矿井供电系统继电保护配置及整定计算规范
矿井供电系统继电保护配置
与整定计算规范
1范围
本标准规定了矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护配置及定值整定计算的原则、方法和具体要求。
本标准适用于矿井供电系统的线路、变压器、电动机的继电保护运行整定。
本标准以微机型继电保护装置为主要对象，对于非微机型装置可参照执行。
2规范性引用文件及参考文献
2.1 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
《煤矿安全规程》国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局2011年版《矿山电力设计规范》GB50070-2009 中华人民共和国住房和城乡建设部中华人民共和国国家质量监督检疫总局
《煤矿井下供配电设计规范》GB50417-2007 中华人民共和国建设部
《煤矿井下低压电网短路保护装置的整定细则》原煤炭部煤生字[1998]第237号《继电保护及安全自动装置技术规程》GB/T 14285—2006 中华人民共和国国家标准化委员会
《3-110kv电网继电保护装置运行整定规程》DL/T 584—2007 中华人民共和国国家发展和改革委员会
2.2参考文献
《煤矿电工手册》第二分册：矿井供电（上）（下）1999年2月第1版
3.术语与定义
3.1 进线开关：指变电所进线开关。
3.2 出线开关：指变电所馈出干线开关。
3.3 负荷开关：指直接控制电动机、变压器的高压开关。
3.4 母联开关：指变电所高压母线分段开关。
3.5 配合
电力系统中的保护互相之间应进行配合。根据配合的实际情况，通常可将之分为完全配合、不完全配合、完全不配合三类。
完全配合：指需要配合的两保护在保护范围和动作时间上均能配合，即满足选择性要求。
不完全配合：指需要配合的两保护在动作时间上能配合，但保护范围无法配合的情况。
完全不配合：指需要配合的两保护在保护范围和动作时间上均不能配合，即无法满足选择性要求。
3.6 时间级差
根据保护装置性能指标，并考虑断路器动作时间和故障熄弧时间，能确保保护配合关系的最小时间。
4 总则
4.1 本标准是矿井供电系统继电保护配置及定值整定计算过程中应遵守的基本原则。4.2 各级电网之间继电保护的运行整定，应以保证电网全局的安全稳定运行为根本目标。电网继电保护的整定应满足速动性、选择性和灵敏性要求。如果由于电网运行方式、装置性能等原因，不能兼顾速动性、选择性或灵敏性要求时，应在整定时合理地进行取舍，优先考虑灵敏性，并执行如下原则：
a. 矿井电网服从矿区电网；
b. 下一级电网服从上一级电网；
c. 局部问题酌情消化；
d. 尽可能照顾下一级电网的需要；
e. 保证重要负荷供电。
4.3 上、下级继电保护之间的整定，一般应遵循逐级配合的原则，满足选择性的要求，即当下一级线路或元件故障时，故障线路或元件的继电保护整定值必须在灵敏度和动作时间上均与上一级线路或元件的继电保护整定值相互配合，以保证电网发生故障时有选择性地切除故障。对不同原理的保护之间的整定配合，原则上应满足动作时间上的逐级配合。在不能兼顾速动性、选择性或灵敏性要求时，可以采用时间配合保护范围不配合的不完全配合方式。
4.4 电流速断保护应校核被保护线路出口短路的灵敏系数，在常见运行大方式下，三相短路的灵敏系数不小于1时即可投运。
4.5 当速断保护灵敏系数不能满足要求，且过电流保护的动作时限不大于0.5～0.7s，可不设瞬时电流速断保护。
4.6 各变电所出线开关定时限过流保护动作时限设置，与上下级变电所出线开关定时限过流保护动作时限配合，视供电线路级数多少，优先考虑阶梯配置。时限的配置应保证地面变电所进线开关过电流保护时限不超过0.7s。若按逐级配合的原则使地面变电所进线开关过电流保护时限超过0.7s，则可采取下列措施：
1）将某些不重要的中间变电所按T接变电所或不配合点处理（即进出线开关设为同一时限）。
2）将同级干线两端开关过流保护动作时限设为同一时间。
3）井下各变电所进线开关不设保护，以减少配合级数，缩短地面变电所进线开关过
电流保护动作时间。
4.7 定时限过电流保护定值必须保证配电网路中最大容量的电气设备或同时工作成组的电气设备能够起动。
4.8 除电动机、变压器过负荷保护采用反时限保护方式外，干线保护均不宜采用此方式。
4.9上下级线路过电流保护及接地保护，动作时间配合级差取0.23s 。
4.10 必须用最小两相短路电流校验定时限过电流保护装置的灵敏度。作为主保护，取本级线路末端最小两相短路电流，要求灵敏系数K L≥1.5；作为远后备保护时，取相邻下级线路末端最小两相短路电流，要求K L＞1.2。
4.11 矿井地面变电所上级供电线路，其速断保护范围不应越过地面变电所高压母线；其过电流保护延时应不小于1s。
4.12 高压供电线路短路后备保护采用远后备方式。
4.13 出线开关保护应随矿井供电系统运行方式的不同设置多套可切换的定值。
4.14 必须用配电网路的最大三相短路电流校验开关设备过电流保护电流互感器误差不大于10%。
4.15电缆线路所装设过负荷保护宜带时限动作于信号。
4.16 井下向多处供电的单电源终端线路采用经高压配电装置T接的方式接入的供电变压器高压开关保护的整定计算，仿照变电所负荷开关整定。
4.17 地面变电所和井下中央变电所的高压馈电线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈电线上，必须装设有选择性的动作于跳闸的单相接地保护装置。
4.18 地面变电所各馈线接地保护动作于信号。
4.19 井下变电所高压馈出线的单相接地保护装置应作用于信号；当单相接地故障危及人身、设备及供配电系统安全时，保护装置应动作于跳闸，动作时间配合按阶梯整定，时限级差0.23s 。
4.20 井下各高压电机及动力变压器接地保护动作于瞬时跳闸。
4.21 与保护配套的零序电流互感器，其伏安特性和角误差应满足接地保护装置的要求。
5 继电保护对矿井供电系统结构的要求
合理的电网结构是矿井供电系统安全稳定运行的基础，继电保护装置能否发挥积极作用，与电网结构是否合理有密切关系，必须把它们作为一个有机整体统筹考虑，全面安排。下列问题应综合考虑：
a.矿井电源应采用分列运行方式。
b.井下中央变电所高压母线接线及运行方式，宜与相对应的地面变电所母线接线及
运行方式相适应。高压母线应采用单母线分段接线方式，并应设置分段联络开关，正常情况下分列运行，且高压母线分段数应与下井电缆回路数相协调。
c.由井下中央变电所向采区供电的单回电缆供电线路上串接的采区变电所数不宜超
过2个（即矿井供电级数不超过三级）。
d.由采区变电所向移动变电站供电的单回电缆供电线路，宜采用经高压配电装置T
接的方式接入移动变电站，T接的移动变电站数不宜超过3个。不同工作面的移动变电站不应共用电源电缆。
e.尽量避免多级短线路分段串联供电的接线方式。
6 继电保护的配置
6.1 矿井3-10kV供电干线保护
6.1.1 矿井3-10kV供电干线各开关均设防止相间短路的保护、过负荷保护及防止单相接地的高压接地保护。
6.1.2 相间短路设两段式电流保护，第一段瞬时速断电流保护（或电流电压联锁速断保护）作为本线路辅助保护，第二段定时限的过电流保护作为本线路相间短路的主保护及相邻下级线路的远后备保护。
具体配置如下：
a.地面变电所进线开关设定时限过流保护作为母线的主保护；设电流电压联锁时限
速断作为主保护的辅助保护，动作时限与入井电缆出线电流电压联锁速断保护配合。
b.地面变电所入井电缆出线开关设定时限过流作为本线路的主保护及相邻下级线路
的远后备保护，设电流电压联锁速断作为辅助保护。
c.井下各级变电所进线开关均设定时限过流保护作为母线的主保护。井下各级变电
所出线开关，设定时限过流保护作为本线路的主保护及相邻下级线路的远后备保护，设瞬时电流速断作为辅助保护。
6.2 井下动力变压器保护
应设速断、过电流、过负荷、接地和低电压保护；过电流保护兼作低压侧出线短路的远后备，动作时限与低压侧过流保护一致，按不配合点处理。
6.3 高压电动机保护
应设速断、过负荷、接地和欠压释放保护。
6.4 井下低压供电系统保护
6.4.1 井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出的低压总馈电开关上，装设短路、过负荷和带延时的附加直流电源式检漏保护装置；分开关上设短路、过负荷、零序功率方向型选择性漏电保护装置。
6.4.2 低压电动机磁力启动器应设短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置。
7 继电保护整定计算
7.1 地面变电所进线开关
7.1.1定时限过电流保护
电流一次整定值按以下两项计算取较大者：
（1）按躲启动电流整定：
有高压电机时 .max 12()dz K q x eD x eB I K I K I K I =∑∑++ （1） 无高压电机时 .max 2()dz K b q x eB I K K I K I =∑+ （2）
（2）按躲自启动电流整定：
dz K zq js I K K I = （3）
二次整定值：
dz dzj f l
I I K n =
（4） 式中：
dz I —定时限过流整定一次电流值，A ； dzj I —定时限过流整定二次电流值，A ；
K K —可靠系数，取1.2。
.max q I —起动电流最大的一台或几台（同时起动时）高压电动机的额定起动电流，A ；
b K ─变压器的变压比；
1x K ，2x K —需用系数，0.5-1；
eD I ∑—其余高压电动机的额定电流之和，A ；
eB
I ∑—变压器高压侧额定电流之和，A ； K zq —电动机自起动系数，由试验或实际运行经验确定，可取为1.5～3 ； I js —线路计算电流，一般用长时最大工作电流I gm 来代替 ；
K f —返回系数，电子式继电器取0.85～0.9，数字式继电器可取0.9～0.95。 l n —电流互感器的变流比。
灵敏度校验：
()2d.min L dz
I K I = （5） 式中：
()2
.min d I —被保护线路末端最小两相短路电流； dz I —保护装置的整定电流一次值；
K L —保护装置的灵敏度，对于主保护，()2.min d I 取本级线路末端最小两相短路电流，要求K L ≥1.5；作为远后备保护时，()2
.min d I 取相邻下级线路末端最小两相短路电流，要求K L ＞1.2；对进线开关仅校远后备灵敏度。