煤矿供电系统继电保护整定分析

赵 鲲

（神华宁夏煤业集团有限责任公司机电管理部，宁夏 银川 750000）

1 继电保护整定的步骤

（1）根据保护装置构成原理和供电系统运行特点，确定其整定条件及整定公式中的有关系数，并绘制供电系统图和等值电路图。

（2）按整定条件进行初步整定，按供电系统可能的最小运行方式校验灵敏度，并按照校验结果选择合适的整定值。

2 供电系统继电保护计算示例

2.1 系统概况说明

X煤矿副斜井6 kV变电所供电电源取自上级110 kV变电所6 kV母线，选用PDS系列综自保护装置，采用双回路供电；每回路导线参数为：LJG-2×185架空线路1 500 m，MYJV22-8.7/15 kV-2×3×150 mm2交联聚氯乙烯护套铠装电力电缆线路600 m（架空线路和电缆线路均采用双分裂导线）。目前，双回路电源线路采用分列运行方式。

上级变电所馈出开关柜的继电保护按照线路保护进行整定，CT比变为1 000/5，整定值为：

（1）速断35 A，折算到一次侧电流为7 000 A；

（2）过流6.75 A，折算到一次侧电流为1 350 A，t=1.1 s。

上级变电所提供的6 kV母线最大运行方式下，母线正序阻抗标么值Z*Smax=0.757 4；最小运行方式下，母线正序阻抗标么值Z*Smin=1.001 7。

选择系统基准容量为100 MVA，基准电压为6.3 kV，则基准电流为9.16 kA。

2.2 计算副斜井6 kV变电所进线开关继电保护定值

进线电源线路的阻抗参数如下：LGJ-185架空线路阻抗标么值为0.839/km；MYJV22-3×150电缆线路，r=0.144 2 Ω/km，其单位长度阻抗标么值为0.144 2×100/6.32=0.363 4[2]。于是，有电源线路的阻抗标么值为：

由此可得，副斜井6 kV变电所6 kV母线上的阻抗参数为：

则6 kV母线上的短路电流为：

2.3 计算6101#、6201#进线柜及6000#母联柜的保护定值（CT为1 500/5）

副斜井变电所主要负荷为水泵房设备、瓦斯抽放设备、空压机、主扇风机和副井绞车等，统计负荷为6 895 kW。其中，单台最大设备为主排水泵，电机功率为1 120 kW，额定电压为6 kV，额定电流为130.5 A[1]。

2.3.1 速断保护

其中，Krel为可靠系数，考虑到和上级变电所的配合，取1.1；Kc为接线系数，取1；Ki为电流互感器变比，取值300；Idmax为被保护线路末端最大三相短路电流。

速断整定取22 A，折算到一次侧为6 600 A。由于是作为6 kV母线的保护，可不进行保护范围校验。

2.3.2 过流保护

其中，Krel为可靠系数，取1.2；Kc为接线系数，取1；Kret为返回系数，取0.95；Ki为电流互感器变比，取值300；Ilm为被保护线路最大计算负荷电流，有：

过流整定取4.5 A，折算到一次侧为1 350 A。考虑与上级变电所配合，过流延时取值0.9 s。母联开关柜的过流值可按变电所负荷的2/3进行考虑，取值为3 A。

灵敏度校验：

满足要求。

2.4 计算入井一、井二回路电源柜的保护定值（CT为1 200/5）

变电所主要负荷为主排水泵和井下采掘设备，统计负荷为3 795 kW。其中，单台最大设备为主排水泵，电机功率为1 120 kW，额定电压为6 kV，额定电流为130.5 A，采用电抗器降压启动。

变电所阻抗图，如图1所示。

图1 变电所阻抗图

入井电缆为MYJV22-3*300-1620，高压电缆阻抗：

则线路末端阻抗为：

线末三相短路电流值为：

①电流速断保护整定

速断整定取23 A，折算到一次侧为5 520 A。

保护范围校验：

保护范围为全线路的37.9%，其中Ij为基准电流；Iap为整定电流（一次侧）；Zxt为大方式下线路始端系统阻抗标么值；Zxl为线路阻抗标么值。

②过电流保护整定Ilm为被保护线路最大计算负荷电流：

过流整定取4.3 A，折算到一次侧为1 032 A。过流延时取值0.7 s。

灵敏度校验：

满足要求。

2.5 计算主通风机房一、二回路电源柜的保护定值（CT为150/5）

通风机房安装2台2×200 kW的主扇及辅助设备，统计负荷为850 kW,通风机房电源电缆为MYJV22-3×50/200 m。

图2为通风机房阻抗图。

图2 通风机房阻抗图

高压电缆阻抗：

则线路末端阻抗为：

线末三相短路电流值为：

①电流速断保护整定

因该线路所带通风机房为末端负荷，均为固定设备，故可以考虑按照躲过末端设备的最大启动电流来进行整定（末端设备为2套2×200 kW的通风机和50 kW的辅助设备）：

速断整定取30 A，折算到一次侧为90 A。

②过电流保护整定

过流整定取13 A，折算到一次侧为390 A，过流延时取值0.7 s。

灵敏度校验：

满足要求。

2.6 计算副井绞车房一、二回路电源柜的保护定值（CT为150/5）

副井绞车房统计负荷为950 kW，单台最大设备电机功率为900 kW，其额定电流为112 A，辅助设备50 kW，电源电缆为MYJV22-3*70-180。

图3为阻抗图。

图3 阻抗图

高压电缆阻抗：

则线路末端阻抗为：

线末三相短路电流值为：

①电流速断保护整定：

速断整定取24 A，折算到一次侧为720 A。

灵敏度校验：

满足要求。

②过载保护整定计算：

过载保护整定值为6 A，过载时限整定为12 s。

在进行矿井供电系统整定计算时，需要统计上级变电所提供最大运行方式下或最小运行方式下供电系统母线正序阻抗标么值，绘制供电系统接线图，绘制供电系统阻抗图，建立供电系统设备参数表，建立电流、电压互感器参数表等，以便后期的计算工作。

3 结 论

供电系统的继电保护装置在不断升级换代，使得电子和微机保护装置广泛应用在高、低压供电系统中。目前，煤矿供电系统在继电保护整定方面还存在一些问题，需要不断完善，以促进我国在煤矿供电系统方面的技术进步。