高爆整定计算
高爆整定计算
河西副斜井变电所各台高爆的保护整定计算：河西副斜井变电所各台高爆的保护整定计算：
（１）各台高爆的速断保护整定：
当按倍数取值设定时，按公式：nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe 进行整定: 式中：
I′Qe ------ 为该系统线路上所带的最大一台电动机的额定启动电流，A。
I (3)---- 低压侧最远点处三相短路电流换算至高压侧后的三相短路电流（A）。
按电压1140V，线路最远点，电缆截面70ｍｍ，线路最长1500ｍ计算。
查表得，I(3)=1.15KI(2)=1.15×0.114×1121=146.963A
K-----低压侧最远点处三相短路电流换算至高压侧时的换算系数，对于1140V 电压等级为：
K=0.114; 2 I(2)------ 低压侧最远点处的两相短路电流值（A）,
查表得：70ｍｍ电缆，长度 1500 ｍ，由 1000KVA/10/1.14 移变供出后的I(2)=1121A。当按电流取值设定时，按公式：Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj 进行整定。则有：１＃高爆、2＃高爆的速断整定为： nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×146.963/400=0.514 取nk=0.6 Ik=(1.2～ 1.4)I(3)/Kj=1.4×146.963/80=2.57A 3＃高爆的速断整定为：取 Ik=3A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×146.963/50=4.115 取nk=5 Ik=(1.2～ 1.4)I(3)/Kj=1.4×146.963/10=20.575A 5＃高爆的速断整定为：取 Ik=21A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×146.963/50=4.115 取nk=5 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×146.963/10=20.575A 7＃高爆的速断整定为：取 Ik=21A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×146.963/200=1.029 取nk=1 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×146.963/40=5.144A 取 Ik=6A 8＃高爆的速断整定为： nk=(1.2～1.4)I(2)/ I′QeKｍ=1.4×127.79/400×2=0.22 取 nk=0.22 Ik=(1.2～1.4)I(2)/KjKｍ=1.4×127.79/80×2=1.12A 式中：取 Ik=1.12A I(2)---为线路上最小两相短路电流（A）； Kｍ---灵敏度系数，取 Kｍ=2 6＃高爆的速断整定为： nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×146.963/200=1.03 取 nk=1 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×146.963/40=5.14A 4＃高爆的速断整定为：取 Ik=5A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×146.963/50=4.115 取nk=5 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×146.963/10=20.575A 9#高爆的速断整定为：取 Ik=21A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×146.963/50=4.115 取nk=5 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×146.963/10=20.575A （2）各台高爆过载电流的整定计算：取 Ik=21A 当按倍数取值设定时，按公式：nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge 进行整定: 式中：Ｋｅ――为接线系数，取Ｋｅ=1 KX---需用系数，取 KX=0.65 ∑Ie′-----为该系统线路上所带的其余电动机的额定电流之和，安。 Ige----高爆装置内电流互感器一次侧的额定电流。 Kret----返回系数，取 0.85 当按二次额定电流取值整定时，按公式：Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretKj 进行整定: 式中：Kj----高爆内电流互感器变比。１＃高爆、2＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝730KW, I′Qe=7×730/√３×10×0.85=347.09A ∑Pe=5746.7KW 0.85=253.72A ∑Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３×10×0.85＝0.65×5746.7/√３×10× nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge＝1.4×
1×(347.09+285.9)/0.85×400=2.47 取 nａ＝3 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′ Qe+KX ∑ Ie ′ ) ／ KretKj=1.4 × 1 × (347.09+285.9)/ 0.85 × 80=12.36A 取Ｉａ＝13A 3＃高爆备用 5＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝730kw, I′Qe=7×730/√３×10×0.85=347.019A ∑ Pe=850KW 0.85=37.52A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 850/ √３× 10 ×nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge＝1.4×1×(347.019+37.52)/0.85×400=1.58 取 nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretKj=1.4 × 1 ×(347.019+69.759)/0.85 ×80=7.9A 取Ｉａ＝8A 7＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝185kw, I′Qe=7×185/√３×10×0.85=87.96A ∑Pe=495.9KW 0.85=21.89A ∑Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝0.65× 495.9/ √３× 10× nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge＝1.4×1×(87.96+21.89)/0.85×100=1.8 取 nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 × (87.96+21.89)/0.85 × 20=9.04A 取Ｉａ＝9A 8＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝800kw, I′Qe=7×800/√３×10×0.85=380.38A ∑Pe=1020KW 0.85=45.03A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 ×0.85 ＝ 0.65 × 1020/ √３× 10 × nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge＝1.4×1×(380.38+45.03)/0.85×300=2.3 取 nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 ×(380.38+45.03)/0.85 × 60=11.67A 取Ｉａ＝11A 10＃高爆的过载整定： 10#高爆为联络高爆，其整定值如下：Ｐｅ1＝730kw, I′Qe=7×730/√３×10×0.85=347.9A ∑Pe=3934.9KW 0.85=173.73A ∑Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３×10×0.85＝0.65×3934.9/√３×10× n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX ∑Ie′) ／KretIge＝1.4×1×(347.9+173.73)/0.85×200=4.27 取nａ＝4 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′ Qe+KX ∑ Ie ′ ) ／ KretKj=1.4 ×1 × (347.9+173.73)/0.85 × 40=21.44A 取Ｉａ＝21A 6＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝55kw, I′Qe=7×55/√３×10×0.85=26.15A ∑ Pe=604KW 0.85=26.66A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 604/ √３× 10 × n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝1.4×1×(26.15+26.66)/0.85×200=.43 取 nａ＝0.4 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 ×(26.15+26.66)/0.85 × 40=2.17A 取Ｉａ＝2A 4＃高爆备用 9＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝730kw, I′Qe=7×730/√３×10×0.85=347.09A ∑ Pe=1150KW 0.85=50.77A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 1150/ √３× 10 × n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX ∑Ie′) ／KretIge＝1.4×1×(347.09+50.77)/0.85×300=2.18 取 nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 ×(347.09+50.77)/0.85 × 6010.92A 取Ｉａ＝11A 11＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝55kw, I′Qe=7×55/√３×10×0.85=26.15A ∑ Pe=469KW 0.85=20.70A ∑Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 469/ √３× 10 × n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝1.4×1×(26.15+20.70)/0.85×50=1.54 取 nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretKj=1.4×1×(26.15+20.70)/0.85×10=7.7A 取Ｉａ＝8A （3）各台高爆过载定值的延时整定：按公式：ts2=t1+t2+0.1≤ts1 进行整定：
式中： ts2-----本台高爆的过载延时时间整定值（s）； t1------该线路中最大一台电动机的启动时间（s），一般，t1=0.25～5.5s； t2------高爆机构分闸的固有时间（s）一般，t2=0.15s； 0.1------综保动作时间（s）； ts1------上一级高爆（或开关柜）的过载延时时间整定值（s）。由于在电子保护器的设计制造中，对于过载动作时间与过载电流值设计为具有反时限特性，为此，其调定后的过载时间整定值与实际的过载时间定值将不同，在调定延时时间档位并确定过载倍数后，其实际的过载延时时间值便以确定。则，1#高爆的延时整定值为：ts2=t1+t2+0.1=3+0.15+0.1=3.25s 取 ts2=4s 2＃高爆：过流延时整定：ts2=4s 3＃高爆：过流延时整定：ts2＝3S 5＃高爆：过流延时整定：ts2＝3S 7＃高爆：过流延时整定：ts2＝2S 8＃高爆：过流延时整定：ts2＝4S 6＃高爆：过流延时整定：ts2＝2S 4＃高爆：过流延时整定：ts2＝2S 9＃高爆：过流延时整定：ts2＝2S ,则有，（4）各台高爆的漏电时间整定：１＃高爆、取ｔ1=0.6s； 2＃高爆：取ｔ2=0.6s； 3＃高爆：取ｔ3=0.5s 5＃高爆：取ｔ5=0.5s 7＃高爆：取ｔ7=0.5s 8＃高爆：取ｔ8=0.6s 6＃高爆：取ｔ6=0.5s 4＃高爆：取ｔ4=0.5s 9＃高爆：取 t＝0.5S 河西西一变电所各台高爆的保护整定计算：河西西一变电所各台高爆的保护整定计算：（１）各台高爆的速断保护整定：当按倍数取值设定时，按公式：nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe 进行整定: 式中： I′Qe ------ 为高爆内电流互感器一次侧的额定电流，安。 I(3)---- 低压侧最远点处三相短路电流换算至高压侧后的三相短路电流（A）。按电压 2 2 1140V ，线路最远点，电缆截面 70 ｍｍ --800 ｍ、 50 ｍｍ—200 ｍ计算。查表得， I(3)=1.15KI(2)=1.15×0.114×1529=200.452A K-----低压侧最远点处三相短路电流换算至高压侧时的换算系数，对于 1140V 电压等级为：K=0.114; 2 I(2)------ 低压侧最远点处的两相短路电流值（A）,查表得：70ｍｍ电缆，长度 1500 ｍ，由 1000KVA/10/1.14 移变供出后的 I(2)=1529A。当按电流取值设定时，按公式：Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj 进行整定。则有：１＃高爆、2＃高爆的速断整定为： nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×1.744×1000/400=6.104 取nk=6 Ik=(1.2～ 1.4)I(3)/Kj=1.4× 1.744×1000/80=30.52A 3＃、6#高爆的速断整定为：取 Ik=31A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×1.744×1000/50=48.832 取 nk=48 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×1.744×1000/10=244.16A 5＃高爆的速断整定为：取Ik=244A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/400=0.702 取nk=0.7 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/80=3.508A 7＃高爆的速断整定为：取Ik=4A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/200=1.403 取nk=2 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/40=7.02A 9＃高爆的速断整定为：取Ik=7A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/50=5.613 取nk=6 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/10=28.06A 11＃高爆的速断整定为：取 Ik=28A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/50=5.613 取nk=6 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/10=28.06A 13＃高爆的速断整定为：取 Ik=28A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/50=5.613 取nk=6 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/10=28.06A 16＃高爆的速断整定为：取 Ik=28A nk=(1.2～1.4)I(2)/ I′QeKｍ=1.4×1.52×1000/400×2=2.66 取nk=3 Ik=(1.2～1.4)I(2)/KjKｍ=1.4×1.52×1000/80×2=13.3A 14＃高爆的速断整定为：取 Ik=14A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/400=0.702 取nk=0.7 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/80=3.508A 12＃高爆的速断整定
为：取 Ik=4A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/50=5.613 取 nk=6 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/10=28.06A 10＃高爆的速断整定为：取Ik=28A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/200=1.403 取nk=2 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/40=7.02A 8＃高爆的速断整定为：取Ik=7A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/50=5.613 取 nk=6 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/10=28.06A 4＃高爆的速断整定为：取Ik=28A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×200.452/50=5.613 取nk=6 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×200.452/10=28.06A （2）各台高爆过载电流的整定计算：取Ik=28A 当按倍数取值设定时，按公式：nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge 进行整定: 式中：Ｋｅ――为接线系数，取Ｋｅ=1 KX---需用系数，取 KX=0.65 ∑Ie′-----为该系统线路上所带的其余电动机的额定电流之和，安。 Ige----高爆装置内电流互感器一次侧的额定电流。 Kret----返回系数，取 0.85 当按二次额定电流取值整定时，按公式：Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／ KretKj 进行整定: 式中：Kj----高爆内电流互感器变比。１＃高爆、2＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝730KW, I′Qe=7×730/√３×10×0.85=347.1A ∑Pe=5331.5KW 0.85=235.4A ∑Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３×10×0.85＝0.65×5331.5/√３×10× n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝1.4×1×(347.1+235.4)/0.85×400=2.4 取 nａ＝3 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretKj=1.4×1×(347.1+235.4)/ 0.85×80=12A 取Ｉａ＝12A 时间定值取：T=4s 3＃高爆、6＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝280KW, I′Qe=7×280/√３×10×0.85=133.134A ∑Pe=1400KW 0.85=61.812A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 1400/ √３× 10 × n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′ Qe+KX ∑Ie ′ ) ／ KretIge ＝ 1.4 × 1 × (133.134+61.812)/0.85 × 50=6.422 取 nａ＝7 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretKj=1.4×1×(133.134+61.812)/ 0.85× 40=32.11A 取Ｉａ＝33A 时间定值取：T=3s 5＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝400KW, I′Qe=7×400/√３×10×0.85=190.2A ∑Pe=250KW 0.85=11.04A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 250/ √３× 10 × n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝1.4×1×(190.2+11.04)/0.85×400=0.83 取 nａ＝0.9 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′ Qe+KX ∑ Ie ′ ) ／ KretKj=1.4 ×1 × (190.2+11.04)/ 0.85 × 80=4.14A 取Ｉａ＝5A 时间定值取：T=2s 7＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝KW, I′Qe=7×0/√３×10×0.85=0A ∑Pe=KW ∑Ie′＝ＫX∑Ｐｅ／√３×10×0.85＝0/√３×10×0.85=0A 取 nａ＝0 nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge＝1.4×1×(+)/0.85×200=0 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX ∑Ie′) ／KretKj=1.4×1×(+)/ 0.85×40=0A ＝0A 取Ｉａ时间定值取：T=0s 9＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝90KW, I′Qe=7×90/√３×10×0.85=42.8A ∑ Pe=180KW 0.85=7.95A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 180/ √３× 10 × n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX ∑Ie′) ／KretIge ＝ 1.4 ×1 ×(42.8+7.95)/0.85 × 50=1.67 取 nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretKj=1.4×1×(42.8+7.95)/ 0.85×10=8.36A 取Ｉａ＝9A 时间定值取：T=2s 16＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝400KW, I′Qe=7×400/√３×10×0.85=190.2A ∑ Pe=2200KW 0.85=97.134A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√
３× 10 × 0.85 ＝ 0.65 × 2200/ √３× 10 × nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge＝1.4×1×(190.2+97.134)/0.85×400=1.183 取nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 × (190.2+97.134)/ 0.85 × 80=5.92A 取Ｉａ＝6A 时间定值取：T=3s 12＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝125KW, I′Qe=7×125/√３×10×0.85=59.43A ∑Pe=362KW ∑Ie′＝ＫX∑Ｐｅ／√３×10×0.85＝0.65×362/√３×10×0.85=16A n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝ 1.4 ×1 ×(59.43+16)/0.85× 50=2.484 取 nａ＝3 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 ×(59.43+16)/ 0.85 × 10=12.421A 取Ｉａ＝13A 时间定值取：T=2s 10＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝730KW, I′Qe=7×730/√３×10×0.85=347.1A ∑Pe=1620KW 0.85=71.53A ∑ Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 ×0.85 ＝ 0.65 × 1620/ √３× 10 × n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝1.4×1×(347.1+71.53)/0.85×200=3.45 取 n ａ＝4 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 × (347.1+71.53)/ 0.85 × 40=17.24A 取Ｉａ＝18A 时间定值取：T=3s 8＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝250KW, I′Qe=7×250/√３×10×0.85=118.87A ∑Pe=444.5KW 0.85=19.63A ∑Ie ′＝Ｋ X ∑Ｐｅ／√３× 10 × 0.85 ＝0.65× 444.5/ √３× 10× n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝1.4×1×(118.87+19.63)/0.85×50=4.56 取 nａ＝5 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′ Qe+KX ∑ Ie ′ ) ／KretKj=1.4 × 1 × (118.87+19.63)/ 0.85 × 10=22.81A 取Ｉａ＝23A 时间定值取：T=2s 4＃高爆的过载整定：Ｐｅ1＝90KW, I′Qe=7×90/√３×10×0.85=42.8A ∑Pe=90KW ∑Ie′＝ＫX∑Ｐｅ／√３×10×0.85＝0.65×90/√３×10×0.85=3.974A n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretIge ＝1.4×1×(42.8+3.974)/0.85×50=1.54 取 nａ＝2 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretKj=1.4×1×(42.8+3.974)/ 0.85×10=7.7A 取Ｉａ＝8A 时间定值取：T=2s （3）各台高爆的漏电时间定值：１＃高爆、取ｔ1=0.8s； 2＃高爆：取ｔ2=0.8s； 3＃高爆：取ｔ3=0.6s 4＃高爆：取ｔ5=0.5s 5＃高爆：取ｔ7=0.5s 6＃高爆：取ｔ8=0.6s 7＃高爆：取ｔ6=0.5s 8＃高爆：取ｔ4=0.5s 9＃高爆：取 t＝0.5S 10＃高爆、取ｔ1=0.5s； 11＃高爆：取ｔ2=0.5s； 12＃高爆：取ｔ3=0.5s 13＃高爆：取ｔ5=0.5s 14＃高爆：取ｔ7=0.5s 16＃高爆：取ｔ6=0.8s 水泵房各台高爆的整定计算计算：七、河西 1200 水泵房各台高爆的整定计算：（1）高爆启动工作电流的整定：用公式：IK=KPe1/ 3 ＵeCOSΦ+Kr∑Pe/ 3 ＵeCOSΦ进行整定：式中：k---启动电流倍数，一般，对于鼠笼型电动机取 k=4～7；对于绕线型电动机取 k=1.5～2； Kr---需用系数，取 Kr=0.7； Pe1----系统中最大一台电动机的额定功率（KW）；∑Pe----其余电动机的额定功率之和（KW） COSΦ----系统平均功率因数，取 COSΦ=0.85 Ⅰ#、Ⅱ#高爆： IK=k ∑ Pe/ 3 Ｕ eCOS Φ =7 × 280/ 3 × 10 × 0.85+0.7 ×5 × 280/ 3 × 10 × 0.85=133.1+66.6=199.7A 实际整定取 IK=200A 0#高爆：IK=k ∑ Pe/ 3 Ｕ eCOS Φ =7 × 280/ 3 × 10 × 0.85+0.7 × 2 × 280/ 3 × 10 × 0.85=133.1+26.63=159.7A 实际整定取 IK=160A 1#、3#、5#、2#、4#、6#高爆： IK=k∑Pe/ 3 ＵeCOSΦ=7×280/ 3 ×10×0.85+0=133.1+0=133.1A 实际整定全部取 IK=140A （2）高爆的速断整定：当按倍数整定时，其整定公式
为：nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe；当按电流整定时，其整定公式为：Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj。Ⅰ#、Ⅱ#高爆： nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×1.744×1000/400=6.104 取nk=6 Ik=(1.2～ 1.4)I(3)/Kj=1.4× 1.744×1000/80=30.52A 0#高爆：取 Ik=31A nk=(1.2～1.4)I(2)/ I′QeKｍ=1.4×1.52×1000/300×2=3.55 取 nk=4 Ik=(1.2～1.4)I(3)/KjKｍ=1.4×1.52×1000/60×2=17.73A 1#、3#、5#、2#、4#、6#高爆：取 Ik=18A nk=(1.2～1.4)I(3)/ I′Qe=1.4×1.744×1000/200=12.21 取nk=12 Ik=(1.2～1.4)I(3)/Kj=1.4×1.744×1000/40=61.04A （3）高爆的过载整定：取 Ik=61A 当按倍数取值设定时，按公式：nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge 进行整定: 当按二次额定电流取值整定时，按公式：Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／ KretKj 进行整定: Ⅰ#、Ⅱ#高爆： n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′Qe+KX ∑ Ie ′ ) ／ KretIge=1.4 × 1 ×（ 133.134+66.6 ） /0.85 ×取nａ＝0.8 400=0.82 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretKj=1.4×1×（133.134+66.6） /0.85× 80=4.1 取Ｉ〃ａ=4A 高爆的过载延时定值为：T=3S 0#高爆： n ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I ′ Qe+KX ∑Ie ′ ) ／ KretIge=1.4 × 1 ×（ 133.134+26.63 ） /0.85 × 300=0.87 取nａ＝0.9 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ (I′ Qe+KX ∑Ie′ ) ／KretKj=1.4×1×（133.134+26.63） /0.85× 60=4.4 取Ｉ〃ａ=5A 高爆的过载延时定值为：T=3S 1#、3#、5#、2#、4#、6#高爆： nａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I′Qe+KX∑Ie′)／KretIge=1.4×1×（133.134+0）/0.85×200=1.096 取 nａ＝1 Ｉ〃ａ＝ＫｒｅｊＫｅ(I ′Qe+KX ∑Ie ′) ／KretKj=1.4 × 1 ×（ 133.134+0 ） /0.85 × 40=5.48 取Ｉ〃ａ=6A 高爆的过载延时定值为：T=2S （4）各台高爆的漏电时间整定： I＃高爆、取ｔ1=0.6s； II＃高爆：取ｔ2=0.6s；0＃高爆：取ｔ3=0.6s 1＃高爆：取ｔ5=0.5s 3＃高爆：取ｔ7=0.5s 5＃高爆：取ｔ8=0.5s 2＃高爆：取ｔ6=0.5s 4＃高爆：取ｔ4=0.5s 6＃高爆：取ｔ4=0.5s 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计目录 1 绪论............................................................................................................................ 1 1.1 电子式过载保护继电器的发展概况............................................................. 1 1.2 本设计研究内容............................................................................................. 2 2 电子式过载保护继电器的保护原理.......................................................................... 3 2.1 电子式过载保护继电器的保护原理.............................................................. 3 2.2 过载故障的保护原理...................................................................................... 3 2.3 起动时间过长故障的保护原理...................................................................... 6 2.4 不平衡故障和断相故障的保护原理.............................................................. 6 2.5 电压故障的保护原理...................................................................................... 9 3 电子式过载保护继电器的硬件设计........................................................................ 10 3.1 电子式过载保护继电器的硬件总体结构.................................................... 10 3.2 电子式过载保护继电器的硬件电路设计.................................................... 11 4 电子式过载保护继电器的软件设计........................................................................ 16 4.1 采样数据的处理方法.................................................................................... 16 4.2 保护程序的设计............................................................................................ 17 5 结论.......................................................................................................................... 22 参考文献....................................................................................................................... 24 致谢............................................................................................................................. 25 平顶山学院
器的发展概况二十一世纪以来，微处理器技术、通信技术以及电力电子技术的发展和应用，促进了智能化低压电器产品的研究与开发。低压电器是机械工业的重要基础元件，其品种繁多、量大面广，几乎应用到所有用电领域，是国家安全用电的重要保证，是低压配电系统可靠运行的基础。随着经济的发展，对电能的需求和依赖不断增大，承担电能的传输与分配、用电设备保护与控制任务的低压电器就显得更为重要。世界各国十分重视低压电器的发展，每年投入大量的资金进行研究、开发。随着科学技术发展的高度综合化，二十一世纪科学技术将进一步趋向整体化、交叉化及综合化，这为低压电器的发展提供了新思路；另一方面电气传动自动化控制系统及通信系统等自动化程度的大幅度提高，对于担负检测、变换、控制、保护和调节作用的低压电器提出了更高的要求。因此，新技术突飞猛进、工业用电系统复杂性不断提高，促使低压电器向电子化、智能化、组合化、模块化、高性能和小型化方向发展。微处理器技术、计算机技术、信息通信技术、电力电子技术、人工智能技术、可靠性技术以及新材料、新工艺的发展和应用，给传统的低压电器带来了新的活力，使越来越多的新型电器以机电一体化的面貌出现，为智能化低压电器的开发提供了良好的条件。低压电器的智能化技术就是将上述有关的先进技术与低压电器相结合，一方面使其具有智能化功能，即能够根据运行状态，通过感知、推理、学习、决策手段自动地选择最佳模式进行控制与保护；另一方面使其能与中央控制计算机实现双向通信，提高配电控制系统的信息化、自动化程度[1]。随着智能化低压电器的发展，一个系统中使用的低压电器元件越来越多，只要一个电器元件出现故障，就可能导致整个系统发生故障，从而造成重大的经济损失。因此，低压电器的可靠性分析己成为了国内外电器企业及研究部门的一项重要工作。过载保护继电器属于保护类电器，一般与接触器相配合，主要用于实现电动机的过载保护。其工作特点是：当电动机发生故障时，过载保护继电器能及时、可靠的动作，达到保护电动机的目的；当电动机正常工作时，过载保护继电器不动作。1 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计电动机保护装置采用热继电器已有很长的历史。国内生产的热继电器产品主要有JR9，JR10，JR15，JR16 等。还有引进生产的T 系列和3UA系列热继电器产品等，其价格远高于国产的同规格产品。热继电器采用双金属片受热弯曲而动作的原理，受环境温度的影响很大，而且反复加热与冷却使双金属片弯曲变形逐渐加大，从而使热继电器的准确性、灵敏性和可靠性受到影响。随着自动化程度的不断提高，使用电动机的场合越来越多，对电动机的可靠保护越来越被人们所重视。在某些场合，以双金属片为核心的传统的热继电器已不能满足现代工业对过载保护继电器在精度、速度和通信等方面的要求。许多用户都在盼望着能有一种性能好、可靠性高的过载保护继电器来取代双金属片式热过载保护继电器，对电动机进行可靠保护。随着电力电子技术和微电子技术的发展，电子式过载保护继电器应运而生。1.2 本设计研究内容研究电子式过载保护继电器的保护原理。本文对三相异步电动机的过载、短路、堵转、不平衡、断相、过压、欠压、失压等各种故障状态进行分析，采用电流幅值、电流负序分量、电流零序分量和电压幅值的不同排列组合作为电子式过载保护继电器的保护原理。根据三相异步电动机的发热物理过程的数学模型，获得与实际温升过程更为吻合的累加定子电流的过载反时限保护特性方程，实现电动机过载能力的充分利用;针对常见的不同类型的断相故障，分别进行分析并建立不同类型的断相故障保护特性方程：对于其他不同故障所表现出的不同状态，建立各种故障相应的保护特性方程。设计智能化电子式过载保护继电器硬件系统与软件系统。本文设计以PIC16F877 单片微型计算机为核心的智能化电子式过载保护继电器，根据电子式过载保护继电器的保护原理，采用PIC 汇编语言编写保护程序，利用PIC16F877 单片微型计算机的运算能力、记忆能力和分析能力，电子式过载保护继电器能够根据电动机的运行状态自动选择最佳的保护模式进行电动机的控制与保护。
继电器的保护原理 2.1 电子式过载保护继电器的保护原理故障信息及故障特征的提取和处理是电子式过载保护继电器实现电动机保护的关键所在。由于三相异步电动机在三相对称状态下的过流与在不对称状态下的过流(存在反向旋转的负序磁场)烧损电动机存在不同的机理，从而造成不同程度的危害，因此传统的以电流幅值作为故障判据的保护方式在原理上存在一定的缺陷，它只能反应对称故障，对断相、接地、不平衡运行等不对称故障不能及时有效地进行保护。因此，在研究电子式过载保护继电器的智能化技术的过程中，利用以单片机为核心的电子保护电路，采用的保护原理是基于对称分量法，以三相异步电动机的电流幅值、电流负序分量、电流零序分量以及电压幅值的不同排列组合作为电子式过载保护继电器的保护原理，除实现过载故障保护外，同时可以实现三相短路、起动时间过长、堵转、不平衡运行、断相、接地和电压故障等故障保护[2]。本章将分别讨论上述各种故障的保护原理。三相异步电动机对称故障的主要特征是三相电流基本对称但同时出现过电流，因此可通过检测电流幅值进行故障判断。根据对称分量法分析，负序分量和零序分量在三相异步电动机正常运行时没有或很小，一旦出现必然表示发生了不对称故障。不对称故障可分为非接地性不对称故障和接地性不对称故障[3]。非接地性不对称故障会引起三相电流不对称，此时定子电流可分解为正序分量和负序分量(零序分量为零)，因此采用负序电流分量及各线电流的情况作为此类故障的判据；接地性不对称故障会引发电流零序分量的出现，因此接地性不对称故障可用零序电流分量反映。 2.2 过载故障的保护原理过载保护是指电流超过电气设备限定范围，而有一定烧毁危险时，保护装置能在一定时间内切断线路，保护设备不受损坏。过载保护是最基本和最有效的事前保护。电动机的过电流大小与允许过电流时间之间的关系称为过载特性。电动机的过载与输电线路或其它设备的过载不同，电动机过载将导致电动机过热，但其低倍过载又允许定时限，所以电动机的过载特性应具有反时限特性[4]。另外，在电动机多次重复 3 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计短时间过载，而每次过载时间均小于容许时间时，保护装置不会动作，但由于电动机自身的热积累可能使电动机烧毁，因此电动机的过载保护还应具有模拟和记忆电动机热积累的功能，当热量积累到使电动机绕组的实际温度达到会显著降低绝缘寿命的程度时，要求保护电器给予保护。怎样充分利用电动机的过载能力，同时又可避免过热使绝缘破坏而损坏电动机，最困难的就在于如何处理电动机运行过程中的热积累问题。电动机发热理论研究表明，电动机持续运行的容许负荷，主要取决于定子绕组的温升，即定子电流的大小作为电动机过载的主要依据。电动机温度会由最初的温度(与周围空气温度相同)开始上升，经过一段时间后达到稳定温度。合理模拟电动机的温度变化过程，才可以保护电动机既不能过热，又能充分利用电动机的过载能力。因此，对于过载故障，我们利用异步电动机发热物理过程的数学模型，通过求解热微分方程，获得累加定子电流的热过载保护动作方程，从而实现过载故障的有效保护。根据能量守恒定律，电动机定子绕组损耗和转子绕组损耗产生的热量应当等于被电动机吸收从而使电动机温度升高的热量与电动机向周围介质散发的热量之和。在考虑发热的同时，也考虑了热量向周围介质的散失，因此真实地反映了电动机在过载状态下实际的温度变化过程。当电动机温度变化时，定子绕组的电阻和转子绕组的电阻也随温度而变化。根据焦耳定律，当每相绕组流过电流1℃时，当电动机温度增加时，导体自身的比热容需要吸收热量，并且随温度的变化而变化。单位时间内电动机向周围空气散发的热量与下列因素有关：电动机与周围空气温度之差，即电动机的温升：温升越高，散到周围空气中的热量越多；电动机的散热面积越大，散到周围空气中的热量越多。在不对称情况下，电流中会含有负序分量，幅值相同的正序电流和负序电流在电动机内产生的热量并不相同。对定子绕组而言，正序电流和负序电流产生的旋转磁场为正、反同步转速，定子绕组的正序电阻与负序电阻阻值相同，定子发热损耗与
其电阻成正比，故数值相同的正序电流和负序电流产生的定子发热损耗相同。而对于转子绕组而言，转子对正序电流产生的旋转磁场的转差率为s，额定转速时，s≈0，感生电流频率很低，而转子对负序电流产生的旋转磁场的转差率为2－s，所以电动机在额定转速时，(2－s) ≈2，转子感生电流的频率近似为100Hz，对鼠笼型电动机而言，转子对负序电流和正序电流所表现出的电阻之比可达 1.25～6 倍，所以数值相同的负序电流产生的损耗接近于正序电流损耗的倍数。因此在设计过载保护发热模型时，应充分 4 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计考虑负序电流的热效应。为了方便反映定子绕组的正序电流和负序电流的不同发热效应，英国GEC 公司提出了反映发热效应的“等效电流” 。当电动机工作在额定工况时，绕组的温度处于平衡状态，绕组电阻产生的热量全部散失在周围介质中。模拟的温度变化曲线是一条类似指数变化的上升曲线，与实际温度变化过程相吻合。显然该曲线若用集成电路型等模拟式保护很难实现，而用微机数字式保护较易实施。通常情况下，电动机的寿命取决于绕组绝缘材料的寿命，而绝缘材料的寿命取决于所受的最高温度及其作用时间。根据GB755-81《电机基本技术要求》，表2-1 列出了各种绝缘等级材料长期使用的极限温度。国家标准规定的极限温度是在环境温度为40℃时做出的。表2-1 各种绝缘等级材料的极限温度绝缘等级绝缘等级A级E级B级F 级H级极限温度（℃）105 120 130 155 180 电动机在额定电压、额定负载及额定频率下运转，绕组温度不会达到表2-1 中规定的数值。绝缘材料在规定的极限温度下工作能够获得合理的使用寿命。若绝缘材料的工作温度超过极限温度，一般认为，温度每上升7～10℃，绝缘材料的寿命将减少一半。过载故障保护的核心部分是累加值Ak+1 的计算，递推基值为A0，为A0 环境温度θ0 下电动机所具有的热常数，的取值并不影响Ak+1 的最终结果，但会因变化过程不同而可能影响保护性能，故不宜随便更改。在Ak+1 每个? t 时间内计算 1 次。累加值不会无限增大，当? k ? 1 ? ? m 时，保护动作跳闸，并且置位保护动作标志和起动闭锁；累加Ak+1 值不会无限减小，当Ak+1=A0 时，即当电动机温度下降到与周围环境温度相同时，将稳定在A0 上，此时清除起动闭锁，合闸后可重新起动电动机。由以上分析可知，过载故障保护采用的是反时限保护原理，即实现了在不同过电流情况下的不同的时间延时，因为电动机的温度变化是一个持续过程，脉冲干扰不会 5 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计再使保护器出现误动作，从而可提高保护器的抗干扰能力。 2.3 起动时间过长故障的保护原理电动机作为一种单独的电器元件，有其特殊的运行情况，即存在起动问题。准确而可靠地对电动机起动过程进行判断，直接关系到电动机保护的性能。在电动机起动瞬同，转于转速n=0，转差率s=1，因向电动机的等效阻抗很小，此时起动电流很大，一般电动机起动电流可达到电动机额定电流的4～7 倍。但随着电动机的转速增大，电流逐步减小，在额定负荷下，转差率、很小(一般约为0.01～0.05)，从而限制了定子和转子的电流。在电动机起动时，电动机会从停运状态的小电流突增到起动时的大电流，然后再下降至稳定运行时的工作电流[5]，因此利用微机的记忆功能，根据电动机电流的初始状态，可判断电动机处于起动过程还是正常运行过程。在电动机起动过程中若发生短路故障，短路电流将大于起动电流，速断保护动作，从而使电动机得到保护。当检测到线电流从0A增加到0.1A以上时，则认为电动机开始起动。在起动过程中实时检测电动机的线电流与线电压，通过运算和比较，随时监测短路、断相及不平衡和电压故障的出现，这样将会大大提高电动机的保护能力。这是微机控制电动机保护器得天独厚的优势，是传统老式保护器无法比拟的。当达到起动时间后，根据检测到的线电流值进行电动机是否存在起动时间过长故障的判断。起动时间过长故障的保护特性方程为：I ? I STA t ? tS T A (2-1) 式中：I STA—起动时间过长故障保护的整定电流A t STA—起动时间过长故障保护的整定时间s 2.4 不平衡故障和断相故障的保护原理三相异步电动机烧坏以不平衡故障率最高，占整个电动机烧坏故障的70%以上。根据
对称分量法，当不平衡故障发生时，将使三相电流和三相电压的大小、相位不再对称，电流、电压中会出现负序分量，不会出现零序分量。三相异步电动机的正序等效电路和负序等效电路如图2-1 所示。 6 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计(a)正序等效电路(b)负序等效电路图2-1 正序等效电路和负序等效电路图中：U 1? —每相定子电压正序分量，单位为V U1 ? —每相定子电压负序分量，单位为V 电动机正序阻抗和负序阻抗与转差率有关，忽略励磁阻抗，正序阻抗为Z ? ? R1 ? R2 s ? j ( X 1? ? X 2 ? ) (2-2) 负序阻抗为Z ? ? R1 ? R2 2?s ? j ( X 1? ? X 2 ? ) (2-3) 正序电流为I1 ? ? I 2 ? R1 ? ? ? U1 R2 s ? (2-4) ? j ( X 1? ? X 2 ? ) 负序电流为I1 ? ? I 2 ? R1 ? ? ? U1 R2 2?s ? (2-5) ? j ( X 1? ? X 2 ? ) 三相异步电动机在正常运转时存在两个主要力矩：一个是使电动机转动的电磁力矩，由电动机定子绕组中流过的电流产生；另一个是阻碍电动机转动的阻力力矩，由电动机所带的机械负荷产生。当三相电动机发生不平衡故障时，转子上将作用两个电磁力矩：一个是在正序电压、正序电流作用下产生的正序电磁力矩，使电动机继续转动，另外一个是在负序电压、负序电流作用下产生的负序电磁力矩，起制动作用。正序电磁力矩和负序电磁力矩可分别表示为：7 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计T ? ?3 p ? p (I2 ) ? 2 R2 s R2 R2 2?s ' ' ' (2-6) T ? ?3 ? (I 2 ) ? 2 (2-7) 式中：p—极对数? —角速度合成电磁力矩可表示为T ?3 p [( I 2 ) ? 2 R2 s ' ? ? (I2 ) ? 2 R2 2?s ' ] (2-8) ，电动机吸从式( 2-9)可以看出，当不平衡故障发生时，减小，为了克服收的功率将变为损耗，从而使电动机严重发热，严重程度不随平衡度的增加而增加。因此设置不平衡故障的保护特性方程为：当I ? ? 0 且? ? I m ? I pj I pj ? ? bph t 时，? t bph （2-9）式中：I m —三个线电流中的最大值A I pj —三个线电流中的平均值A ? bph —不平衡度的整定值t bph —不平衡故障保护的整定时间，单位为s 在不平衡故障中，断相故障是危害性最大的故障。因此断相故障的保护特别重要。常见的断相故障有：(1) 供电电源线一线断开：供电电源线一线直接断开是电动机断相运行中最为常见的故障；(2) 一相定子绕组断开：电动机绕组接法有Y型和△型两种，其定子绕组为一相断相的表现有所不同。无论何种断相故障形式，断相运行时，由于负序转矩的存在，合成转矩都会减小，从而使铜耗增加，电流增大，例如Y型连接的电动机在供电电源一线断开或电源一线绕组断相的情况下，断相后电流约增大到断相前电流的万倍以上，三角型连接的电动8 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计机在供电电源一线断开的情况下，断相后电流约增大到断相前电流的 2 倍以上。电流的增大将使电动机温升加剧，严重时甚至烧毁电动机。因此必须建立有效的断相保护特性方程，以保证断相时及时切断电源[6]。
2.5 电压故障的保护原理电压故障包括过压故障与欠压故障、失压故障。过压故障有两种：系统的操作与某些不正常运行状态使电动机发生电磁能量的转换而产生的内部过电压和大气过电压。无论何种过压，电压的增加都将造成电动机的电流增大，从而破坏绝缘而损坏电动机。电动机电磁转矩与电流的平方成正比，即与外加电压的平方成正比。当电动机端电压降低时，若电动机处于起动过程，起动转矩会成平方倍数的减少，严重时会造成电动机不能起动，使电动机长时间承受相当大的起动电流作用，从而导致电动机绝缘过热甚至损坏；若电动机处于运行状态，电动机转矩的下降会使电动机的过载能力降低，机械特性变软，运行的稳定性变差，若负载转矩大于电动机的最大转矩，电动机将被迫停车，铁心损耗的减少小于铜耗的增加，从而也会使电流增大而烧坏电动机。因此，有必要进行电动机的电压故障保护。电动机的过压、欠压保护是通过电压幅值来进行判断的。在阻力转矩一定的情况下，当电压降低到足以引起电动机制动的电压U 时，欠压保护应能反应并将电动机断开；若电压下降得过低时，欠压保护应能迅速切断电动机。为了保证不因短时出现低电压而停转，电动机一般具有一定的转矩过载倍数。电动机转矩过载倍数一般为1.8～2.2，由此可确定欠压保护的动作相电压。由于采样电压为线电压，根据不同连接型式电动
机的线电压与相电压的关系，可以获得额定线电压值，电动机欠压保护的动作线电压一般取0.5 倍额定线电压值。过压、欠压保护采用定时限保护，欠压保护采用速断保护，故障保护特性方程分别为：过压保护特性方程：t ? t gy U ?U gy (2-10) 欠压保护特性方程：t ? t qy U shy ? U ? U gy (2-11) 9 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计失压保护特性方程：t ?0 U ?Us h y (2-12) 式中：U gy —过压保护的整定电压，单位为V，一般取 1.2UN t gy U shy t qy —过压保护的整定时间，单位为s —失压保护的整定电压，单位为V，一般取0.35 UN —欠压保护的整定时间，单位为s 3 电子式过载保护继电器的硬件设计以微处理器为核心的电子式过载保护继电器的设计包括硬件设计和软件设计两大部分。硬件设计是实现电子式过载保护继电器预定功能的基础，是电子式过载保护继电器的“肢体” ；软件设计是完成电子式过载保护继电器设计任务的关键，是电子式过载保护继电器的“灵魂” 。结合前章所述的保护原理，本章将设计电子式过载保护继电器的硬件部分，实现三相异步电动机故障的有效保护。 3.1 电子式过载保护继电器的硬件总体结构电子式过载保护继电器的硬件设计主要包括信号采集变换单元、信号预处理单元、单片机系统单元、键盘显示单元、输出控制单元等[7]。电子式过载保护继电器的硬件结构框图如图3-1 所示。互感器信号预处理单片机系统键盘显示输出控制图3-1 电子式过载保护继电器的硬件结构框图单片机系统以一定的时间间隔通过电流互感器和电压互感器对三相异步电动机进行电流和电压采样，采样信号经处理后，送入单片机端口，经片内A/D 变换器转换成10 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计数字信号，由单片机进行运算、分析和判断后，再输出相应的信号显示在显示器上，并通过执行机构进行控制与保护。3.2 电子式过载保护继电器的硬件电路设计单片机是硬件电路的核心部件，在设计时选用了低功耗、高性能、性价比较高的PiC16F877 单片机。此单片机由美国Microchip 公司推出，采用RISC 结构，具有高驱动能力I/O 端口(可直接驱动数码管LED 显示)，片内含4K 字节程序存储器FLASH3 个定时器/计数器，8 通道10 位高速A/D 变换器；另外PIC16F8T7 单片机还具有片内WDT 和掉电保护功能，因而PIC16F877 单片机具有很好的抗干扰能力，非常适用于工业现场控制。单片机的复位电路是易受噪声干扰的敏感部位，当复位端口串入干扰时，一般不会导致系统的错误复位，但会引起CPU 内部的某些寄存器和接口电路的状态发生变化，造成系统工作失常。复位电路具有自动复位和手动复位两种形式。复位电路中的二极管能在电源掉电时使电容迅速放电，待电源恢复正常时实现可靠复位，避免了由于电源瞬时掉电而电容不能迅速放电而引起单片机不能可靠复位，导致程序运行失控，造成“程序乱飞” 和“死循环”[8]。在控制系统中，时钟电路非常关键。外时钟是高频噪声源，除能引起对系统的干扰，还可能产生对外界的干扰，因此选用时钟频率低的单片机可以降低系统噪声，在本设计中，选择的外时钟频率为4MHz，PIC16F877 单片机的最短指令周期可达到1us，可以满足系统的要求，此外，设计了双余度时钟来提高系统时钟电路的可靠性。74LS123 芯片为双单稳触发器，在此作为故障诊断电路。74LS123 芯片的两个输出端1Q，2Q 的脉冲波由1B 端和2B 端输入时钟的上升沿触发。1Q 和2Q 获得的脉冲宽度分别由时间常数R14 C 14 和R 15 C 15 。决定。如果正确地选择时间常数，使脉宽T，稍大于时钟周期T，那么将可得到一个恒定的高电平输出。在本设计中，振荡脉冲周期T 约为250ns，选择电阻R14 ? R15 ? 10 K ? ，电容 C 14 ? C 15 ? 30 pF ，T w 约为300ns，大于T，满足需要。当113，2B 端输入4MHz 的振荡脉冲时，1Q 端、2Q 端输出高电平；1B，2B 端无振荡信号输入时，1Q 端、2Q 端输出低电平：113，2B 端输入不规则信号时，1Q，2Q 端输出的信号亦不规则，并会有下降沿和低电平出现。根据这些信息可对时钟电路的控制逻辑进行设计。11 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计74LS74 芯片是双D 触发器，在本设计中，只用到其中的 1 个D 触发器。74LS125 芯片
是四总线缓冲器，在此作为开关使用。当选通端为低电平时，输出与输入相同；当选通端为高电平时，输出为高阻态。当时钟 1 和时钟 2 均正常工作时，74LS123 的IQ 端和2Q 端均输出高电平，即74LS74 芯片的CLR1 端和PRl 端均为高电平，此时74LS74 芯片的Q 1 和Q 1 的电平保持初始的电平状态，从而选定晶振1 或晶振2 接至单片机的时钟输入端XTALl 和XTAL2；当晶振 1 出现故障时，74LS123 芯片的Q 1 端输出低电平，从而使74LS74 芯片的Q 1 端输出高电平，Q 1 输出的低电平，从而选通74LS125 芯片的 3 和 4 缓冲器，将晶振 2 接至单片机的时钟输入端XTALl 和XTAL2；同理，当晶振 2 出现故障时，74LS123 芯片的2Q 端输出低电平，从而使74LS74 芯片的Q 1 端输出低电平，Q 1 输出高电平，从而选通74LS125 芯片的 1 和 2 缓冲器，将晶振1 接至单片机的时钟输入端XTAL1 和XTAL2。由以上分析可知，两个时钟互为备份，即一个工作，另一个则作为工作时钟的备份时钟。因此，双余度时钟能容忍一个时钟发生故障，从而可提高系统的可靠性。信号预处理电路包括三路电流信号预处理电路和三路电压信号预处理电路，共用一个调压电路进行调节。根据前章所述的电子式过载保护继电器的保护原理，涉及计算线电流各分量时同时采集三相线电流的问题。由于采集三相线电流的采样通道只有三个，而且PIC16F877 单片机的命令执行速度比较快，依次分时选通进行采样所需总时间较少，因此采样保持器LF398 基本能满足电流同时采样的要求，LF398 的捕捉时间约为6us。设计时选择的互感器的输出电压V out 限定在－5～5V，而PIC16F877 单片机内部A/D 端口的输入电压V in 为0～5V，因此需要将电压进行变换。根据运算放大器原理可得V in ? R2 ? R3 R2 V ? R3 R2 V o u t _ _ _ （3-1）为将－5～5V 变为0～5V，令5? R2 ? R3 R2 V ? R3 R2 ? (?5) 12 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计0? R2 ? R3 R2 V ? R3 R2 ?5 （3-2）根据上式可得V=1.67V，其中V 由调压电路获得，并选用R 2 ? 10 K ? , R 3 ? 5 K ? 。在采样期间，采样顺序为先采集三个线电流，再采集三个线电压。单片机输出高电平使三个电流通道的采样保持器闭合进行采样，输入信号通过采样保持器内部高增益放大器对电容充电，经 1 延时后，单片机输出低电平，使三个采样保持器进入保持状态，输入信号可以保持到下一次采样开始，单片机依次选通三相线电流的A/D 通路，读入线电流采样值。在完成线电流10us 采样后，按照与线电流采样同样的过程进行线电压采样。根据互感器的衰减倍数及提升电路的数值，通过软件可得出实际的异步电动机的线电流和线电压采样值。在单片机应用系统中，键盘显示接口电路一般是必备的人机交互的主要设备。LED 数码管显示器具有成本低、驱动简易等特点，因此在本设计中采用LED 数码管作为显示装置。键盘的接口有两种方式：并行方式和串行方式。并行方式以单片机的并行口通过一定的驱动装置连接LED 数码管的段、位驱动器和矩阵式键盘，进行动态显示和扫描键盘。其电路简单，但占用的I/O 口位较多。串行方式采用单片机的串行口连接移位寄存器，再驱动LED 的段、位和矩阵式键盘。这种电路虽然所占的I/O 口位较少，但接口芯片的数量将随LED 数码管数量的增加而增加，电路比较复杂。因此在设计时，采用了并行方式键盘接口电路，并选用了合适的芯片进行硬件译码和驱动。在单片机接口电路中，所有整定参数和控制参数均可用键盘直接输入。键盘采用矩阵式，键盘中的键接在矩阵的行线和列线上。在本设计中，3-8 译码驱动器74LS138 以的输出作为键盘矩阵的行线驱动，而单片机的RD1-RD3 作为键盘矩阵的列线驱动。键盘接口电路最多可连接4×8=32 个键，而在本设计中，只用到16 个键，从左到右、从上到下排列的键值功能表如表3-1 所示。13 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计表3-1 健值功能表参数整定0 4 8 退位 1 5 9 一次键入完成 2 6 启动完成3 7 停止在进行参数整定时，可以根据需要对默认参数进行修改，标号与整定参数类型对应表如表3-2 所示。表3-2 标号与整定参数类型对应表标号1 2 3 4 5 6 参数整定类型Y型接法△接法额定电流I e 额定电压U e Am A0 Ae k 标号
12 13 14 15 16 17 参数整定类型I dzh t dzh ? bph t bph t dx I jd U 7 8 9 10 11 18 19 20 21 22 gy f t gy I dl U qy I STA t qy t STA U shy 按“参数整定”键后，首先输入密码，在密码正确的情况下，根据表3-2 进行整定参数类型的选择，即键入代表整定参数类型的标号，标号键入完成，按“一次键入完成”键，随后键入修改值，再按“一次键入完成”键：若还需要修改其它参数，则14 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计继续键入代表整定参数类型的标号，按上述步骤依次完成；若键入参数修改过程中，键入错误，则按“退格”键进行修正：当所有需要修改的参数完成整定后，按“完成” 键。在键入所有数字时，最低位均为小数位。LED 显示器的字段驱动以及故障显示采用硬件译码驱动。CD4511 芯片是BCD 七段锁存和译码驱动芯片，W AD 11 只能输出0-9 这9 个数码，故该接口电路也只能显示0～9，而不能显示A，B，C，D，E，F 等字符。CD4511 芯片的 4 位BCD 输入端(A，B，C，D)接至单片机的RD0～RD3 端，锁存控制端LE 接至单片机的RD7，当RD7 输出低电平时，芯片CD4511 输出七段码a，C，e，b，d，f，g，最大输出电流为25mA，可直接驱动共阴LED 数码管而无需再加接驱动电路。共阴LED 显示器共由4 个LED 数码管组成，第一个74LS138 译码驱动器的4 位输出分别作为 4 个LED 数码管的片选。两个74LS138 译码器的三个输入端A，B，C 分别接至单片机的RD4-VRD6 引脚，两个74LS138 译码器E3 端分别接至单片机的RB1 和RB2 引脚，通过RB1 和RB2 引脚的输出来进行译码器的选择，RB1 输出高电平时，当选中第一个74LS138 译码驱动器，进行键值输入或LED 显示，四个LED 数码管从左到右依次显示的内容为：线电压或线电流的标号、线电压或线电流有效值的百位、线电压或线电流有效值的十位、线电压或线电流有效值的个位，标号与电压有效值或电流有效值的对应关系如表3-3 所示；当RB2 输出高电平时，选中第二个74LS138 译码驱动器，进行故障显示，从上到下6 个小灯所表示的故障类型如表3-4 所示。表3-3 标号与线电压有效值或线电流有效值的对应表标号 1 2 3 4 5 6 电压有效值或电流有效值A相线电流有效值 B 相线电流有效值 C 相线电流有效值A相线电压有效值 B 相线电压有效值 C 相线电压有效值15 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计表3-4 6 个小灯表示的故障类型表顺序号1 2 3 4 5 6 故障显示类型系统出错(LED 显示全8)或键入错误(LED 显示全9) 过载故障三相短路故障起动时间过长故障堵转故障不平衡故障 4 电子式过载保护继电器的软件设计PIC 汇编语言是针对PIC 系列单片机的程序语言，采用精简RISC 指令系统，对于频率为4MHz 的振荡器，一般指令的执行时间为1us，个别其他指令的执行时间为2us 或3us，因此指令执行速度比较快，适合工业现场的实时控制。所以在编写电子式过载保护继电器的软件时，采用了PIC 汇编语言。在进行电子式过载保护继电器的软件设计时，采用了模块化程序设计方法，中心思想是把一个复杂的应用程序按整体功能划分成若干个相对独立的程序模块，各模块可以单独设计、编程、调试和查错，然后装配起来联调，最终成为一个能完成规定功能、具有实用价值的程序。4.1 采样数据的处理方法目前，对于交流电流和交流电压有效值的计算己经出现多种算法，如峰值采样法、傅立叶算法、积分法、导数算法、均方根值算法等等。在本软件设计中，采用了均方根值算法来计算异步电动机电压与电流的有效值。均方根值算法不仅适用于正弦电量的测量，而且可准确测量波形畸变的电量。根据采样的线电流与线电压，利用均方根值算法进行线电流有效值I 与线电压有效值U 的计算公式为I ? 1 T ? T 0 iL (t ) d t 2 （4-1）16 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计U ?
1 T ? T 0 u L (t ) d t
2 （4-2）将式(4-1)和式(4-2)进行离散化处理，可得I ? 1 N 1 N ( i L 1 ? i L 2 ? ... ? i Lk ? ... ? i LN ) 2 2 2 2 ( 4-3) U ? ( u L 1 ? u L 2 ? ... ? u Lk ? ... ? u LN ) 2 2 2 2 ( 4-4) 式中：N—每个周期的采样点数，在本设计中，N=12 i LK u LK —第K 个采样点线电流的采样值为A—第K 个采样点线电压的采样值为V 设置单片机在每个周期采样线电流
12 个点，即每隔300 采样一次，完成? 和? 2 即要求移相120 ? 和240 ? ，移相120 ? 。就是取后4 个采样点，移相240 ? 就是取后8 个采样点。离散化可得第K 个采样点的正序电流、负序电流和零序电流的表达式。单片机可以很方便地计算出一个电流周期内各个采样点的正序电流、负序电流和零序电流。 4.2 保护程序的设计主程序是电子式过载保护继电器完成其功能的核心程序。主程序流程图如图4-1 所示：17 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计开始初始化系统自检是否发生故障N 显示子程序跳闸退出保留键入前的参数键处理子程序输入错误N 是否停机N 数据采集数据子程序N 是否跳闸跳闸设置停机标志显示子程序图4-1 主程序流程图采样数据的处理结果是判别三相异步电动机运行正常与否的依据。当有故障发生时，根据数据的处理结果，分别调用各故障处理子程序，可以及时输出正确的控制信号，以达到保护电动机的目的[9]。在本设计中，键盘采用的是机械弹性开关。由于机械触点的弹性作用，在闭合和断开的瞬间会发生抖动现象。抖动时间的长短由按键的机械特性决定，一般在5ms～l0ms，为了确保按键不产生误动作，在本设计中采用了防抖动措施。防抖动措施有硬件和软件两种方法。硬件防抖动措施一般采用RS 触发器，构成双稳态消抖电路，采用硬件防抖动电路将导致硬件电路的复杂化，因此在本设计中我们采用了软件消抖动方法，工作原理是：当软件检测到第一次按键按下时，执行一个10ms 的软件延时程序，之后再检测该键是否仍保持闭合状态，若仍然处于闭合状态，则确认此键真正按下，从而消除了抖动的影响。18 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计为了避免使用人员由于误操作的原因导致多次连击同一个按键，即出现重键现象，在软件编写过程中，设置了以键的释放作为按键的结束标志，即在执行完相应的按键功能程序后，等待键的释放，当键释放后，再继续其它程序，若等待时间超过规定时间，则认为该键出现故障，进行键入错误显示。键处理子程序流程图如图4-2 所示[10]：键处理子程序N 有键按下？防抖动处理N 键仍按下？计算键值键已释放？N 键值判别参数整定键启动键停止键其他键参数整定子程序启动键处理子程序停止键处理子程序设置键入故障标志返回图4-2 键处理子程序流程图19 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计参数整定子程序流程图如图4-3 所示[11]：参数整定子程序密码键入N 一次完成键按下并释放？N N 密码正确？有键按下？N 键值处理N 键已释放？N 一次完成键按下？取键值，键已释放？N N 完成键按下？N 取键值，键已释放？设置键入故障标志返回图4-3 参数整定子程序流程图20 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计起动键处理子程序流程图如图4-4 所示[12]：启动键处理子程序电动机在运行状态N 启动闭锁？N 启动电动机设置键入故障标志设置启动标志清启动标志清停机标志返回图4-4 起动键处理子程序流程图停止键处理子程序流程图如图4-5 所示[13]：停止键处理子程序电动机处于停止状态设置停机标志设置键入故障标志返回图4-5 停止键处理子程序流程图LED 显示器采用动态显示。正常工作时，设置RD0～RD7 为输出，RB1 设置为高电平，RB2 设置为低电平，RD4～RD6 依次输出“0～3”所对应的二进制码，经第一21 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计个74LS138 译码器译码后，从左到右依次驱动每个LED 数码管；设置RD7 为低电平，选中UM 11 芯片，RD1～RD4 依次输出线电压或线电流的标号和有效值，经LAND11 译码后，得到各个字段的驱动码，驱动LED 的字段进行显示。当工作状态出现故障时，依次将RB1 和RB2 设置为高电平，使第一个74LS138 译码器与第二个74L3138 译码器分时被选中，进行故障的显示。为使显示清晰，每个LED 数码管的显示需有一定的时间[14]。显示子程序流程图如图4-6 所示[15]：显示子程序有故障N LED显示N 小灯显示LED显示返回图4-6 显示子程序流程图5结论电子式过载保护继电器作为实现异步交流电动机保护的一类重要的低压电器产品备受关注。随
着各种先进技术的发展与应用，电子式过载保护继电器的智能化己成为当今电子式过载保护继电器的重要发展方向，此外，工业自动化程度的提高也越来越需要电子式过载保护继电器具有较高的可靠性来保证系统的安全运行，因此研究电子式过载保护继电器的智能化技术并对其进行可靠性分析具有重要的意义。本文参考了大量国内外相关文献，在深入了解了当前低压电器智能化技术与可靠性研究的发展概况的情况下，对电子式过载保护继电器的智能化技术与可靠性分析进行了研究。本文的研究符合国内外低压电器的发展趋势，具有重要的学术意义和应用前景。电子式过载保护继电器的保护原理，对三相异步电动机的过载、短路、堵转、不平衡、断相、过压、欠压、失压等各种故障状态进行分析，采用电流幅值、电流负序分量、电流零序分量和电压幅值的不同排列组合作为电子式过载保护继电器的保护原22 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计理。根据三相异步电动机的发热物理过程的数学模型，获得了与实际温升过程更为吻合的累加定子电流的过载反时限保护特性方程，实现电动机过载能力的充分利用；针对常见的不同类型的断相故障，分别进行分析并建立不同类型的断相故障保护特性方程：对于其他不同故障所表现出的不同状态，建立各种故障相应的保护特性方程。设计了智能化电子式过载保护继电器硬件系统与软件系统。本文设计了以PIC16F877 单片微型计算机为核心的智能化电子式过载保护继电器，根据电子式过载保护继电器的保护原理，采用PIC 汇编语言编写了保护程序，利用PIC16F877 单片微型计算机的运算能力、记忆能力和分析能力，电子式过载保护继电器能够根据电动机的运行状态自动选择最佳的保护模式进行电动机的控制与保护。23 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计参考文献 1 何瑞华.我国低压电器现状及国内外发展趋势.低压电器,1998. 3~10 2 刘逸生.介绍西门子公司电子过载继电器.机床电器,1992.38~40 3 戚为达.国内外常见热过载继电器的对比,替代与使用.电气开关,1997,(3): 17~25 4 郎兵,李继红,周长青.电动机过负载保护模型的研究.电力情报,1998, 20(3): 27~29 5 杨玉民.过载、过负荷、短路、过电流的异同点.农村电工,2001, 3(3): 32~48 6 陆宾,赵靖英.热过载继电器的故障研究.江苏电器,2004, 12(9): 6~14 7 陆俭国,王景芹.低压保护电器设计理论及其应用.北京:机械工业出版社,2004, 8(6): 9~12 8 张莲,邓力.异步电动机过负荷保护模型的研究.中小型电机.2000, 3(3): 56~57 9 杨旭东.实用单片机汇编语言精选.北京:化学工业出版社.1999. 25~29 10 沈祖培,黄祥瑞.故障树系统分析软件包FTAS 用户手册.北京:清华大学,1992.35~36 11 李光弟.单片机基础.北京:航空航天大学出版社, 2002. 6~14 12 龙子俊.单片机应用技术.南京:航空工业出版社, 1993.125~128 13 赵晶.单片机高级应用.北京:人民邮电出版社, 2000.84~85 14 严天峰.键盘及其接口技术.安徽:电子世界出版社, 2002, 26~29 15 李德玉,李兵,段雄.单片机与PC 机的串行通信设计.北京:煤矿机械出版社, 2002.10~12 24 平顶山学院2011 届本科生毕业论文电子式过载保护继电器的设计致谢经过几个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师的督促，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。这次毕业设计得到了很多老师、同学和同事的帮助，其中我的指导老师翟子楠老师对我的关心和支持尤为重要，每次遇到难题，我最先做的就是向翟老师寻求帮助，而翟老师每次不管忙或闲，总会抽空来找我面谈，然后一起商量解决的办法。他不仅为我们提供了很多宝贵的意见，而且由于他的耐心指导使我在这次毕业设计中不仅学会了更多的书本及实践知识，更让我学会了做事要认真，避免马虎。另外，感谢老师给予我这样一次机会，能够独立地完成一个课题，并在这个过程当中，给予我们各种方便，使我们在即将离校的最后一段时间里，能够更多学习一些应用知识，增强了我们实践操作和动手能力，提高了独立思考的能力。再一次对我的母校表示感谢。感谢在整个毕业设计期间和我密切合作的同学，和曾经在各个方面给予过我帮助的伙伴们，在大学生活即将结束的最后的日子里，我们再一次演绎了团结合作
的童话，把一个庞大的，从来没有上手的课题，圆满地完成了。正是因为有了你们的帮助，才让我不仅学到了本次课题所涉及的新知识，更让我感觉到了知识以外的东西，那就是团结的力量。最后，感谢所有在这次毕业设计中给予过我帮助的人。在以后的学习生活中我将以加倍的努力作为对给予我帮助的学校、老师及同学们的回报。对上述朋友，再一次真诚地表示感谢！25
高低压开关整定
高、低压开关整定计算方法 1、1140V供电分开关整定值=功率×0.67, 馈电总开关整定值为分开关整定值累加之和。 2、660V供电分开关整定值=功率×1.15，、馈电总开关整定值为分开关整定值累加之和。 3、380V供电分开关整定值=功率×2.00，、馈电总开关整定值为分开关整定值累加之和。 低压开关整定及短路电流计算公式 1、馈电开关保护计算 （1）、过载值计算：Iz=Ie=1.15×∑P (2)、短路值整定计算：Id≥IQe+KX∑Ie (3)、效验：K=I(2)d /I d≥1.5 式中：I Z----过载电流整定值 ∑P---所有电动机额定功率之和 Id---短路保护的电流整定值 IQe---容量最大的电动机额定启动电流(取额定电流的6倍) Kx---需用系数，取1.15 ∑Ie---其余电动机的额定电流之和 Pmax ---------容量最大的电动机 I(2)d---被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电流值 例一、馈电开关整定： （1）型号：KBZ16-400，Ie=400A,Ue=660V,
电源开关；负荷统计Pmax =55KW,启动电流IQe=55×1.15×6=379.5A, ∑Ie =74KW。∑P=129KW （2）过载整定： 根据公式：IZ=Ie=1.15×∑P =129×1.15=148.35A 取148A。（3）短路整定： 根据公式 Id≥IQe+KX∑Ie=379.5+1.15x74=464.6A 取464A。 例二、开关整定： （1）、型号：QBZ-200，Ie=200A,Ue=660V,所带负荷：P=55KW。（2）、过载整定： 根据公式：IZ=Ie=1.15×P =1.15×55=63.25A 取65A。 井下高压开关整定： 式中： K Jx -------结线系数,取1 K k -------可靠系数,通常取(1.15-1.25)取1.2 Ki-------电流互感器变比 Kf-------返回系数,取0.8 Igdz-------所有负荷电流 Idz---------负荷整定电流 cos￠-----计算系数0.8----1 P-----------所有负荷容量 U----------电网电压 √3--------1.732
微机的保护整定计算原则
微机保护装置定值整定原则 一、线路保护测控装置 装置适用于10/35kV的线路保护，对馈电线，一般设置三段式电流保护、低周减载、三相一次重合闸和后加速保护以及过负荷保护，每个保护通过控制字可投入和退出。为了增大电流速断保护区，可引入电压元件，构成电流电压连锁速断保护。在双电源线路上，为提高保护性能，电流保护中引入方向元件控制，构成方向电流保护。其中各段电流保护的电压元件和方向元件通过控制字可投入和退出。 （一）电流速断保护（Ⅰ段） 作为电流速断保护，电流整定值I dzⅠ按躲过线路末端短路故障时流过保护的最大短路电流整定，时限一般取0～0.1秒，写成表达式为： I dzⅠ=KI max I max =E P/(Z P min+Z1L) 式中:K为可靠系数，一般取1.2～1.3; I max为线路末端故障时的最大短路电流; E P 为系统电压； Z P min为最大运行方式下的系统等效阻抗； Z1为线路单位长度的正序阻抗； L为线路长度 （二）带时限电流速断保护（Ⅱ段）
带时限电流速断保护的电流定值I dzⅡ应对本线路末端故障时有不小于1.3～1.5的灵敏度整定，并与相邻线路的电流速断保护配合，时限一般取0.5秒，写成表达式为： I dz.Ⅱ=KI dzⅠ.2 式中:K为可靠系数，一般取1.1～1.2; I dzⅠ.2为相邻线路速断保护的电流定值 （三）过电流保护（Ⅲ段） 过电流保护定值应与相邻线路的延时段保护或过电流保护配合整定，其电流定值还应躲过最大负荷电流，动作时限按阶梯形时限特性整定，写成表达式为： I dz.Ⅲ=K max｛I dzⅡ.2 ,I L｝ 式中:K为可靠系数，一般取1.1～1.2; I dzⅡ.2为相邻线路延时段保护的电流定值; I L 为最大负荷电流 （四）反时限过流保护 由于定时限过流保护（Ⅲ段）愈靠近电源，保护动作时限愈长，对切除故障是不利的。为能使Ⅲ段电流保护缩短动作时限，第Ⅲ段可采用反时限特性。 反时限过电流保护的电流定值按躲过线路最大负荷电流条件整定，本线末端短路时有不小于1.5的灵敏系数，相邻线路末端短路时,灵敏系数不小于1.2,同时还要校核与相邻上下一级保护的配合情况。
整定计算运行方式的选择原则
整定计算运行方式的选择原则 继电保护整定计算用的运行方式，是在电力系统确定好运行方式的基础上，在不影响继电保护的保护效果的前提下，为提高继电保护对运行方式变化的适应能力而进一步选择的，特别是有些问题主要是由继电保护方面考虑决定的。例如，确定变压器中性点是否接地运行，当变压器绝缘性能没有特殊规定时，则应以考虑改善零序电流保护性能来决定。整定计算用的运行方式选择合理与否，不仅影响继电保护的保护效果，也会影响继电保护配置和选型的正确性。 确定运行方式变化的限度，就是确定最大和最小运行方式，它应以满足常见运行方式为基础，在不影响保护效果的前提下，适当加大变化范围。其一般原则如下： （1）必须考虑检修与故障两种状态的重迭出现，但不考虑多种重迭。 （2）不考虑极少见的特殊方式。因为出现特殊方式的几率较小，不能因此恶化了绝大部分时间的保护效果。必要时，可采取临时的特殊措施加以解决。 1发电机、变压器运行变化限度的选择原则 发电机、变压器运行变化限度有如下选择原则： 1）一个发电厂有两台机组时，一般应考虑全停方式，即一台机组在检修中，另一台机组又出现故障；当有三台以上机组时，则应选择其中两台容量较大机组同时停用的方式。对水力发电厂的机组，还应结合水库运行特性选择，如调峰、蓄能、用水调节发电等。2）一个厂、站的母线上无论接有几台变压器，一般应考虑其中容量最大的一台停用。因变压器运行可靠性较高，检修与故障重迭出现的几率很小。但对于发电机变压器组来说，则应服从于发电机的投停变化。 2中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则 中性点直接接地系统中变压器中性点接地的选择原则是： 1）发电厂及变电站低压侧有电源的变压器，中性点均应接地运行，以防止出现不接地系统的工频过电压状态。如事前不能接地运行，则应采取其他防止工频过电压措施。 2）自耦型和有绝缘要求的其他型变压器，其中性点必须接地运行。 3）T接于线路上的变压器，以不接地运行为宜。当T接变压器低压侧有电源时，则应采取防止工频过电压的措施。 4）为防止操作高过电压，在操作时应临时将变压器中性点接地，操作完毕后再断开，装置情况不按接地运行考虑。 3线路运行变化限度的选择
三段式电流保护的整定及计算
三段式电流保护的整定及计算 第1章输电线路保护配置与整定计算重点：掌握110KV及以下电压等级输电线路保护配置方法与整定计算原则。 难点：保护的整定计算能力培养要求：基本能对110KV 及以下电压等级线路的保护进行整定计算。 学时：4学时主保护：反映整个保护元件上的故障并能以最短的延时有选择地切除故障的保护称为主保护。 后备保护：主保护拒动时，用来切除故障的保护，称为后备保护。 辅助保护：为补充主保护或后备保护的不足而增设的简单保护。 一、线路上的故障类型及特征： 相间短路接地短路其中，三相相间短路故障产生的危害最严重； 单相接地短路最常见。相间短路的最基本特征是：故障相流动短路电流，故障相之间的电压为零，保护安装处母线电压降低； 接地短路的特征： 1、中性点不直接接地系统特点是：
①全系统都出现零序电压，且零序电压全系统均相等。 ②非故障线路的零序电流由本线路对地电容形成，零序电流超前零序电压90°。 ③故障线路的零序电流由全系统非故障元件、线路对地电容形成，零序电流滞后零序电压90°。显然，当母线上出线愈多时，故障线路流过的零序电流愈大。 ④故障相电压为零，非故障相电压升高为正常运行时的相间电压。 ⑤故障线路与非故障线路的电容电流方向和大小不相同。因此中性点不直接接地系统中，线路单相故障可以反应零序电压的出现构成零序电压保护； 可以反应零序电流的大小构成零序电流保护； 可以反应零序功率的方向构成零序功率方向保护。 2、中性点直接接地系统接地时零序分量的特点： ①故障点的零序电压最高，离故障点越远处的零序电压越低，中性点接地变压器处零序电压为零。 ②零序电流的分布，主要决定于输电线路的零序阻抗和中性点接地变压器的零序阻抗，而与电源的数目和位置无关。 ③在电力系统运行方式变化时，如果输电线路和中性点接地的变压器数目不变，则零序阻抗和零序等效网络就是不变的。但电力系统正序阻抗和负序阻抗要随着系统运行方式而变化，将间接影响零序分量的大小。
煤矿井上下供电高低压开关整定调整计算
煤矿井上下供电高低压开关整定调整计算由于雨季来临，井下涌水量增大，主、副斜井分别将18.5KW潜水泵更换为37KW潜水泵（污水泵），主回联络巷现已贯通，新安装25KW调度绞车一台，部分开关整定值需重新计算。 一、负荷统计： 空压机160KW(1台工作1台备用）、 主斜井：绞车40KW1台、耙渣机55KW1台、照明信号综保（4KVA)1台、绞车25KW1台，污水泵37KW和18.5KW(1台工作1台备用）、污水泵7.5KW(1台工作1台备用）、喷浆机5.5KW1台。同时工作容量164.5KW. 副斜井：绞车40KW1台、耙渣机55KW1台、照明信号综保（4KVA)1台、污水泵37KW和18.5KW(1台工作1台备用）、污水泵7.5KW(1 台工作2台备用）、喷浆机5.5KW1台。同时工作容量139.5KW. 回风斜井：绞车40KW1台、皮带机2×40KW1台、刮板机40KW1台、耙渣机55KW1台、照明信号综保（4KVA)1台、污水泵18.5KW(1台工作1台备用）、污水泵7.5KW1台、喷浆机5.5KW1台。同时工作容量241KW. 主回联络巷：刮板机40KW2台、污水泵7.5KW1台。同时工作容量87.5KW. 局扇：10台(1台工作1台备用），2×30＋30＋30＋30＋22＝172KW. 二、保护装置整定计算： 1、馈电开关整定：
1.1、K-1#总开关整定： I Z =ΣP/（√3Ucos ￠）KtKf 式中 Pe ——额定功率之和（KW ） Ue ——额定电压（0.69KV ） 同时系数Kt=0.8－0.9，负荷系数Kf ＝0.6－0.9 I Z =ΣP/（√3Ucos ￠）KtKf =(160＋164.5＋139.5＋241＋87.5）/(1.732×0.69×0.8）×0.8×0.8 =530A ，取整定值为550A 。 按上式选择出的整定值，还应用两相短路电流值进行校验，应符合下式的要求： 5.1I I )2(d z 式中 I Z —过流保护装置的电流整定值，A ； I d （2）—被保护电缆干线或支线距变压器最远点的两相短路电 流值，A ； 折算电缆长度 95mm2电缆，实际长度10m ，折算系数为0.53， 换算长度为5.3m ； 50mm2电缆，实际长度290m ，折算系数为1.0，换算长度为290m ； 50mm2×2电缆，实际长度300m ，折算系数为0.5，换算长度为150m ；折算电缆长度合计445.3m 查表得d1两相短路电流值为1640A
定值整定原则及注意事项
定值整定原则及注意事项 1. 保护配置 SGZB-07高压配电保护装置配置有以下保护： 定值表如下： 三段式过流保护 三种反时限过流保护 二段式零序过流保护 断相保护 三相不平衡保护 低电压保护 过电压保护 失压保护 零序过压告警 选择性漏电保护 电缆绝缘监视保护 风电闭锁保护 瓦斯闭锁保护 过负荷告警 相序错误告警 PT 断线保护 温度监测告警 保护信号未复归闭锁合闸
注： ●在定值软件表中，实心表示投入，红色表示投跳闸，黄色表示告警。 ●在保护器上，“Y”表示投入，“N”表示退出。 ●定值表及保护器上的定值除零序电流外，其他均为二次值。 ●在保护器上，定值设置后应将相应的控制字投入，否则定值不会生效；控制字不投入 建议将定值清0。 2. 定值整定 a)保护启动元件 本装置过负荷启动元件为静稳破坏元件启动。按躲开最大负荷电流整定,一般取最大负荷电流的1.1倍。 本装置的过负荷启动元件可设置0.00—99.99s的判断延时，为防止出现频繁过负荷事件，出厂默认设置为30s。 注：该定值应设置，且值小于三段式过流和反时限过流的定值。 b)三段式过流保护 包括电流速断保护、两段定时限过流保护。电流速断也称作过流I段，两段定时限过流也称作过流II段和过流III段。过流I段用作短路保护，过流II段、过流III段用作后备保护。一般来说，终端线路只投入速断保护（过流I段），而电源进出线，需要上下级配合，以防止越级跳闸，需要投速断保护（过流I段）和后备保护（过流II段、过流III段）。 速断保护，投入小延时选项（50ms），主要是防止空载投入大型变压器时产生的励磁涌流冲击，使速断保护误动，导致投不上变压器的情况发生。小延时时间可设置。一般来说，变压器容量在600KV A以上时，速断保护就要投入50ms的小延时。 定时限过流的延时主要用来保证保护装置的选择性，根据实际电网情况整定。相邻保护的动作时间，自负荷向电源方向逐级增大。 经电压闭锁主要是为了提高电流保护的可靠性和灵敏度。因为真正发生短路故障时，电压会急剧下降，如果只是电流大于定值，而电压正常，就表示线路没有故障，保护不动作。如果电流大于定值的同时电压也低于定值，这时就表示线路发生了真正短路故障，保护动作切断故障。闭锁电压取线电压。 c)反时限过流保护 反时限过电流保护是指动作时间随短路电流的增大而自动减小的保护。使用在输电线路上的反时限过电流保护，能更快的切除被保护线路首端的故障。 本机的反时限过流保护符合IEC标准，可通过整定选择IEC A（一般反时限）、IEC B（非常反时限）、IEC C（极度反时限）三种反时限特性任一种：
电流保护整定计算例题
例1： 如图所示电力系统网络中，系统线电压为115kV l E =，内部阻抗.max =15s Z Ω，.min =12s Z Ω， 线路每公里正序阻抗1=0.4z Ω，线路长度L AB =80m, L BC =150m, rel 1.25K =Ⅰ,rel 1.15K =Ⅱ ,试保护1 的电流I 、II 保护进行整定计算。 解：1. 保护电流I 段保护整定计算 （1） 求动作电流 set.1 rel k.B.max rel s.min AB == 1.25 1.886kA +E I K I K Z Z ?? ==Ⅰ Ⅰ Ⅰ （2） 灵敏度校验 min .max set.1111=1539.54m 0.4s L Z z ???=-?=???????? min AB 39.5410049.480 L L =?=%%%>15% 满足要求 （3） 动作时间：1 0s t =Ⅰ 2. 保护1电流II 段整定计算 （1） 求动作电流 set.2rel k.C.max rel s.min AB BC == 1.250.7980kA +E I K I K Z Z Z ? ? ==+ⅠⅠⅠ s e t .1r e l s e t .2==1.15 0.798=0.9177kA I K I ?ⅡⅡⅠ （2） 灵敏度校验 k.B.min s.max AB I k.B.min sen set.1 1.223 = ==1.331 1.30.9177I K I >Ⅱ 满足要求 （3）动作时间： 1 20.5s t t t =+?=Ⅱ Ⅰ 例2:图示网络中，线路AB 装有III 段式电流保护，线路BC 装有II 段式电流保护，均采用两相星形接线方式。计算：线路AB 各段保护动作电流和动作时限，并校验各段灵敏度。
煤矿高低压开关整定计算.docx
华润联盛车家庄业有限责任公司高低压配电装置整定计算 整定人： 审核人： 机电科长： 机电矿长：
2、短路电流和短路容量计算 (3) 3、开关整定计算原则 (6) 4、高压开关整定计算、校验 (7) 二、井下变电所 (11) 1、系统概况 (11) 2、短路电流和短路容量计算 (12) 3、开关整定计算原则 (12) 三、井下低压系统整定计算校验………………………………14 井下变电所整定值 一、车家庄煤业变电所短路参数计算： 1、1号变压器二次出口端的短路电流I d1计算： 变压器二次电压690V ，容量1000KVA ，系统短路容量 按50MVA 计算： 查表得: 系统电抗X x =0.0288Ω 高压电缆很短可以忽略不算 变压器电阻、电抗查表得： R b =0.038Ω X b =0.06Ω R =2 b g K R +R b =0.038Ω
∑X =X x +2 b g K X +X b =0.06+0.0288=0.0888Ω I d =∑∑+22)()(2X R Ue =∑∑+22)0888.0()038.0(2690 =3450A 2、风机专变二次出口端的短路电流I d1计算： 变压器二次电压690V ，容量100KVA ，系统短路容量按 50MVA 计算： 查表得: 系统电抗X x =0.0288Ω 高压电缆很短可以忽略不算 变压器电阻、电抗查表得： R b =0.1921Ω X b =0.186Ω ∑R =2 b g K R +R b =0.1921Ω ∑X =X x +2 b g K X +X b =0.186+0.0288=0.2148Ω I d =∑∑+22)()(2X R Ue =∑∑+22)2148.0()1921.0(2690 =2395.8A 二号变压器与一号变压容量一样短路也一样 车家庄煤业井下低压开关整定计算 D24#、D33#馈电开关：型号：KBZ-400 电压660V 所带设备有：水泵132KW5台、一台潜水泵7.5KW 。 ○1、各开关额定电流计算： I 1= 132×1.15=151.8 A I 2=11×1.15=12.65 A I 3= 22×1.15=25.3A I 4=75×1.15×2=172 A I 5=17×1.15=19.55 A
整定计算的基本原则(讲义)分解
第1章整定计算的基本原则 1.1 概述 继电保护要达到消灭事故，保证电力系统安全稳定运行的目的，需要做多方面的工作。其中包括设计、安装、整定、调试，以及运行维护等一系列环节；整定计算是其中的一部分工作，而且是极重要的一部分工作。 整定计算是对具体的电力系统，进行分析计算，整定，以确定保护配置方式，保证选型，整定值和运行使用的要求。 它的重要性在于： ①在设计保护时，必须经过整定计算的检验来确定保护方式及选定。 ②在电力系统运行中，整定计算要确定各种保护的定值和使用方式，并及时协调保护与电力系统运行方式的配合，以达到正确发挥保护作用的目的。 ③无论是设计还是运行，保护方式都与一次系统接线和运行方式有密切关系。在多数情况下是涉及全局性的问题，要综合平衡，做出决断。 1．电力系统运行整定计算的基本任务 ①编制系统保护整定方案，包括给出保护的定值与使用方式，对不满足系统要求的（如灵敏性，速动性等）保护方式，提出改进方案； ②根据整定方案，编制系统保护运行规程；处理日常的保护问题； ③进行系统保护的动作统计与分析，做出专题分析报告； ④协调继电保护定值分级管理； ⑤参加系统发展保护设计的审核； ⑥对短路计算有关系统参数的管理。 2．电力系统运行整定计算的特点和要求： ①整定计算要决定保护的配置与使用，它直接关系到保证系统安全和对重要用户连续供电的问题，同时又和电网的经济指标，运行调度，调试维护等多方面工作有密切关系，因此要求有全面的观点。 ②对于继电保护的技术要求，选择性、速动性、灵敏性、可靠性，要全面考虑，在某些情况下，“四性”的要求会有矛盾，不能兼顾，应有所侧重；如片面强调某一项要求时，都会使保护复杂化，影响经济指标及不利于运行维护等弊病。 ③整定保护定值时，要注意相邻上下级各保护间的配合关系，不但在正常方式下考虑，而且方式改变时也要考虑，特别是采取临时性的改变措施更要慎重，要安全可靠。 ④系统保护的运行管理，有连续性的特点。每一个保护定值和使用方式，都是针对某种运行要求而决定的。处理问题有针对性和时间性，要考虑到原有情况作为处理的基础。 1.2 对继电保护的基本要求 1.选择性 电力系统中某一部分发生故障时，继电保护的作用只断开有故障的部分，保留没有故障的部分继续运行，这就是选择性。选择性说明如图1-1所示。
微机保护整定计算举例汇总
微机继电保护整定计算举例
珠海市恒瑞电力科技有限公司 目录 变压器差动保护的整定与计算 (3) 线路保护整定实例 (6) 10KV变压器保护整定实例 (9) 电容器保护整定实例 (13) 电动机保护整定计算实例 (16) 电动机差动保护整定计算实例 (19)
变压器差动保护的整定与计算 以右侧所示Y/Y/△-11接线的三卷变压器为例，设变压器的额定容量为S(MVA)，高、中、低各侧电压分别为UH 、UM 、UL(KV)，各侧二次电流分别为IH 、IM 、IL(A)，各侧电流互感器变比分别为n H 、n M 、n L 。 一、 平衡系数的计算 电流平衡系数Km 、Kl 其中：Uhe,Ume,Ule 分别为高中低压侧额定电压（铭牌值） Kcth,Kctm,Kctl 分别为高中低压侧电流互感器变比 二、 差动电流速断保护 差动电流速断保护的动作电流应避越变压器空载投入时的励磁涌流和外部故障的最大不平衡电流来整定。根据实际经验一般取： Isd ＝（4－12）Ieb ／nLH 。 式中：Ieb ――变压器的额定电流； nLH ――变压器电流互感器的电流变比。 三、 比率差动保护 比率差动动作电流Icd 应大于额定负载时的不平衡电流，即 Icd ＝Kk ［ktx × fwc ＋ΔU ＋Δfph ］Ieb ／nLH 式中：Kk ――可靠系数，取（1.3～2.0） ΔU ――变压器相对于额定电压抽头向上（或下）电压调整范围,取ΔU ＝5%。 Ktx ――电流互感器同型系数；当各侧电流互感器型号相同时取0.5,不同时取1 Fwc ――电流互感器的允许误差；取0.1 Δfph ――电流互感器的变比（包括保护装置）不平衡所产生的相对误差取0.1； 一般 Icd ＝（0.2～0.6）Ieb ／nLH 。 四、 谐波制动比 根据经验，为可靠地防止涌流误动，当任一相二次谐波与基波之间比值大于15%－20%时，三相差动保护被闭锁。 五、 制动特性拐点 Is1＝Ieb ／nLH Is2＝（1～3）eb ／nLH Is1，Is2可整定为同一点。 kcth Uhe Kctm Ume Km **= 3**?=kcth Uhe Kctl Ule Kl
煤矿井下低压开关整定计算公式
Ф） Pe：额定功率（W） Ue：额定电压（690V） cosФ：功率因数（一般取0.8）注：BKD1-400 型低防开关过流整定范围（40-400A） BKD16-400 型低防开关过流整定范围（0-400A）二、短路保护（一）、BKD16-400 型 1、整定原则：分开关短路保护整定值选取时应小于被保护线路末端两相短路电流值，略大于或等于被保护设备所带负荷中最大负荷的起动电流加其它设备额定电流之和，取值时应为过流值的整数倍，可调范围为3-10Ie。总开关短路保护整定值应小于依据变压器二次侧阻抗值算出的两相短路电流值，大于任意一台分开关的短路定值。选取时依据情况取依据变压器二次侧阻抗值算出的两相短路电流值0.2－0.4 倍，可调范围为3-10Ie。 2、计算原则：被保护线路末端两相短路电流计算时，阻抗值从变压器低压侧算起，加上被保护线路全长的阻抗（总开关计算被保护线路的阻抗时，电缆阻抗忽略不计，只考虑变压器二次侧阻抗值）。被保护设备所带负荷中的最大负荷的启动电流按该设备额定电流的5－7 倍计算。 3、计算公式：（1）变压器阻抗：Z b （6000） =U d %×Ue 2 /Se U d %：变压器阻抗电压 Ue ：变压器额定电压（6000V） Se：变压器容量（VA）（2）换算低压侧（690V）后的阻抗 Z b （690） =（690/6000）2 ×Z b （6000）（3）被保护线路的阻抗电抗：X L =X O L（X O 千伏以下的电缆单位长度的电抗值：0.06 欧姆/千米；L：线路长度km）电阻：R L =L/DS ＋R h L：线路长度（米） S：导线截面积（毫米 2 ） D：电导率（米/欧*毫米 2 ，铜芯软电缆按65 o C 时考虑取42.5，铜芯铠装电缆按65 o C 时考虑取48.6） R h ：短路点电弧电阻，取0.01 欧电缆的阻抗Z L ＝ 2 2 RL XL ?8?0 所以总阻抗Z 总＝Zb （690）＋Z L （4）两相短路电流计算 I 短＝Ue （690）
2三段式电流保护的整定及计算
2三段式电流保护的整定计算 1、瞬时电流速断保护 整定计算原则：躲开本条线路末端最大短路电流 整定计算公式： 式中： Iact——继电器动作电流 Kc——保护的接线系数 IkBmax——最大运行方式下，保护区末端B母线处三相相间短路时，流经保护的短路电流。 K1rel——可靠系数，一般取1.2～1.3。 I1op1——保护动作电流的一次侧数值。 nTA——保护安装处电流互感器的变比。 灵敏系数校验：
式中： X1— —线 路的 单位 阻抗， 一般 0.4Ω /KM； Xsmax ——系统最大短路阻抗。 要求最小保护范围不得低于15%～20%线路全长，才允许使用。 2、限时电流速断保护 整定计算原则： 不超出相邻下一元件的瞬时速断保护范围。所以保护1的限时电流速断保护的动作电流大于保护2的瞬时速断保护动作电流，且为保证在下一元件首端短路时保护动作的选择性，保护1的动作时限应该比保护2大。故： 式中： KⅡrel——限时速断保护可靠系数，一般取1.1～1.2； △t——时限级差，一般取0.5S； 灵敏度校验：
规程要求： 3、定时限过电流保护 定时限过电流保护一般是作为后备保护使用。要求作为本线路主保护的后备 以及相邻线路或元件的远后备。 动作电流按躲过最大负荷 电流整定。 式中： KⅢrel——可靠系数，一般 取1.15～1.25； Krel——电流继电器返回系数，一般取0.85～0.95； Kss——电动机自起动系数，一般取1.5～3.0； 动作时间按阶梯原则递推。 灵敏度分别按近后备和远后备进行计算。 式中： Ikmin——保护区末端短路时，流经保护的最小短路电流。即：最小运行方式下，两相相间短路电流。 要求：作近后备使用时，Ksen≥1.3～1.5 作远后备使用时，Ksen≥1.2
西翼风井高爆开关整定计算
郑州集团白坪煤业西翼风井项目部 井下高爆开关整定计算说明 整定人：郑超启 审核人：董强胜 副总工：_____________________ 副总经理：___________________ 日期：2015年9月30日
井下负荷统计及计算 1、井下电力负荷计算应符合下列规定：1.能够较精确计算出电动机功率的用电设备，直接取其计算功率；2.其他设备，一般采用需要系数法计算。 2、井下各种用电设备的需要系数及平均功率因数，宜按表1的规定 选用。 表1需要系数及平均功率因数 注：当有功率因数补偿时，按计算的功率因数。 3、每个回采工作面的电力负荷，可按下列公式计算： S= Kx* 刀Pe/COSZ （-1） 综采、综掘工作面需要系数可按下式计算： Kx=0.4+0.6*Pd/ 刀Pe （-2） 一般机采工作面需要系数可按下式计算： Kx=0.286+0.714*Pd/ 刀Pe （-3） 式中S-工作面的电力负荷视在功率（kVA）; 刀Pe-工作面用电设备额定功率之和（kW）; CO Z -工作面的电力负荷的平均功率因数，见表1; Kx-需要系数，见表1; Pd-最大一台（套）电动机功率（kW）。 4、采区变电所的电力负荷，可按下式计算：
S= Ks*Kx* 刀Pe/ COS0 （4） 式中Ks-本采区内各工作面的同时系数，见表 2 表2井下各级变电所的同时系数 注：①不包括由地面直接向采区供电的负荷，若为单采区或单盘区矿井，则同时系数取1。 5、井下主变电所的电力负荷，可按下式计算： Sj=K si* 刀S+ K S2*刀Pn/ COS? （5） 式中Sj-- 井下总计算负荷视在功率（kVA）; 刀S--除由井下主（中央）变电所直配的主排水泵及其他大型固定设备计算功率之外的井下各变电所计算负荷视在功率之 和（kW）; 刀Pn--由井下主（中央）变电所直配的主排水泵及其他大型固 定设备计算功率之和（kw）； C0& --井下主排水泵及其他大型固定设备加权平均功率因数； 心--井下各级变电所问的同时系数，见表2; K.2--井下主排水泵及其他大型固定设备间的同时系数，只有主排水泵时取1.00，有其他大型固定设备时取0 90 0.95。
开关整定值计算
供电系统整定及短路电流计算说明书 一、掘进工作面各开关整定计算： 1、KBZ-630/1140馈电开关 KBZ-630/1140馈电开关所带负荷为：12CM15-10D连续采煤机、4A00-1637-WT型锚杆机，10SC32-48BXVC-4型梭车。 （1）、连续采煤机各台电机及功率： 两台截割电机 2*170=340KW； 二台收集、运输电动机 2*45=90KW； 两台牵引电动机 2*26=52KW； 一台液压泵电动机 1*52=52KW； 一台除尘电动机 1*19=19KW； 合计总功率：553KW。 （2）、锚杆机各台电机及功率： 两台泵电机： 2*45=90KW； （3）、梭车各台电机及功率： 一台液压泵电动机 1*15=15KW； 两台牵引电动机 2*37=74KW； 一台运输电动机 1*19=19KW； 合计总功率：108KW。 1.1、各设备工作时总的额定长期工作电流： ∑I e =∑P e / √3U e cos∮(计算中cos∮值均取0.75) ∑I e= 751/1.73*1.14*0.75≈507.1A 经计算，∑I e ≈507.1（A），按开关过流热元件整定值≥I e 来选取整定值. 则热元件整定值取510A。 短路脱扣电流的整定按所带负荷最大一台电机的起动电流（额定电流的5~7倍）加上其它电动机额定长时工作电流选取整定值。 最大一台电机（煤机截割电机）起动电流： I Q =6P e / √3U e cos∮=6*170/1.732*1.14*0.75≈688.79A ∑I e =∑P e / √3U e cos∮=581/1.732*1.14*0.75≈392.3A 其它电机额定工作电流和为392.3(A) I Q +∑I e =1081.12A 则KBZ-640/1140馈电开关短路脱扣电流的整定值取1100A。 2 、QCZ83-80 30KW局部通风机控制开关的整定计算： 同样控制的风机共计二台。 （1）、额定长时工作电流 I e =P e / √3U e cos∮=30/1.732*0.66*0.75≈35(A) （2）、熔断器熔体熔断电流值的选取按设备额定长时工作电流的2.5倍选择。 则二台风机控制开关的整定值均为85A。 3、铲车充电柜控制开关的整定计算： 为生产便利，铲车充电柜控制开关选用DW80-200馈电开关。铲车充电柜输入电压660V，输入电流28A，使用一台DW80-200开关控制。该三台均按照该开关最小挡整定，整定值取200A。 4、ZXZ 8 -4-Ⅱ信号、照明综合保护装置： 根据实际负荷情况，二次侧熔断器熔体熔断电流取10A；一次侧熔断器熔体熔断电流取5A。 5、QCZ83-80N 4KW皮带张紧绞车开关： 额定长时工作电流 I e =4.37(A) 则开关熔断器熔体熔断电流取10A。
kV变压器整定计算原则
110kV 变压器整定计算方案 差动保护 整定原则： 1. 差动速断电流：应按躲过变压器初始励磁涌流整定，推荐值如下： 6300kVA 及以下变压器： 7-12 Ie 6300-31500kVA 变压器： Ie 40000-120000 kVA 变压器： 3-6 Ie 120000 kVA 及以上变压器： 2-5 Ie 2. 差动动作电流：~ 3. 比率制动系数： 适用于制动电流为∑== m i Ii Ir 121、{}l I h I Ir &&&,m I ,=和复式比例制动（ISA 系列）。 若制动电流{} l I h I Ir &&&,m I ,=可选择，制动电流不能只取负荷侧电流（区外短路故障时差动保护可靠性降低）。 若制动电流计算方法有别于常规，制动系数取值需结合实际，并参考厂家建议整定。 4. 二次谐波制动系数： 建议取 5. TA 断线闭锁差动保护:建议 TA 断线或短路且差流小于时闭锁差动保护，大于时不闭锁 差动保护。若无上述区域选择，CT 断线建议不闭锁差动保护。 6. 差流越限告警（TA 断线报警）：取。 7. 差动保护TA 断线若采用负序电流判据，建议取。 8. 若110kV 站变压器为双变低，且其中一分支暂不接入时，该分支差动保护CT 变比调整 系数仍按实际整定，不取装置最小值。 整定方案： 1. 不带时限动作于跳主变各侧。 2. 保护动作不闭锁备自投。（不要） 后备保护 整定原则： 1. 110kV 过电流保护 可选择经复压闭锁或不经复压闭锁 a 经复压闭锁： 按躲负荷电流整定 IL=k K × IHe ／f K ×Nct k K = zqd K = f K 电磁型取，微机型取 b 不经复压闭锁： 考虑躲备自投动作后变压器可能的最大负荷电流： IL=k K ×zqd K × IHe ／f K ×Nct k K = f K 电磁型取，微机型取
距离保护整定计算例题
距离保护整定计算例题 题目：系统参数如图，保护1配置相间距离保护，试对其距离I 段、II 段、III 段进行整定，并校验距离II 段、III 段的灵敏度。取z1=0.4Ω/km ，线路阻抗角为75?，Kss=1.5，返回系数Kre=1.2，III 段的可靠系数Krel=1.2。要求II 段灵敏度≥1.3~1.5，III 段近后备≥1.5，远后备≥1.2。 解： 1、计算各元件参数，并作等值电路 Z MN =z 1l MN =0.4?30=12.00 Ω Z NP =z 1l NP =0.4?60=24.00 Ω Z T =100%K U ?T T S U 2=1005.10?5 .311152 =44.08 Ω 2、整定距离I 段 Z I set1=K I rel Z MN =0.85?12=10.20 Ω t I 1=0s Z I set3=K I rel Z NP =0.85?24=20.40 Ω t I 3=0s 3、整定距离II 段并校验灵敏度 1)整定阻抗计算 (1)与相邻线路I 段配合 Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z I set3 )=0.8(12+2.07?20.40)=43.38Ω (2)与变压器速断保护配合 Z II set1=K II rel (Z MN +Kbmin Z T )=0.7(12+2.07?44.08)=72.27 Ω 取Z II set1=Min( (1),(2))=43.38Ω
2)灵敏度校验 K II sen = MN set II Z Z 1 =43.38/12=3.62 (>1.5)，满足规程要求 3）时限 t II 1=0.5s 4、整定距离III 段并校验灵敏度 1)最小负荷阻抗 Z Lmin Z Lmin = Lman L I U min =Lman N I U 9.0=35 .03 /1109.0?=163.31 Ω Cos ?L =0.866， ?L=30? 2）负荷阻抗角方向的动作阻抗Z act （30?） Z act （30?）= re ss rel L K K K Z min =2 .15.12.131 .163??=75.61 Ω 3）整定阻抗Z III set1，?set =75? (1)采用全阻抗继电器 Z III set1= Z act （30?）=75.61Ω， ?set =75? （2）采用方向阻抗继电器 Z III set1 = )cos() 30(L set act Z ??-?=) 3075(61.75?-?COS =106.94Ω 4）灵敏度校验 方向阻抗：近后备：Ksen=MN set III Z Z 1 =106.94/12=8.91
地面高低压开关整定计算(样本)
嵩基集团嵩基煤业有限责任公司高低压配电装置整定计算 整定人： 审核人： 机电科长： 机电矿长：
一、地面变电所 (3) 1、系统概况 (3) 2、短路电流和短路容量计算 (3) 3、开关整定计算原则 (6) 4、高压开关整定计算、校验 (7) 二、井下变电所 (11) 1、系统概况 (11) 2、短路电流和短路容量计算 (12) 3、开关整定计算原则 (12) 三、井下低压系统整定计算校验 (14)
一、地面变电所 1、系统概况 1)、供电系统简介 嵩基煤业矿井供电系统来自徐庄变电站8板庄矿线10Kv 线路型号LGJ-70/10，长度，下杆为MYJV22-70/10,长度200米，另一回路来自徐庄35变电站11板庄西线，线路型号LGJ-70/10，长度，下杆为MYJV22-70/10,长度200米。地面设主变三台，两台S9-500/10/，一台为S9-200/10/6，井下有变压器五台，四台KBSG-315/10/,一台KBSG-100/10/风机专用。嵩基地面变电所有高压GG1A-F型开关柜10台，地面变电所和井下配电所采用双回路供电分列运行供电方式。 2)、嵩基煤业供电资料 （1）、经电业局提供徐庄变电站10KV侧标么值为： 最大运行运行方式下：最小运行方式下： （2）、线路参数 徐庄变电站到嵩基变电所线路型号LGJ-70/10，长度，下杆为MYJV22-70/10,长度200米电抗、阻抗查表得； 10KV架空线电阻、电抗：Xg=×=Ω Rg=×=Ω 10KV铠装电缆电阻、电抗：Xg=×=Ω Rg=×=Ω 2、短路电流和短路容量计算
（1）绘制电路图并计算各元件的相对基准电抗。 702电缆200m 702LGJ 4800m 702电缆 618m 徐庄变电站上下杆电缆架空线入井电缆 S9-500/10/0.4 S9-500/10/0.4 S9-100/10/6 选择基准容量Sd=100MVA 基准电压Ud= 基准电流Id=Sd/√3Ud=100÷×= 上级变压器电抗标么值 X﹡b0= 上一级徐庄站提供 上下杆电缆电抗标么值 X﹡1= X0L(S j/U2p1)=×(100÷2)= 架空线电抗标么值 X﹡2= X0L（S j/Ud2）=×（100÷2）= 从地面变电所入井井下配电所电缆电抗标么值：L=300m X﹡3= X0L（Sd/Ud2）=××（100÷2）=
煤矿供电整定计算原则
新安煤矿供电系统整定计算原则 机电科张永杰 一、掘进头等带电机起动开关的整定计算： ①、整定原则：按电机额定电流整定，当计算出整定结果，保护器无相应档位时，可适当提高至高档位。 计算公式：Ie=1.15×Pe(kw) 例：当一台设备额定功率为90kw 时，具体整定结果如下： 1.15×90=103.5A 如开关保护器无103.5A 档位时，可适当提高，将其整定结果整定为105A 。 二、变电所内分开关整定计算： 整定原则：①、速断：满足正常最大负荷时的运行： Idz ≥1.15×最大设备功率×6（设备启动时最大电流倍数）+1.15×其他设备总功率 对于开拓工作面，按同一数值整定，确定整定Ie 稳定，不至于经常调整，对速断按两相短路进行效验： 5.1) 2(>Idz Id 即可 例如：变电所内某台分开所带设备负荷分别为：30kw 、20kw 、10kw ，其整定计算方法如下： 1.15×30×6+1.15×（20+10）=241.5A 速断用两相短路进行校验，需计算出两相短路电流： 已知我矿5#变电所最小运行方式下短路电流为2560A 。 效验：5.1) 2(>Idz Id =5.16.105.2412560>≈ 效验合格 所以，本台开关速断可整定为245A 。 具体数值查《煤矿三大保护》。 ②、过流：满足可能的最大负荷运行，不跳闸,延时按2档即可，具体查开关说明书。 ③、漏电：调至为功率型，延时可调至50V/0ms ，确定负荷侧出现漏电时，迅速跳闸，不越级。 三、变电所内变压器低压侧总开关计算整定 ①、速断：按变压器低压侧最大设备启动电流： 6Ie+其他设备额定电流 该整定计算后必须小于控制变压器高爆开关的速断整定值，且大于负荷侧分开关的速断整定值，必须用分开关负荷侧短路电流校验其可靠性。 例如：变电所内某台变压器低压侧总开关下所带设备负荷统计分别为：100 kw 、80 kw 、60 kw 、50 kw 、30kw ，其整定计算方法如下： 1.15×100×6+1.15×（80+60+50+30）=943A ②、过流：按变压器额定容量计算出二次侧允许的额定电流，取整定即可，延时取2~4档。其计算方法如下： 例如：变压器容量为500KV A ，电压等级为660V 。 Ie= S/3U=500/1.732×660=437A
继电保护整定计算例题
如下图所示网络中采用三段式相间距离保护为相间短路保护。已知线路每公里阻抗Z 1=km /Ω，线路阻抗角?=651?，线路AB 及线路BC 的最大负荷 电流I m ax .L =400A ，功率因数cos ?=。K I rel =K ∏rel =，K I ∏ rel =，K ss =2，K res =，电源 电动势E=115kV ，系统阻抗为X max .sA =10Ω，X min .sA =8Ω，X max .sB =30Ω，X min .sB =15Ω；变压器采用能保护整个变压器的无时限纵差保护；t ?=。归算至115kV 的变压器阻抗为Ω，其余参数如图所示。当各距离保护测量元件均采用方向阻抗继电器时，求距离保护1的I ∏∏I 、、段的一次动作阻抗及整定时限，并校 验I ∏∏、段灵敏度。（要求∏sen ≥；作为本线路的近后备保护时，I ∏sen ≥；作为相邻下一线路远后备时，I ∏sen ≥） 解：（1）距离保护1第I 段的整定。 1） 整定阻抗。 11.Z L K Z B A rel set -I I ==Ω=??6.94.0308.0 2)动作时间：s t 01=I 。 （2）距离保护1第∏段的整定。 1）整定阻抗：保护1 的相邻元件为BC 线和并联运行的两台变压器，所以 ∏段整定阻抗按下列两个条件选择。
a ）与保护3的第I 段配合。 I -∏∏+=3.min .11.(set b B A rel set Z K Z L K Z ） 其中， Ω=??==-I I 16.124.0388.013.Z L K Z C B rel set ； min .b K 为保护3 的I 段末端发生短路时对保护1而言的最小分支系数（见图 4-15）。 当保护3的I 段末端K 1点短路时，分支系数为sB AB sB sA b X X X X I I K ++==12 （4-3） 分析式（4-3）可看出，为了得出最小分支系数，式中SA X 应取最小值min .SA X ；而SB X 应取最大值max .SB X 。因而 max .min .min .1sB AB sA b X Z X K ++ ==1+30 30 4.08?+= 则 Ω=?+??=∏ 817.25)16.12667.14.030(8.01.set Z b ）与母线B 上所连接的降压变压器的无时限纵差保护相配合，变压器保护范围直至低压母线E 上。由于两台变压器并列运行，所以将两台变压器作为一个整体考虑，分支系数的计算方法和结果同a ）。 ?? ? ??+=-∏∏2min .1t b B A rel set Z K Z L K Z =Ω=? +??078.66)27.84667.14.030(8.0 为了保证选择性，选a ）和b ）的较小值。所以保护1第 ∏段动作阻抗为