯⨯ ⨯∙,取6A 。 动作时限应较过电流保护大一时限阶段△t 0.30-0.5s 。 4 单相接地保护保护装置一次动作电流 65 .110A K I I sen c op ∑ 保护装置的动作电流大于LJ-2 型零序电流互感器及配用DD-11 /60 型接地继电器一次。 10kV 电容器组保护原理三角形接线 一、310kV电动机的继电保护配置 二、310kV电动机的继电保护整定计算 三、示例 【例7-7】传动风机用同步电动机的保护。电动机直接启动,不需要自启动,生产过程中没有过负荷的可能性。 已知条件 6kV 电动机为TD173/66-10型,2500kW, rM I 279A, st K 6.5, k X “0.154,cos r ϕ0.9, 短路比M k K .0.94 。最小运行方式下电动机接线端三相短路超瞬态电流min .3“ k I 为7330A 。 6kV 电网的总单相接地电容电流∑C I 为9.5A 。同步电动机单相接地电容电流CM I 为0.05A 。 解 1保护装置 1装设三个BCH-2型差动继电器和六个变比为400/5的电流互感器组成纵联差动保护。 2装设LJ-2型零序电流互感器和DD-11/60型接地继电器组成单相接地保护,动作于信号。 3装设一个GL-12型或LL12A/10型过流继电器和其中一个变比为400/5的电流 互感器组成失步保护。 由于系统接线中不考虑重合闸和备用电源自动投入装置,故不装设防止断电后非同步冲击的成组保护。 同步电动机保护原理见下图 2整定计算 1纵联差动保护外部三相短路时,同步电动机输出的超瞬态电流 rM r k M k I X I ⎪⎪⎭ ⎫ ⎝⎛ϕsin 95.0“ 05.1“3 2018 279436.095.0154.005 .1⨯⎪⎭ ⎫ ⎝⎛⨯A 保护装置的动作电流,按躲过外部短路时同步电动机输出的超瞬态电流条件计算为 TA m k n I jx tx rel k op fK K K L 3“.∆64 .180 201811.05.03.1⨯ ⨯⨯⨯A 按躲过电流互感器二次回路断线条件计算为 TA rM ST n K K jx tx rel k op fK K K L ∆.5.03.1⨯47 .180 279 5.611.0⨯⨯ ⨯⨯A 按躲过电流互感器二次回路断线条件计算为 TA rM n I jx rel k op K K L .53 .480 27913.1⨯ ⨯A 由于按躲过电流互感器二次回路断线条件计算的结果最大,故取4,53A 。 BCH-2型继电器的计算匝数 2.1353 .460.0 K OP C I AW W 匝 第一平衡线圈实用匝数sy ph I W ..为8匝,差动线圈实用匝数sy c W .为5匝85∙min op I st d I ∙ 即 d I ∙min op I 0.20.3n I 式中d I 差动电流,A ; min ∙op I 差动保护的最小动作电流,A ; n I 电流基准值基准值的二次额定电流,A 。 2、比率制动系数 比率制动系数 zd d zd I I K /1 式中 d I 差动电流,A ; zd I 制动电流,A 。 1zd K 是一个变量,要求在区内故障时1zd K 大于固定的整定值,保护可靠动作,而在区 外故障时1zd K 却小于固定的整定值,使保护不动作。一般1zd K 取0.30.5。 3、差动速断动作电流 差动速断保护是差动电流过电流瞬时速断保护,以加快保护在内部严重故障时的动作速度。由于微机保护的动作速度快,励磁涌流开始衰减很快,因此微机保护的差动速断整定值st d I ∙应较电磁式保护取值大。 65≥∙st d I n I 式中n I 电流基准值基准值的二次额定电流,A 。 4、二次谐波制动系数 变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量,利用差电流中二次谐波所占比例作为制动系数2zd K ,可鉴别变压器空载合闸时励磁涌流,2zd K 大于一定值就可认为是励磁涌流出现,保护不应动作。2zd K 小于一定值,同时满足比率差动动作条件,才允许保护动作。一般2zd K 取0.15、0.2、0.25或0.150.2。 5、灵敏系数 2min 2≥⋅≈ ∙op TA k I n I Ksen 式中min 2∙k I 最小运行方式下保护区内两相短路最小短路电流,A ; 1TA n 电流互感器变比; op I 差动继电器动作电流,A ,根据制动电流的大小在相应制动特性曲线上求得相 应的动作电流。 二电动机微机差动保护整定计算 1、比率制动差动保护的最小动作电流 应躲过电动机正常运行时差动回路的不平衡电流 min ∙op I 0.20.4r I 式中r I 电动机二次额定电流,A 。 2、比率制动系数 zd d zd I I K 一般4.03.0zd K 式中d I 差动电流,A ; zd I 制动电流,A 。 3、差动速断动作电流 差动速断动作电流一般取38倍额定电流的较低值,并在机端保护区内三相短路故障时有1.2的灵敏系数。