煤矿变电站继电保护定值简算研究与实践

煤矿变电站继电保护定值简算研究与实践

蔡友

四川川煤华荣能源水电分公司  四川   攀枝花  617000

摘要：随着煤炭开采的不断发展，煤矿电力系统逐渐完善。其中，煤矿变电站作为电力系统的重要组成部分，对于煤炭开采的稳定性和安全性具有重要影响。本文将围绕煤矿变电站继电保护定值简算进行研究，旨在为煤矿电力系统的安全稳定运行提供保障。

关键词：煤矿变电站；继电保护；定值简算；电力系统

一、引言

煤矿变电站是煤炭开采的重要基础设施，其运行状态直接关系到煤炭开采的稳定性和安全性。而继电保护是变电站的重要组成部分，对于保证电力系统的稳定运行具有重要意义。定值简算是继电保护中的一项关键技术，对于提高继电保护的准确性和可靠性具有重要作用。因此，本文将重点研究煤矿变电站继电保护定值简算的相关问题。

二、煤矿变电站继电保护定值的重要性

煤矿变电站继电保护定值简算是保证电力系统稳定运行的重要措施之一。当电力系统发生故障时，继电保护装置能够快速准确地切除故障设备，防止故障扩大，保障电力系统的稳定运行。而定值简算则是实现这一目标的关键环节。通过合理的定值简算，可以有效地提高继电保护装置的准确性和可靠性，减少误动和拒动的情况发生，从而保障电力系统的安全稳定运行。

三、计算参数简算

1. 短路电流计算

短路电流计算是继电保护定值简算的基础，其目的是为了计算出电力系统在发生短路故障时的电流值。在煤矿变电站中，短路电流的计算需要考虑电力系统的阻抗、变压器的阻抗以及线路的长度等因素。通过短路电流的计算，可以确定出各段母线的最大短路电流值，为后续的继电保护定值简算提供基础数据。

2. 电流保护定值简算

电流保护是继电保护中的一种常见保护方式，其目的是为了防止电流过大对电气设备造成损坏。在煤矿变电站中，电流保护的定值简算需要考虑变压器的额定电流、最大负荷电流以及电流互感器的变比等因素。通过计算，可以确定出电流保护装置的动作电流值，从而实现电流保护的功能。

三、煤矿变电站继电保护定值简算实例

以某企业35KV变电站为例。该变电站35KV进线分别来自来个不同的国网110KV变电站。变电站采用单母分段运行。基准容量100MV.A。35KV线路每公里标幺值按照0.0292（有名值0.4欧姆）计算。       

1、计算系统阻抗

1#进线母线短路阻抗： Xmax=0.1632 ；Xmin=0.346（国网给定值）

线路阻抗：XL=9.7×0.0292=0.2832 

线路末端阻抗：Xmax=0.1632+0.2832=0.446；Xmin=0.346+0.2832=0.6292

2、短路电流计算

35KV系统基准电流：560A

线路末端短路故障时电流：

I(3)max=1560/(0.1632+0.2832)=3494A

I(2)min=1560×0.866/(0.346+0.2832)=2147A

（二）计算2#系统阻抗及短路电流

1、计算系统阻抗

2#进线母线短路阻抗：Xmax=0.1823 ， Xmin=0.3177（国网给定值）

线路阻抗：XL=4×0.0292=0.1168

线路末端阻抗：Xmax=0.1832+0.1168=0.3,

Xmin=0.3177+0.1168=0.4345

2、短路电流计算

线路末端短路故障时电流：

I(3)max=1560/0.3=5200A

I(2)min=1560×0.866/0.4345=3109A

（三）计算6KV母线阻抗及短路电流

1、主变阻抗

单台变压器阻抗

1#主变变压器阻抗电压百分百除以容量：X1=7.89/10=0.789

2#z主变变压器阻抗电压百分百除以容量：X1=7.95/10=0.795两台变压器并联：

XB并=0.795+0.789/0.795*0.789=0.396

3、阻抗计算：

Xmax=0.3+0.396=0.696

Xmin=0.6294+0.795=1.4244

4、短路电流

I(3)max=9160/(0.696)=13161A

I(2)min=9160×0.866/1.4244=5569A

（四）整定计算

1、1#系统出线柜：CT  600/5

（1）电流速断按躲过线末最大三项短路电流整定，灵敏度1.25。IIcg.=1.25×3494=4367A    Izd=36.4A   T=0"跳闸

效验：最小保护范围效验

计算线路阻抗：1560

保护范围：0.17400.2832=61%，符合要求。

（2）限时速断按最小运行方式下线路末端发生两项短路大于保护整定值整定，灵敏度1.3-1.5。

  IIIcg.=2147/1.5×=1431A     Izd=13.76A   T=1"跳闸  

（3）河石坝侧过流，按躲过线路最大负荷电流整定，取互感器变比600A， 定值：5A  2.5S。

2、1#系统进线开关

限时电流速断与上级开关限时速断配合，灵敏度取1.1

IIIset.=1431/1.1=1300A     12.5A  T=0.7"跳闸

过电流保护与上级开关配合，灵敏度取1.2

IIIIset.600/1.2=500A        4.17A  T=2.2"跳闸

（3）高压侧后备电流整定

复压过流I段  取1.8Ie：1.8*1.375=2.475  时间1.9S。

复压过流II段 按躲过变压器一次侧额定电流整定。可靠系数1.5-1.8，1.5*1.375=2.06   时间：1.9S。

过负荷：按照额定电流的1.1倍整定：1.1X1.375=1.51A  9S告警。

复合电压闭锁低电压整定：0.7U=70v  取70V。

复合电压闭锁低电压整定：(0.04-0.08)U=4-8v 取6V。

四、煤矿变电站继电保护定值简算的注意事项

（一） 考虑系统运行方式和负荷变化的影响

在继电保护定值简算过程中，需要考虑电力系统的运行方式和负荷变化的影响。因为不同的运行方式和负荷变化会对电力系统的参数和阻抗产生影响，从而影响继电保护装置的动作性能。因此，在定值简算过程中，需要根据实际情况进行相应的调整和修正。

（二）考虑互感器误差的影响

在继电保护装置中，互感器是重要的组成部分之一。但是互感器本身存在误差，会对继电保护装置的动作性能产生影响。因此，在定值简算过程中，需要考虑互感器误差的影响，并根据实际情况进行相应的调整和修正。

（三）考虑继电保护装置性能的影响

继电保护装置的性能对于保证电力系统的稳定运行具有重要意义。在定值简算过程中，需要考虑继电保护装置的性能影响，如动作时间、动作范围、灵敏度等。

五、总结

煤矿企业继电保护计算分析在处理继电保护系统合理配置及整定等问题上具有至关重要的作用。随着对煤矿电网继电保护计算理解的不断深化，以及计算机软硬件技术与人工智能等先进技术的进一步发展，针对煤矿企业继电保护系统的计算仍存在诸多可不断优化与完善的空间。未来，一款具备可视化、智能化、在线实时化、网络化、最优化等特点的智能化系统，能满足煤矿企业各类电气计算需求，并真正适应煤矿电网发展趋势，将成为广大煤矿企业电气技术人员与煤炭院校相关人员持续研究的重要方向。