繼電保護定值整定計算公式大全

繼電保護定值整定計算公式大全

1、負荷計算(移變選擇)：

S=PN

(4-1)

"COS"”,

式中Sea一一組用電設備的計算負荷，kVA；

EP具有一樣需用系數(shù)Q的一組用電設備額定功率之和，kW?

綜采工作面用電設備的需用系數(shù)除可按下式計算

:*=0.4+0.6(4-2)

式中P.X一最大一臺電動機額定功率，kW；

COS^H,?一一組用電設備的加權平均功率因數(shù)

2、高壓電纜選擇：

(1)向一臺移動變電站供電時，取變電站一次側(cè)額定電流，即

SA，xIO?

ca=—^7(4-13)

式中S,v—移動變電站額定容量，kV-A；

。地一移動變電站一次側(cè)額定電壓，V；

/皿―移動變電站一次側(cè)額定電流，A。

(2)向兩臺移動變電站供電時，最大長時負荷電流“為兩臺移動變電站一次側(cè)額定電

流之和，即

(S^,+S,)xlO3

-11V2(4-14)

~l\N\T

百UN

(3)向3臺及以上移動變電站供電時，最大長時負荷電流/恒為

/一Z-XU

(4-15)

“GU/Ksicos

式中/，。一最大長時負荷電流，A；

由移動變電站供電的各用電設備額定容量總和，kW：

。乂一移動變電站一次側(cè)額定電壓，V;

K’c一變壓器的變比；

cos/皿,、nwm一加權平均功率因數(shù)和加權平均效率。

(4)對向單臺或兩臺高壓電動機供電的電纜，一般取電動機的額定電流之和；對向一

個采區(qū)供電的電纜，應取采區(qū)最大電流；而對并列運行的電纜線路，那么應按一路故障情況

加以考慮。

3、低壓電纜主芯線截面的選擇

1)按長時最大工作電流選擇電纜主截面

(1)流過電纜的實際工作電流計算

①支線。所謂支線是指1條電纜控制1臺電動機。流過電纜的長時最大工作電流即為

電動機的額定電流。

…二年二⑷⑼

N3UNcostpEN

式中一長時最大工作電流，A；

/“,一電動機的額定電流，A；

UN—電動機的額定電壓，V；

打一電動機的額定功率，kW；

cos2v—電動機功率因數(shù)；

以一電動機的額定效率。

②干線。干線是指控制2臺及以上電動機的總電纜。

向2臺電動機供電時，長時最大工作電流，取2臺電動機額定電流之和，即

=IN1+與2(4-20)

向三臺及以上電動機供電的電纜，長時最大工作電流用下式計算

K*24x10,

(4-21)

&Ncos外,”

式中乙“一干線電纜長時最大工作電流，A；

ZR,一由干線所帶電動機額定功率之和，kW；

UN一額定電壓，V；

Ka一需用系數(shù);

cos^M,?—加權平均功率因數(shù)。

(2)電纜主截面的選擇

選擇要求KI/Q(4-22)

4、短路電流計算

①電源系統(tǒng)的電抗X?

X=Uar="=%(4-75)

“的?包"Shr

式中X“一電源系統(tǒng)電抗，Q；

U“一平均電壓，V(6kV系統(tǒng)平均電壓為6.3kV)；

/了一穩(wěn)態(tài)三相短路電流，A；

S加一井下中央變電所母線短路容量，MV-A(用式4-75計算時單位應一致)。

②6kV電纜線路的阻抗X“，

Xw^x0L(4-76)

式中/一電纜線路單位長度的電抗值，6kV~10kV電纜線路x0=0.08Q/km；

L一自井下中央變電所至綜采工作面移動變電站，流過高壓短路電流的沿途各串聯(lián)電

纜的總長度，km。

(5)短路回路的總阻抗XX

ZX=X,V+X,,(4-77)

(6)三相短路電流/了

小趨7⑷%)

(7)兩相短路電流If)

I，=-^-=立1?(4-79)

42^X2'

(8)短路容量Ss

4、過流整定

1.高壓配電裝置中過流繼電器的整定

目前使用的礦用隔爆高壓真空配電箱繼電保護裝置大多數(shù)采用電子保護裝置，局部新產(chǎn)

品采用微電腦控制及保護，其保護功能有過流保護（短路保護、過載保護）、漏電保護、過

電壓和欠電壓保護等。下面就電子保護裝置的過電流保護整定計算方法做一討論。

1）保護一臺移動變電站

（1）短路（瞬時過流）保護繼電器動作電流

移動變電站內(nèi)部及低壓側(cè)出線端發(fā)生短路故障時，應由高壓配電箱來切除。因此，動作

電流應按躲過變電站低壓側(cè)尖峰負荷電流來整定，即動作電流為

1.2**1.4

/（LM+EU）（4-85）

式中/"‘一瞬時過流繼電器動作電流，A；（短路保護，即速斷）；

—可靠性系數(shù)；

K「一變壓器的變壓比；

《一高壓配電箱電流互感器變流比；

IS,.M一起動電流最大的一臺或幾臺電動機同時起動，電動機的額定起動電流，A；

其余電氣設備額定電流之和，A。

調(diào)整繼電器過流保護整定裝置，使動作電流大于等于其計算值。

靈敏系數(shù)（靈敏度）校驗

/⑵

K,=------士------->1.5（4-86）

式中K,一保護裝置的靈敏度；

/量一移動變電站二次側(cè)出口處最小兩相短路電流，A；

KgT—變壓器組別系數(shù)，對于Y,y接線的變壓器，"I；對于Y,d接線變壓器=百。

其他參數(shù)意義同上。

（2）過載保護整定電流

隔爆型高壓配電箱過載保護裝置的動作電流，按移動變電站一次側(cè)額定電流來整定，即

(4-87)

式中S.一移動變電站額定容量，kVA；

UIN—移動變電站一次側(cè)額定電壓，kV。

2）保護幾臺移動變電站

一臺高壓配電箱控制一條高壓電纜，而這條高壓電纜又同時控制幾臺移動變電站，構(gòu)成

帶有分支負荷干線式供電方式，綜采工作面供電系統(tǒng)一般采用這種供電方式。

(1)短路保護裝置動作電流整定

短路保護裝置動作電流整定仍按式(4-85)計算，靈敏度按式(4-86)校驗。應注意，

靈敏度校驗中，/了為保護范圍末端的最小兩相短路電流，該保護范圍末端是指最遠一臺移

動變電站二次出口處最小兩相短路電流。

(2)過載保護整定電流

高壓配電箱過載保護裝置的動作電流按線路最大工作電流來整定。

>——

一&(4-88)

式中線路的最大工作電流(即為最大負荷電流La)，A:

ZSNXIO,

max?w(4-89)

-由該高壓電纜所控制的移動變電站額定容量總和，kV?A；

身壓額定電壓，V；

2.移動變電站過流保護裝置整定計算

目前煤礦井下使用的國產(chǎn)移動變電站構(gòu)造形式有兩種：①高壓負荷開關、干式變壓器、

低壓饋電開關組成移動變電站。在低壓饋電開關中裝有半導體脫扣器，作為過流保護裝置。

JJ30檢漏繼電器作為漏電保護裝置。高壓負荷開關中無過流保護裝置；②高壓真空斷路器、

干式變壓器、低壓保護箱組成移動變電站。在高壓開關箱中裝有過流保護裝置，在低壓開關

箱中裝有過流保護和漏電保護裝置。

1)移動變電站高壓開關箱中過流保護裝置的整定

(1)短路保護的整定

移動變電站內(nèi)部及低壓側(cè)出線端發(fā)生短路故障時，應由移動變電站高壓斷路器來切除。

移動變電站短路保護裝置的動作電流，應躲過低壓側(cè)尖峰負荷電流，即按式(4-85)整定，

按式(4-86)校驗。應注意，靈敏度校驗中，/3為保護范圍末端的最小兩相短路電流，該

保護范圍末端是指最遠一臺磁力起動器，動力電纜入口處最小兩相短路電流。

(2)過載保護整定

移動變電站過載保護的整定電流，取移電站一次側(cè)額定電流，即按式(4-87)計算。

2)移動變電站低壓保護箱中過流保護裝置的整定

(1)短路保護整定

按式(4-91)計算整定值，按式(4-92)校驗靈敏度。

(2)過載保護整定

移動變電站低壓保護箱中，過載保護的整定電流取所控制電動機額定電流之和乘以需用

系數(shù)。即

(4-90)

式中Z〃一所有電動機額定電流之和，A；

K*一需用系數(shù)，由具體負荷確定。

3)移動變電站低壓饋電開關過流保護裝置的整定

(1)移動變電站低壓饋電開關短路保護的整定

按式(4-91)計算整定值，按式(4-92)校驗靈敏度。

(2)過載保護的整定

過載保護的整定電流，取所控制電動機額定電流之和乘以需用系數(shù)，即按式(4-90)計

算。

3.井下低壓系統(tǒng)過流保護裝置整定(包括過電流脫扣器)

1)低壓饋電開關過流保護裝置的整定

(1)變壓器二次側(cè)總饋電開關或干線的配電開關中過電流繼電器動作電流

QNQM+YJN(4-91)

式中卻一過流保護裝置的動作電流，A；

IS,.M—被保護網(wǎng)絡中最大一臺電動機的起動電流，A；

被保護網(wǎng)絡中除最大容量的一臺電動機外，其余電動機額定電流之和，A。

保護裝置的靈敏系數(shù)要求

產(chǎn)

K,.=-^>1.5(4-92)

式中/y―被保護網(wǎng)絡末端最小兩相短路電流，Ao

(2)對于新型系列DZKD或DWKB30型饋電開關，裝有電子脫扣裝置，即過載長延時

過流保護、短路短延時(0.2~0.4s)過流保護和短路速斷保護。

過載長延時過流保護的整定范圍：(0.4~1.0)ISW,N(人”皿是開關的額定電流A),具有

反時限特性；

短路短延時過流保護的整定范圍：(3~10)IW.N；

短路速斷保護的整定范圍：8ISW.N或2。小。

過載長延時保護的動作電流整定倍數(shù)：

%b之(4-93)

式中nsh—過載長延時保護動作電流倍數(shù)；

Kde--需用系；

Z〃一被控制的所有電動機額定電流之和，A;

短路短延時保護的動作電流整定倍數(shù)：

『『LM+K&ZIN（4-94）

r

n.5。>w（4-95）

sw-N

式中1廠短路短延時動作電流計算值，A：

靈敏系數(shù)要求

/⑵

K,=——>1.5（4-96）

nslJswN

2）對于采用電子保護裝置的新型磁力起動器過電流保護裝置的整定

采用電子保護裝置的磁力起動器，生產(chǎn)廠家不同，保護裝置各異。如QCKB30系列磁力

起動器采用JLB-300型電子保護裝置；QJZ-300/U40型磁力起動器，裝有5塊電子控制保護

插件；BQD-300/1140型磁力起動器，采用ABD8型電子保護裝置；QJZ-200/1140型磁力起

動器采用JDB型電機綜合保護裝置；個別新產(chǎn)品采用微機控制保護等等。雖然保護裝置類

型不同，但是過流保護整定的要求一樣，即

（1）過載保護的整定電流要求略大于長時最大負荷電流?；蛘哒f，略小于所控制電動

機的額定電流，即

（取接近值）（4-97）

式中/孫。一過載整定電流，A；

IM.N一電動機額定電流，Ao

這樣整定的理由是，生產(chǎn)機械所配套的電動機并非按電動機的滿負荷設計，電動機的功

率略大于生產(chǎn)機械的功率。

（2）過電流速斷保護的整定電流：

（4-98）

式中/助，一速斷保護的整定電流，A；

/“w—電動機的額定起動電流，A；對鼠籠電動機，一般/,,w=（4~7）IN.M；

速斷整定電流倍數(shù)要求為過載保護的8倍或10倍，一般電子保護裝置由硬件電路的設

計來保證。即

〃0=2=8或10（4-99）

速斷保護靈敏系數(shù)要求:

(2)

K,21.5(4-100)

nshhbo

3)過熱繼電器整定

(1)過熱繼電器的動作電流整定。過熱繼電器的動作電流應略大于被保護電機的負荷

電流。

(2)過熱-過流繼電器動作電流的整定。過熱組件的動作電流整定與過熱繼電器一樣，

過電流組件的動作電流的整定同速斷保護。

4)熔斷器熔件的選擇

(1)保護1臺鼠籠型異步電動機，熔件的額定電流應躲過電動機的起動電流，即

_'SA.N(4-101)

式中〃一熔體的額定電流，A；

“w—電動機的額定起動電流，A：

K--當電動機起動時，熔體不熔化的系數(shù)，取值范圍1.8~2.5。在正常起動條件下，輕

載起動，取2.5,經(jīng)常起動或重負荷起動，取1.8~2。

由于熔體材料或電流大小的不同，熔斷器的保護特生曲線不完全一樣，因此，在考慮輕

載起動時間為6~10s,重載起動時間為15~20s的前題下，有關資料提出對不同型號的熔斷

器，采取不同的系數(shù)，見表4-17,以供使用時參考。

表4-17熔體不熔化系數(shù)

熔斷器型號熔體材熔體電流KF

料電動機輕載起電動機重輕起動

RT0銅50A及以下2.52

60-200A3.53

200A以上43

RM10鋅60A及以下2.52

80~200A32.5

200A以上3.53

RM1鋅10-350A2.52

RL1銅、銀60A及以下2.52

80^100A32.5

(2)保護多臺鼠籠電動機1專電干線的熔斷器，熔件的額定電流為

。=學"+Z〃(4-102)

式中—干線電纜供電的最大電動機額定起動電流，A；

其余電動機額定電流之和，A。

Kf—熔體不熔化系數(shù)；

(3)保護電鉆變壓器，熔體額定電流為

/+(4-103)

式中K『一變壓器的變壓比；

(4)保護照明變壓器，熔體的額定電流

,1.2~1.4y-i

/尸=-工1N(4-104)

長丁

式中Z〃一照明燈額定電流之和，Ao

(5)熔體額定電流與熔斷器額定電流的選擇

根據(jù)熔件額定電流計算值。，選取熔體的額定電流/.F，要求

底.產(chǎn)1F(4-105)

根據(jù)選定的。下，確定熔斷器的額定電流，再根據(jù)〃步與熔斷器的額定電流去校核起動

器的型號是否適宜。

(6)靈敏系數(shù)校驗

產(chǎn)

K,=^—》4或7(4-106)

r

,/N，F(xiàn)

式中/y―被保護線路末端或電動機進線端子上的最小兩相短路電流，A；

4或7—靈敏系數(shù)，對于660V電網(wǎng)，/,V.F>100A時取4,/?步W100A時取7；對

于127V電網(wǎng)取4。

如果是保護照明變壓器或電鉆變壓器時，靈敏系數(shù)要求

八2)

K——7=-4(4-107)

同7

式中/f)一變壓器二次側(cè)出線端二相短路電流，A；

K「一變壓器變比；

百一Y,d接線變壓器，二次側(cè)兩相短路電流換算到一次側(cè)的系數(shù)。

(7)熔斷器極限分斷能力的校驗

熔斷器的極限分斷電流/5產(chǎn)值見表4-18,必須滿足

/沂力/f）（4-108）

式中/3―保護范圍首端的三相短路電流，A。

表4-18熔斷器的極限分斷能力

相間短路保護整定計算原那么

第一講線路保護整定計算

1）三個電壓等級各選一條線路進展線路保護整定

2）110千伏線路最大負荷電流可根據(jù)給定條件計算，35

和10千伏線路可按300安計算。

第一節(jié)10千伏線路保護的整定計算

原那么：

電流保護具有簡單、可靠、經(jīng)濟的優(yōu)點。對35千伏及以下電網(wǎng)，通常采用

三段式電流保護加重合閘的保護方式，對復雜網(wǎng)絡或電壓等級較高網(wǎng)絡，很難滿

足選擇性、靈敏性以及速動性的要求。

整定計算：

對10千伏線路通常采用三段式電流保護即可滿足要求，實際使用時可以

根據(jù)需要采用兩段也可以采用三段保護。

根據(jù)保護整定計算原那么：

電流速斷，按照躲過本線路的末端短路最大三相短路電

流整定

Iset1=krellkmax/OTA

本式要求一次、二次的動作電流都需要計算。

注意問題：1）歸算至10千伏母線側(cè)的綜合阻抗

2）計算最大三相短路電流，

3）計算最小兩相短路電流，校核保護范圍

4）選擇線路適當長度（選一條）計算

5）動作時限。秒。

限時電流速斷，與相鄰線路一段配合整定。由于現(xiàn)在的10

千伏線路一般都是放射形線路，沒有相鄰線路，可不設本段保護

過電流保護，即電流保護第ni段，按照躲過本線路的最大

負荷電流整定

式中心1——可靠系數(shù)，一般采用1.15—1.25；

區(qū)——自起動系數(shù)，數(shù)值大于1，由網(wǎng)絡具體接線和負荷性質(zhì)確定；

Kre——電流繼電器的返回系數(shù),一般取0.85。

校核末端短路的靈敏度。

動作時限由于不需要與相鄰線路配合，可取0.5秒。防止

配變故障時保護的誤動作。

目前采用微機型保護，都配有帶低電壓閉鎖的電流保護，以

及線路重合閘。

第二節(jié)35千伏線路保護的整定計算

原那么：

對35千伏電網(wǎng)，通常采用三段式電流保護加重合閘的保護方式可以滿足要

求，但對于復雜網(wǎng)絡、環(huán)形網(wǎng)絡，很難滿足要求。

對35千伏線路，有時可能有相鄰線路，因此需要三段式保護，如果是只有

相鄰變壓器，那么限時電流速斷保護應按照躲過變壓器低壓側(cè)短路整定，時間那

么取0.5秒，但應校核本線路末端短路的靈敏度。

電流速斷，按照躲過本線路的末端短路最大三相短路電流整定

Isctl=krclIkmax/riTA

本式要求一次、二次的動作電流都需要計算。

注意問題：1）歸算至35千伏母線側(cè)的綜合阻抗

2)計算最大三相短路電流，

3)計算最小兩相短路電流，校核保護范圍

4)選擇線路適當長度（選一條）計算

5)動作時限。秒。

限時電流速斷，與相鄰線路一段配合整定。

Iset1=krelln1/HTA

如果沒有相鄰線路，按照躲開線路末端變壓器低壓側(cè)短路整

定，如果沒有相鄰變壓器參數(shù)，可設置一個5000千伏安的主變,

查其參數(shù)，計算短路電流。注意電流歸算到對應側(cè)。

IsetIrc]IiiTT/'

校驗：對電流二段，應柳證臣建路末端短路的靈敏度

如果滿足靈敏度要求，動作時限可取0.5秒

過電流保護，即電流保護第IH段，按照躲過本線路的最大

負荷電流整定

式中KK\——可靠系數(shù)，一般采用1.15—1.25；

人——自起動系數(shù)，數(shù)值大于1，由網(wǎng)絡具體接線和負荷性質(zhì)確定；

KK——電流繼電器的返回系數(shù),一般取0.85。

校核末端短路的靈敏度，以及相鄰元件短路的靈敏度（變壓器低

壓側(cè)）

動作時限由于不需要與相鄰線路或元件的后備保護配合，可

根據(jù)相鄰元件的時間取1.0-1.5秒。目前采用微機型保護，都配有帶

低電壓閉鎖的電流保護，以及線路重合閘。

第三節(jié)相間短路距離保護的整定計算原那么

一、距離保護的根本概念

電流保護具有簡單、可靠、經(jīng)濟的優(yōu)點。其缺點是對復雜電網(wǎng)，很難滿足選擇性、靈敏

性、快速性的要求，因此在復雜網(wǎng)絡中需要性能更加完善的保護裝置。距離保護反映故障點

到保護安裝處的距離而動作，由于它同時反響故障后電流的升高和電壓的降低而動作，因此

其性能比電流保護更加完善。它根本上不受系統(tǒng)運行方式變化的影響。

距離保護是反響故障點到保護安裝處的距離，并且根據(jù)故障距離的遠近確定動作時間

的一種保護裝置，當短路點距離保護安裝處較近時，保護動作時間較短；當短路點距離保護

安裝處較遠時，保護動作時間較長。

保護動作時間隨短路點位置變化的關系t=f(LQ稱為保護的時限特性。與電流保護一樣，

目前距離保護廣泛采用三段式的階梯時限特性。距離I段為無延時的速動段；II段為帶有固

定短延時的速動段，HI段作為后備保護，其時限需與相鄰下級線路的n段或in段配合。

二、整定計算原那么

圖4-1距離保護整定計算說明

以下以圖4-1為例說明距離保護的整定計算原那么

U)距離I段的整定

距離保護I段為無延時的速動段，只反響本線路的故障。整定阻抗應躲過本線路末端短

路時的測量阻抗，考慮到阻抗繼電器和電流、電壓互感器的誤差，須引入可靠系數(shù)Kre”對

斷路器2處的距離保護I段定值

Z]=以

式中LA-B——被保護線路的長度；

Z1——被保護線路單位長度的正序阻抗，c/km；

Krei——可靠系數(shù)，由于距離保護屬于欠量保護，所以可靠系數(shù)取0.8?0.85。

(2)距離n段的整定

距離保護I段只能保護線路全長的80%?85%,與電流保護一樣，需設置II段保護。整

定阻抗應與相鄰線路或變壓器保護I段配合。

1)分支系數(shù)對測量阻抗的影響

當相鄰保護之間有分支電路時，保護安裝處測量阻抗將隨分支電流的變化而變化，

因此應考慮分支系數(shù)對測量阻抗的影響，如圖線路B-C上k點短路時，斷路器2處的距離

保護測量阻抗為

Xsi+X$2+、AB

式中U*、l)R——母線A、B測量電壓；

ZA-B——線路A-B的正序阻抗：

4短路點到保護安裝處線路的正序阻抗;

Kb——分支系數(shù)。

對如下圖網(wǎng)絡，顯然K%>1,此時測量阻抗Zm2大于短路點到保護安裝處之間的線路阻

抗ZA-B+Zk，這種使測量阻抗變大的分支稱為助增分支，b稱為助增電流。假設為外汲電流

的情況，那么使得相應測量阻抗減小。

2）整定阻抗的計算

相鄰線路距離保護I段保護范圍末端短路時，保護2處的測量阻抗為

==Z.+與Z'e,=ZA一B+（Z、（4-5）

AB

按照選擇性要求，此時保護不應動作，考慮到運行方式的變化影響，分支系數(shù)應取最小

值引入可靠系數(shù)K：,距離H段的整定阻抗為

Kbmin

C<2A.B+勺而/3)(4-6)

式中心——可靠系數(shù)，與相鄰線路配合時取0.80?0.85。

假設*相鄰變壓器配合，整定計算公式為

Z"=K",（Z口+6.Z）（4-7）

setf.92relA-Bb.minTz

式中可靠系數(shù)K1取0.70?0.75,ZT為相鄰變壓器阻抗。

距離II段而整定阻抗應分別按照上述兩種情況進展計算，取其中的較小者作為整定阻

抗。

3）靈敏度的校驗

距離保護n段應能保護線路的全長，并有足夠的靈敏度，要求靈敏系數(shù)應滿足

?Z"一一，八

如果靈敏度不滿足要求，那么距離保護11段應與相鄰元件的保護II段相配合，以提

高保護動作靈敏度。

4）動作時限的整定

距離n段的動作時限，應比與之配合的相鄰元件保護動作時間高出一個時間級差At,

動作時限整定為

￥=r,<x）+Z（4-9）

式中fM—與本保護配合的相鄰元件保護I段或II段最大動作時間。

（3）’距離保護in段的整定

1）距離in段的整定阻抗

①與相鄰下級線路距離保護II或in段配合

Z，=崔:—+跖而內(nèi)）（4-10）

式中Z胃——與本保護配合的相鄰元件保護II段或in段整定阻抗。

②與相鄰下級線路或變壓器的電流、電壓保護配合

ZS,2=y"會+（皿矣.）⑷⑴

式中zmin——相鄰元件電流、電壓保護的最小保護范圍對應的阻抗值。

③躲過正常運行時的最小負荷阻抗

當線路上負荷最大（lunax）且母線電壓最低（Uumin）時，負荷阻抗最小，其值為

r