继电保护整定计算公式大全

继电保护整定计算公式

1、负荷计算（移变选择）：

cos de N ca w m

k P S ?∑=

（4-1）

式中 S ca --一组用电设备的计算负荷，kVA ；

∑P N --具有相同需用系数K de 的一组用电设备额定功率之和，kW 。 综采工作面用电设备的需用系数K de 可按下式计算

N

de P P k ∑+=max 6

.04.0 （4-2）

式中 P max --最大一台电动机额定功率，kW ；

wm ?cos --一组用电设备的加权平均功率因数

2、高压电缆选择：

（1）向一台移动变电站供电时，取变电站一次侧额定电流，即

N

N N ca U S I I 13

1310?=

= （4-13）

式中 N S —移动变电站额定容量，kV ?A ；

N U 1—移动变电站一次侧额定电压，V ； N I 1—移动变电站一次侧额定电流，A 。

（2）向两台移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为两台移动变电站一次侧额定电流之和，即

3

1112ca N N I I I =+=

（4-14）

（3）向3台及以上移动变电站供电时，最大长时负荷电流ca I 为

3

ca I =

（4-15）

式中 ca I —最大长时负荷电流，A ；

N P ∑—由移动变电站供电的各用电设备额定容量总和，kW ； N

U

—移动变电站一次侧额定电压，V ；

sc K —变压器的变比；

wm ?cos 、η

wm —加权平均功率因数和加权平均效率。

（4）对向单台或两台高压电动机供电的电缆，一般取电动机的额定电流之和；对向一个采区供电的电缆，应取采区最大电流；而对并列运行的电缆线路，则应按一路故障情况加以考虑。

3、 低压电缆主芯线截面的选择

1）按长时最大工作电流选择电缆主截面 （1）流过电缆的实际工作电流计算

① 支线。所谓支线是指1条电缆控制1台电动机。流过电缆的长时最大工作电流即为电动机的额定电流。

N

N N

N N ca U

P I I η?cos 3103

?=

= （4-19）

式中 ca I —长时最大工作电流，A ；

N I —电动机的额定电流，A ； N

U

—电动机的额定电压，V ；

N P —电动机的额定功率，kW ； N ?cos —电动机功率因数；

N η—电动机的额定效率。

② 干线。干线是指控制2台及以上电动机的总电缆。

向2台电动机供电时，长时最大工作电流ca I ，取2台电动机额定电流之和，即

21N N ca I I I += （4-20）

向三台及以上电动机供电的电缆，长时最大工作电流ca I ，用下式计算

wm

N

N de ca U

P K I ?cos 3103

?∑=

（4-21）

式中 ca I —干线电缆长时最大工作电流，A ；

N P ∑—由干线所带电动机额定功率之和，kW ； N

U

—额定电压，V ；

de K —需用系数；

wm ?cos —加权平均功率因数。

（2）电缆主截面的选择

选择要求 p KI ≥ca I （4-22） 4、短路电流计算 ① 电源系统的电抗sy

X

br

ar s ar ar s

ar sy

S U I

U U I

U X

2

)3(2

)3(33=

==

（4-75）

式中 sy

X

—电源系统电抗，Ω；

ar U —平均电压，V （6kV 系统平均电压为6.3kV ）； )3(s I —稳态三相短路电流，A ；

br S —井下中央变电所母线短路容量，MV ·A （用式4-75计算时单位应一致）。 ② 6kV 电缆线路的阻抗w X

L x X

w

0= （4-76）

式中 0x —电缆线路单位长度的电抗值，6kV~10kV 电缆线路0x =0.08Ω/km ；

L —自井下中央变电所至综采工作面移动变电站，流过高压短路电流的沿途各串联电缆的总长度，km 。

（5）短路回路的总阻抗∑X

∑+=w sy X X X

（4-77）

（6）三相短路电流)

3(s I

∑=

X

U I ar s

3)

3( （4-78）

（7）两相短路电流)

2(s I

)

3()

2(2

32s ar s

I X

U I =

=

∑ （4-79）

（8）短路容量s S ar s s U I S )

3(3=

4、过流整定

1. 高压配电装置中过流继电器的整定

目前使用的矿用隔爆高压真空配电箱继电保护装置大多数采用电子保护装置，部分新产品采用微电脑控制及保护，其保护功能有过流保护（短路保护、过载保护）、漏电保护、过电压和欠电压保护等。下面就电子保护装置的过电流保护整定计算方法做一讨论。

1）保护一台移动变电站

（1）短路（瞬时过流）保护继电器动作电流

移动变电站内部及低压侧出线端发生短路故障时，应由高压配电箱来切除。因此，动作电流应按躲过变电站低压侧尖峰负荷电流来整定，即动作电流为

)(4.1~2.1∑+

≥

??N

M st i

T r sb I

I K K I （4-85）

式中 r sb I ?—瞬时过流继电器动作电流，A ；（短路保护，即速断）；

1.2~1.4—可靠性系数; T K —变压器的变压比；

i K —高压配电箱电流互感器变流比；

M st I ?—起动电流最大的一台或几台电动机同时起动，电动机的额定起动电流，A ；

∑N

I

—其余电气设备额定电流之和，A 。

调整继电器过流保护整定装置，使动作电流大于等于其计算值。

灵敏系数（灵敏度）校验

5.1)

2(≥=

?r

sb i T gT s

r I K K K I K (4-86)

式中 r K —保护装置的灵敏度；

)

2(s I —移动变电站二次侧出口处最小两相短路电流，A ；

gT K —变压器组别系数，对于Y ,y 接线的变压器，gT K =1；对于Y ,d 接线变压器

gT K =3。其他参数意义同上。

（2）过载保护整定电流

隔爆型高压配电箱过载保护装置的动作电流，按移动变电站一次侧额定电流来整定，即

sb N I I ==

（4-87）

式中 N S —移动变电站额定容量，kV A ；

N U 1—移动变电站一次侧额定电压，kV 。

2）保护几台移动变电站

一台高压配电箱控制一条高压电缆，而这条高压电缆又同时控制几台移动变电站，构成带有分支负荷干线式供电方式，综采工作面供电系统一般采用这种供电方式。

（1）短路保护装置动作电流整定

短路保护装置动作电流整定仍按式（4-85）计算，灵敏度按式（4-86）校验。应注意，灵敏度校验中，)2(s I 为保护范围末端的最小两相短路电流，该保护范围末端是指最远一台移动变电站二次出口处最小两相短路电流。

（2）过载保护整定电流

高压配电箱过载保护装置的动作电流按线路最大工作电流来整定。

m ax 1sb r w i

I I K ??≥

（4-88）

式中 w I ?m a x —线路的最大工作电流（即为最大负荷电流I ca ），A ；

3

max 10

w ca

S

I I ??==

（4-89）

∑N

S

-由该高压电缆所控制的移动变电站额定容量总和，kV ?A ；

N U 1-高压额定电压，V ； 2．移动变电站过流保护装置整定计算

目前煤矿井下使用的国产移动变电站结构形式有两种：①高压负荷开关、干式变压器、低压馈电开关组成移动变电站。在低压馈电开关中装有半导体脱扣器，作为过流保护装置。JJ30检漏继电器作为漏电保护装置。高压负荷开关中无过流保护装置；②高压真空断路器、干式变压器、低压保护箱组成移动变电站。在高压开关箱中装有过流保护装置，在低压开关箱中装有过流保护和漏电保护装置。

1）移动变电站高压开关箱中过流保护装置的整定 （1）短路保护的整定

移动变电站内部及低压侧出线端发生短路故障时，应由移动变电站高压断路器来切除。移动变电站短路保护装置的动作电流，应躲过低压侧尖峰负荷电流，即按式（4-85）整定，按式（4-86）校验。应注意，灵敏度校验中，)

2(s I 为保护范围末端的最小两相短路电流，该保护范围末端是指最远一台磁力起动器，动力电缆入口处最小两相短路电流。

（2）过载保护整定

移动变电站过载保护的整定电流，取移电站一次侧额定电流，即按式（4-87）计算。 2）移动变电站低压保护箱中过流保护装置的整定 （1）短路保护整定

按式（4-91）计算整定值，按式（4-92）校验灵敏度。 （2）过载保护整定

移动变电站低压保护箱中，过载保护的整定电流取所控制电动机额定电流之和乘以需用

系数。即

sb de N I K I =∑ （4-90）

式中

∑N

I

—所有电动机额定电流之和，A ；

de K —需用系数，由具体负荷确定。

3）移动变电站低压馈电开关过流保护装置的整定 （1）移动变电站低压馈电开关短路保护的整定 按式（4-91）计算整定值，按式（4-92）校验灵敏度。 （2）过载保护的整定

过载保护的整定电流，取所控制电动机额定电流之和乘以需用系数，即按式（4-90）计算。

3. 井下低压系统过流保护装置整定（包括过电流脱扣器） 1）低压馈电开关过流保护装置的整定

（1）变压器二次侧总馈电开关或干线的配电开关中过电流继电器动作电流

sb st M N I I I ?≥+∑ （4-91）

式中 sb I —过流保护装置的动作电流，A ；

M st I ?—被保护网络中最大一台电动机的起动电流，A ；

∑N

I

—被保护网络中除最大容量的一台电动机外，其余电动机额定电流之和，A 。

保护装置的灵敏系数要求

5.1)

2(≥=

sb

s

r I I K （4-92）

式中 )

2(s I —被保护网络末端最小两相短路电流，A 。

（2）对于新型系列DZKD 或DWKB30型馈电开关，装有电子脱扣装置，即过载长延时过流保护、短路短延时（0.2~0.4s ）过流保护和短路速断保护。

过载长延时过流保护的整定范围：（0.4~1.0）N sw I ?（N sw I ?是开关的额定电流A ），具有反时限特性；

短路短延时过流保护的整定范围：（3~10）N sw I ?； 短路速断保护的整定范围：8N sw I ?或20N sw I ?。 过载长延时保护的动作电流整定倍数：

N

sw N

de

sb I I

K n ?∑≥

（4-93）

式中 sb n —过载长延时保护动作电流倍数；

de K —需用系；

∑N

I

—被控制的所有电动机额定电流之和，A ；

短路短延时保护的动作电流整定倍数： s b s t M

d e

I I K

I ?'=+∑

（4-94）

N

sw sb sb I I n ?'≥

（4-95）

式中 sb

I '-短路短延时动作电流计算值，A ； 灵敏系数要求

5.1)

2(≥=

?N

sw sb s

r I n I K （4-96）

2）对于采用电子保护装置的新型磁力起动器过电流保护装置的整定

采用电子保护装置的磁力起动器，生产厂家不同，保护装置各异。如QCKB30系列磁力起动器采用JLB-300型电子保护装置；QJZ-300/1140型磁力起动器，装有5块电子控制保护插件；BQD-300/1140型磁力起动器，采用ABD8型电子保护装置；QJZ-200/1140型磁力起动器采用JDB 型电机综合保护装置；个别新产品采用微机控制保护等等。虽然保护装置类型不同，但是过流保护整定的要求相同，即

（1）过载保护的整定电流要求略大于长时最大负荷电流。或者说，略小于所控制电动机的额定电流，即

o sb I ?≤N M I . （取接近值） （4-97）

式中 o sb I ?—过载整定电流，A ；

N M I .—电动机额定电流，A 。

这样整定的理由是，生产机械所配套的电动机并非按电动机的满负荷设计，电动机的功率略大于生产机械的功率。

（2）过电流速断保护的整定电流：

s sb I ?＞N st I ? （4-98） 式中 s sb I ?—速断保护的整定电流，A ；

N st I ?—电动机的额定起动电流，A ；对鼠笼电动机，一般N st I ?=（4~7）M N I ?； 速断整定电流倍数要求为过载保护的8倍或10倍，一般电子保护装置由硬件电路的设计来保证。即

sb s sb sb o

I n I ??=

= 8或10 （4-99）

速断保护灵敏系数要求：

(2)

s

r sb sb o

I K n I ?=

≥1.5 （4-100）

3）过热继电器整定

（1）过热继电器的动作电流整定。过热继电器的动作电流应略大于被保护电机的负荷电流。

（2）过热-过流继电器动作电流的整定。过热组件的动作电流整定与过热继电器相同，过电流组件的动作电流的整定同速断保护。

4）熔断器熔件的选择

（1）保护1台鼠笼型异步电动机，熔件的额定电流应躲过电动机的起动电流，即

F

N st F K I I .?=

（4-101）

式中 F I —熔体的额定电流，A ；

N st I ?—电动机的额定起动电流，A ；

F K —当电动机起动时，熔体不熔化的系数，取值范围1.8~2.5。在正常起动条件下，轻载起动，取2.5，经常起动或重负荷起动，取1.8~2。

由于熔体材料或电流大小的不同，熔断器的保护特生曲线不完全相同，因此，在考虑轻载起动时间为6~10s ，重载起动时间为15~20s 的前题下，有关资料提出对不同型号的熔断器，采取不同的系数，见表4-17，以供使用时参考。

表4-17 熔体不熔化系数

（2）保护多台鼠笼电动机供电干线的熔断器，熔件的额定电流为

∑+

=

?N

F

M st F I

K I I （4-102）

式中 M st I ?—干线电缆供电的最大电动机额定起动电流，A ；

∑N

I

—其余电动机额定电流之和，A 。

F K —熔体不熔化系数；

（3）保护电钻变压器，熔体额定电流为 ∑+=

?)(4.1~2.1N

F

M

st T F I

K I K I （4-103）

式中 T K —变压器的变压比；

（4）保护照明变压器，熔体的额定电流 ∑=

N

T

F I

K I 4.1~2.1 （4-104）

式中

N

I

∑—照明灯额定电流之和，A 。

（5）熔体额定电流与熔断器额定电流的选择

根据熔件额定电流计算值F I ，选取熔体的额定电流F N I ?，要求

F N I ?≈F I （4-105）

根据选定的F N I ?，确定熔断器的额定电流，再根据F N I ?与熔断器的额定电流去校核起动器的型号是否合适。

（6）灵敏系数校验

F

N s

r I I K ?=

)

2(≥4或7 （4-106）

式中 )

2(s I —被保护线路末端或电动机进线端子上的最小两相短路电流，A ；

4或7—灵敏系数，对于660V 电网，F N I ?＞100A 时取4，F N I ?≤100A 时取7；对于127V 电网取4。

如果是保护照明变压器或电钻变压器时，灵敏系数要求

T

s

r K I K 3)

2(=

≥4 （4-107）

式中 )

2(s I —变压器二次侧出线端二相短路电流，A ；

T K —变压器变比；

3—Y ,d 接线变压器，二次侧两相短路电流换算到一次侧的系数。

（7）熔断器极限分断能力的校验 熔断器的极限分断电流F

off

I ?值见表4-18，必须满足

F o f f I ≥)3(s I （4-108） 式中 )3(s I —保护范围首端的三相短路电流，A 。

表4-18 熔断器的极限分断能力