【正文】 但在個別情況下，有選擇性的電流速斷也可以保護(hù)線路的全長，例如當(dāng)電網(wǎng)的終端線路上采用線路—變壓器組的接線方式時，如圖5所示，由于線路和變壓器可以看成是一個元件，因此，速斷保護(hù)就可以按照躲開變壓器低壓側(cè)線路出口處點的短路來整定，由于變壓器的阻抗一般較大，因此，點的短路電流就大為減小，這樣整定之后，電流速斷就可以保護(hù)線路AB的全長，并能保護(hù)變壓器的一部分。在最大遠(yuǎn)行方式下三相短路時、通過保護(hù)裝置的短路電流為最大，而在最小運行方式下兩相短路時，則短路電流為最小，這兩種情況廠短路電流的變化如圖2中的曲線ⅠⅠ和Ⅱ所示。因此希望d1點短路時速斷保護(hù)2能動作，而d2點短路時又不動作的要求就不可能得到滿足。（6）具有相同功能的保護(hù)之間進(jìn)行配合整定。設(shè)電流互感器的變比為ni，在正常運行時線路始、末端電流相等，即，流入繼電器的電流Ij為二個互感器二次電流的相量差，即 （41）當(dāng)在保護(hù)區(qū)外短路時，如圖1（a）的d1點所示，流經(jīng)線路兩端的短路電流是一樣的，因此繼電器中的電流Ij=0，在這兩種情況下，繼電器不動作。（5） 變壓器勵磁涌流。（2）10kV電纜線路 (357)5．交聯(lián)聚乙烯電纜的單相接地電容電流：。而在兩相短路故障時，系統(tǒng)的網(wǎng)序圖中不但存在正序分量，還存在負(fù)序分量，但零序分量為零。當(dāng)煤礦電網(wǎng)的電源為煤礦煤矸石電廠的同步發(fā)電機(jī)時，短路電流周期分量滿足： (339)、分別為同步發(fā)電機(jī)在節(jié)點發(fā)生短路故障時的次暫態(tài)電流、暫態(tài)電流、穩(wěn)態(tài)電流；為同步發(fā)電機(jī)縱軸超瞬變電流衰減的時間常數(shù)，其值可根據(jù)下式求的： (340)——短路次暫態(tài)時間常數(shù)。3．當(dāng)短路節(jié)點位于負(fù)荷分支網(wǎng)絡(luò)時若主干網(wǎng)絡(luò)中沒有無限大容量電源（如圖），首先利用公式求出主干網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電源對故障支路相關(guān)節(jié)點的轉(zhuǎn)移阻抗值、…、（如圖），然后再根據(jù)分支系數(shù)的概念分別求出各電源對故障發(fā)生點的轉(zhuǎn)移阻抗值、…、（如圖）。在本模塊中，斷開母聯(lián)開關(guān)采用以下三個步驟來模擬這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化,設(shè)原阻抗矩陣為。計算機(jī)描述電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型主要有節(jié)點導(dǎo)納矩陣與節(jié)點阻抗矩陣兩種，前者主要用于電力系統(tǒng)的潮流計算和穩(wěn)定計算，而在故障計算時常采用節(jié)點阻抗矩陣。構(gòu)成附加電源的電動機(jī)應(yīng)滿足以下條件：1．處于過激磁狀態(tài)運行，且接在同一點的總裝機(jī)容量為1000kW及以上同步電動機(jī)。此系統(tǒng)中，僅采區(qū)變電所處要動作于跳閘。對選擇性接地（漏電）保護(hù)問題，由于電網(wǎng)中性點接地方式的不同，則處理的方式也各不相同。為保證其可靠性可以裝設(shè)帶時限電流速斷保護(hù)（II段），其動動作值與下一級開關(guān)的電流速斷定值相配合。 6kV線路電流速斷保護(hù)從圖21煤礦電網(wǎng)典型供電結(jié)構(gòu)圖，可以看出煤礦供電主要分為地面與井下兩大部分，其中地面的各高壓配電點基本上是由35kV或110kV變電所6kV母線直接供電，而下井線路供電級數(shù)較多。低壓側(cè)后備（保護(hù)2）保護(hù)設(shè)兩段時限，由于煤礦變電所6kV母線并未裝設(shè)專門的母線保護(hù)，因此低壓側(cè)后備第I段時限跳開斷路器QF5，第II段時限跳開高、低壓側(cè)斷路器QFQF2或只跳斷路器QF2。主變差動保護(hù)整定計算主要是確定差動速斷電流倍數(shù)、二次諧波制動系數(shù)、最小啟動電流、比率制動斜率。礦區(qū)主變壓器是煤礦電網(wǎng)中最重要的電氣設(shè)備之一，擔(dān)負(fù)著整個礦區(qū)的用電負(fù)荷，電壓等級一般為35kV，但規(guī)模較大，產(chǎn)量較高的礦井可為110kV。要保障煤礦企業(yè)主設(shè)備安全可靠運行，正確、合理的保護(hù)定值整定是必不可少的措施之一。礦區(qū)電網(wǎng)和一般的10kV配電網(wǎng)有很大的不同，礦區(qū)的電網(wǎng)以單端輻射狀供電為主，高壓短線路較多，負(fù)荷與供電結(jié)構(gòu)需要經(jīng)常地變動，同時煤礦生產(chǎn)的工作條件具有特殊性，其主要負(fù)荷集中在井下，井下空氣濕度大，空氣中浮游大量雜質(zhì)（如煤塵）并且腐蝕性氣體（如CONO、NOSO2等）含量高，屬于易燃易爆場所，發(fā)生短路故障時可能造成火災(zāi)事故，甚至引起瓦斯煤塵爆炸，所以煤礦企業(yè)的供電和電氣設(shè)備與普通電力用戶相比有其特殊地方，并且對繼電保護(hù)有更高的要求。本軟件設(shè)計的目的就是如何利用目前先進(jìn)的軟件編程技術(shù)，開發(fā)出具有使用價值的圖形化的煤礦電網(wǎng)繼電保護(hù)整定計算與管理系統(tǒng)，實現(xiàn)對供電系統(tǒng)中高壓電氣設(shè)備參數(shù)、繼電保護(hù)配置、保護(hù)整定計算及繼電保護(hù)定值單等進(jìn)行管理，計算機(jī)根據(jù)人為選擇各設(shè)備的繼電保護(hù)整定原則，對其進(jìn)行整定計算與靈敏度校驗。當(dāng)任一回進(jìn)線發(fā)生故障停止供電，另一回進(jìn)線應(yīng)能擔(dān)負(fù)整個煤礦的全部負(fù)荷。即使是匝數(shù)很少的短路故障，瓦斯保護(hù)同樣能可靠反應(yīng)。為非周期分量系數(shù)兩側(cè)同為P級電流互感器（TA），為TA同型系數(shù)，為TA變比誤差，為偏離額定電壓最大調(diào)壓百分?jǐn)?shù)，如調(diào)壓抽頭為，則＝5%，為由于微機(jī)保護(hù)電流平衡調(diào)整不連續(xù)引起的不平衡電流系數(shù)，實際上，為可靠起見，仍沿用常規(guī)取值。如果地面線路發(fā)生短路故障，由于供電線路較短，這樣產(chǎn)生的故障電流值很大（和母線發(fā)生短路無多大區(qū)別）。如在井下有的電纜線路大約只有500~800m，有的甚至只有幾十米，上下級的短路電流很難區(qū)分，速斷保護(hù)范圍為零，此時的瞬時速斷形同虛設(shè)，電力系統(tǒng)規(guī)程建議在靈敏度小于1的情況下不適宜裝設(shè)電流速斷保護(hù)，但是煤炭規(guī)程規(guī)定井下必須裝設(shè)速斷保護(hù)不準(zhǔn)甩掉不用。 (27)2. 與本線路末端的變壓器或高壓電動機(jī)的速斷定值配合，可靠系數(shù)，為變壓器或高壓電動機(jī)的速斷定值。圖25 中性點不接地系統(tǒng)零序電流、零序電壓矢量圖由圖25可以得出，在中性點不接地系統(tǒng)中，通過零序電流的大小和方向是很容易區(qū)分故障支路和非故障支路的，也就是零序功率方向原理。6kV線路地面部分電流速斷保護(hù)；限時電流速斷保護(hù)（下井線路）；過流保護(hù)；單相接地保護(hù)；低電壓保護(hù)；低頻減載（有自備電廠情況）井下部分電流速斷保護(hù)；過流保護(hù)；低電壓保護(hù)；漏電保護(hù)本章首先介紹了煤礦電網(wǎng)典型的供電結(jié)構(gòu)，針對煤礦企業(yè)電氣技術(shù)人員常遇到的繼電保護(hù)問題，并結(jié)合煤礦生產(chǎn)實際，重點介紹了主變的差動保護(hù)的整定，主變相間短路故障的后備保護(hù)配置，強(qiáng)調(diào)了裝設(shè)主變限時電流速斷保護(hù)的必要性，并分析了井下6kV線路越級跳閘的原因及速斷保護(hù)的整定方法，以及中性點在不同運行方式下的漏電保護(hù)原理，最后對煤礦電網(wǎng)主設(shè)備的繼電保護(hù)配置作了總結(jié)，為煤礦電網(wǎng)繼電保護(hù)整定軟件提供了整定依據(jù)。異步電動機(jī)對短路過程影響的時間很短，當(dāng)時其反饋電流就不作考慮，一般只考慮它的反饋電流對沖擊電流的影響。這樣節(jié)點阻抗矩陣也就相應(yīng)地由一階開始，隨著支路的逐條增加而最終演變成一個階的節(jié)點阻抗矩陣。計算機(jī)在對負(fù)荷分支網(wǎng)絡(luò)的描述中引入了節(jié)點支路相關(guān)矩陣的概念。煤礦電氣人員通常采用手工計算、人工查運算曲線來計算特定時刻的故障電流值。而對于過勵磁運行的同步電動機(jī)來說，正常運行狀態(tài)下其電動勢大于外施電壓，而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中任意點發(fā)生故障時，它的端電壓總是要降低，所以它可以被視為一個發(fā)電機(jī)。此時，求各個電源的轉(zhuǎn)移阻抗的基本思路與兩相短路故障時的處理方法基本相同，即相當(dāng)于短路故障點位于負(fù)荷分支網(wǎng)絡(luò)，然后在故障點之前串聯(lián)一個阻抗值為的支路，然后按前面的方法計算就可求得經(jīng)過渡電阻短路時的故障電流。圖312 煤礦電網(wǎng)故障計算流程圖 本章小結(jié)本章介紹了煤礦電網(wǎng)故障計算的特點，根據(jù)煤礦企業(yè)故障計算的實際要求及目前計算方法中存在的不足，應(yīng)用基本電工理論和方法，給出了有限大和無限大容量電源對短路點轉(zhuǎn)移阻抗的計算公式，之后基于電機(jī)故障暫態(tài)過渡過程的基本理論提出了特定時刻故障計算、兩相短路故障、單相接地電容電流計算的計算機(jī)求解方法，最后闡述了本系統(tǒng)故障電流計算的流程圖。一種是以差動為基本原理的保護(hù)。但是，實際上由于兩側(cè)電流互感器特性不完全一致，在外部短路時，二次差動回路中將出現(xiàn)不平衡電流，流入繼電器。 對于接入供電變壓器的終端線路(含T接供電變壓器或供電線路)，如變壓器裝有差動保護(hù)，線路電流速斷保護(hù)定值允許按躲過變壓器其他側(cè)母線三相最大短路電流整定。對反應(yīng)于電流升向而動作的電流速斷保護(hù)而言，能使該保護(hù)裝置起動的最小電流值稱為保護(hù)裝置的起動電流，以I39。而在交點以后短路時，由于短路電流小于起動電流，保護(hù)將不能起動，由此可見，有選擇性的電流速斷保護(hù)不可能保護(hù)線路的全長。對這個新沒保護(hù)的要求，首先是在任何情況下都能保護(hù)本線路的全長，并具有足夠的靈敏性，其次是在滿足上述要求的前提下，力求具有最小的動作時限。（a） （b）圖3 電流速斷保護(hù)的單相原理接線圖及系統(tǒng)運行方式對電流速斷保護(hù)的影響曲線3電流速斷保護(hù)的優(yōu)缺點電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)點是簡單可靠，動作迅速，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)電力系統(tǒng)短路的分析，當(dāng)電源電勢一定時，短路電流的大小決定于短路點和電源之間的總阻抗Z?，三相短路電流可表示為 （43）式中E?———系統(tǒng)等效電源的相電勢； Zd——短路點至保護(hù)安裝處之間的阻抗； Zs——保護(hù)安裝處到系統(tǒng)等效電源之間的阻抗。對于僅反應(yīng)于電流增大而瞬時動作的電流保護(hù)，稱為電流速斷保護(hù)。按反方向進(jìn)行配合增大定值取消方向元件的配合方法，一般是不可取的。差動保護(hù)整定計算可獨立進(jìn)行，只要滿足系統(tǒng)運行變化的限度就可以確定整定值。當(dāng)保護(hù)裝置已經(jīng)具備有防止某種運行狀態(tài)誤動作的功能時，則整定計算就不要再考慮該運行狀態(tài)下的整定條件。單相接地電容電流值等于上述幾項的電容電流之和。從短路電流過渡過程的數(shù)學(xué)分析可知[1]，短路沖擊電流和短路沖擊全電流最大有效值可按下式計算： (347) (348)式中：——短路電流的沖擊系數(shù)，并且滿足； 其中為非周期分量的衰減時間常數(shù)。當(dāng)煤礦電網(wǎng)中存在煤矸石電廠時，其同步發(fā)電機(jī)就是研究短路過渡過程中必須考慮的一個重要的電源元件。 故障點輻射狀等值網(wǎng)絡(luò)形成通過形成節(jié)點阻抗矩陣和節(jié)點支路相關(guān)矩陣對系統(tǒng)進(jìn)行描述，煤礦電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)即可被計算機(jī)所識別。在網(wǎng)絡(luò)中若追加支路后，網(wǎng)絡(luò)中增加一個節(jié)點，稱為追加樹枝；若在網(wǎng)絡(luò)中追加支路后，網(wǎng)絡(luò)中增加一個環(huán)路，則稱為追加鏈支。高壓電網(wǎng)的接線方式有單電源輻射狀接線、多電源（包含附加電源）放射狀接線和多電源環(huán)狀接線，而低壓電網(wǎng)一般為單電源輻射狀接線。由于煤礦企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的特殊性，煤礦電網(wǎng)有特殊要求，即煤礦井下電網(wǎng)中性點嚴(yán)禁直接接地，所以不存在相與地（地線）之間的短路?？梢?，只需取出與零序電壓反相位的有功分量，就可以很方便的區(qū)分故障支路與非故障支路，實現(xiàn)選擇性接地保護(hù)，即零序電流有功分量方向法。特別是礦井電網(wǎng)，因其大部分為電纜供電，環(huán)境惡劣，故障多，高壓電纜經(jīng)常發(fā)生單相漏電或單相接地故障，這種故障如不及時發(fā)現(xiàn)和處理，就會造成多相短路而使供電中斷，影響正常生產(chǎn)，并給礦井和人身安全帶來嚴(yán)重威脅。 6kV線路電流速斷保護(hù)整定煤礦6kV線路的電流速斷保護(hù)的整定，是煤礦繼電保護(hù)整定工作的重點與難點，其定值的是否合理，直接關(guān)系到電網(wǎng)能否安全可靠性運行。為了增加保護(hù)的可靠性，限時電流速斷保護(hù)和原來的復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)盡量不公用一套過流保護(hù)設(shè)備和電流互感器（TA），直流操作電流引自不同直流母線。為反映變壓器外部相間短路引起的過流以及作為差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)或相鄰元件的后備，變壓器應(yīng)裝設(shè)反映相間短路故障的后備保護(hù)，由于煤礦企業(yè)的主變電壓等級大都為35kV或110kV，因此最常采用的方式是復(fù)合電壓閉鎖的（方向）過流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)。根據(jù)變壓器6kV側(cè)母線是否接有自備電廠，可采用過復(fù)合電壓（方向）過電流保護(hù)等。2. 地面的各高壓配電點基本上是由35kV或110kV變電所6kV母線直接供電，供電距離一般不會超過1000m，而下井線路供電級數(shù)較多，其中央變電所以下部分每一級之間供電距離大都很短，有的線路長度不足500m。與煤礦系統(tǒng)相比電力系統(tǒng)使用的繼電保護(hù)整定軟件則相對的完備與成熟，主要軟件有中恒博瑞圖形化繼保整定軟件、四方博瑞圖形化繼保整定軟件、中國電力科學(xué)院的PSASP中的繼電保護(hù)模塊等，它們面向的是10kV、35kV、110kV、220kV和500kV的電網(wǎng)或是發(fā)電廠，而煤礦電網(wǎng)是以6kV輻射狀供電為主，繼電保護(hù)的配置與整定遠(yuǎn)沒有電力系統(tǒng)電網(wǎng)那么復(fù)雜，同時電力系統(tǒng)的軟件單價都十分的昂貴。煤礦供電繼電保護(hù)整定計算研究畢業(yè)論文目 錄1緒論 1 本課題的目的與意義 1 2 本文的工作重點 22 煤礦電網(wǎng)繼電保護(hù)原則歸納 3 3 4 5 6kV線路電流速斷保護(hù) 10 漏電保護(hù) 12 16 173 煤礦電網(wǎng)故障計算的實現(xiàn) 19 煤礦電網(wǎng)故障計算的特點 19 三相對稱短路計算 20 網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型的建立 20 故障點輻射狀等值網(wǎng)絡(luò)形成 25 指定時刻對稱短路電流的計算 32 短路全電流與沖擊電流的計算 35 兩相短路故障電流的計算 36 單相接地電容電流的計算 37 故障電流計算的實現(xiàn)流程 39 本章小結(jié) 404 整定配合基本原則 41 41 41 41 42 43 43 電流速斷保護(hù) 43 延時電流速斷保護(hù) 47 過電流保護(hù) 52 本章小結(jié) 565 煤礦電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)計算軟件的實現(xiàn) 57 軟件的總體結(jié)構(gòu)及功能介紹 57 煤礦電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)計算軟件的運行 61 本章小結(jié) 646總結(jié)與展望 65 總結(jié) 65 展望 65參考文獻(xiàn) 67英文文獻(xiàn) 69中文翻譯 77致 謝 85中國礦業(yè)大學(xué)2009屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 ２０ 頁1緒論 本課題的目的與意義煤礦企業(yè)是電力系統(tǒng)的重要用戶并且對可靠性要求比較高。同時必須引起重視的是整個煤炭系統(tǒng)內(nèi)至今并未形成一套與本行業(yè)生產(chǎn)實際情況相適應(yīng)的繼電保護(hù)整定規(guī)范，這樣首先對煤礦繼電保護(hù)整定軟件的開發(fā)與推廣形成了最根本的障礙，以及由于煤礦電氣技術(shù)人員本身的技術(shù)水平原因，在進(jìn)行煤礦電網(wǎng)繼電保護(hù)整