【正文】 正是由于它能以較小的時限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障，因此，稱之為限時電流速斷保護(hù)。 如相鄰線路電流電壓保護(hù)的電流和電壓元件均作為測量元件，則本線路延時電流速斷保護(hù)的電流定值應(yīng)與相鄰線路保護(hù)的電流和電壓定值均配合。例如：(1)如圖3（b）所示為系統(tǒng)遠(yuǎn)行方式變化很大的情況，當(dāng)保護(hù)2電流速斷按最大運行方式下保護(hù)選擇性的條件整定以后，在最小遠(yuǎn)行方式下就沒有保護(hù)范圍；(2)如圖4所示為被保護(hù)線路長短不同的情況，當(dāng)線路較長時，具始端和末端短路電流的差別較大，因而短路電流變化曲線比較陡，保護(hù)范圍比較大，如圖4(a)所示。接線中采用中間繼電器的原因是：（1）電流繼電器的觸點容量比較小，不能直接接通跳閘線圈TQ，因此，應(yīng)先起動中間繼電器，然后再由中間繼電器的觸點(容量大)去跳閘；(2)當(dāng)線路上裝有管型避雷器時，利用中間繼電器來增大保護(hù)裝置的固有動作時間，以防止管型避雷器放電時引起速斷保護(hù)誤動作。因此，速斷保護(hù)對被保護(hù)線路內(nèi)部故障的反應(yīng)能力(即靈敏性)，只能用保護(hù)范圍的大小來衡量，此保護(hù)范圍通常用線路全長的百分?jǐn)?shù)來表示。．可能出現(xiàn)的最大短路電流， (44)引入可靠系數(shù)K39。對每一套保護(hù)裝置來講，通過該保護(hù)裝置的短路電流為最大的方式，本書中稱為系統(tǒng)最大運行方式，而短路電流為最小的方式，則稱為系統(tǒng)最小遠(yuǎn)行方式。現(xiàn)在來分析電流速斷保護(hù)的整定計算原則。dz表示，顯然必須當(dāng)實際的短路電流Id≥I39。為解決這個矛盾可以有兩種辦法，通常都是優(yōu)先保證動作的選擇性，即從保護(hù)裝置起動參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時不起動，在繼電保護(hù)技術(shù)中，這又稱為按躲開下一條線路出口處短路的條件整定。 圖2 電流速斷保護(hù)動作的特性分析以保護(hù)2為例，當(dāng)本線路末端d1點短路時，希望速斷保護(hù)2能夠瞬時動作切除故障，而當(dāng)相鄰線路B—C的始端(習(xí)慣上又稱為出口處)d2點短路時，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)2就不應(yīng)該動作，因為該處的故障應(yīng)由速斷保護(hù)1動作切除。因此，在各種電氣元件上，應(yīng)力求裝沒快速動作的繼電保護(hù)。如變壓器以電流速斷作為主保護(hù)，則線路電流速斷保護(hù)應(yīng)與變壓器電流速斷保護(hù)配合整定。 電流速斷保護(hù) 1 電流速斷保護(hù)原則概述 ，應(yīng)按躲過本線路末端最大三相短路電流整定；無方向的電流速斷保護(hù)定值應(yīng)按躲過本線路兩側(cè)母線最大三相短路電流整定。（4）多段式保護(hù)的整定，應(yīng)改善提高以保護(hù)性能為主，兼顧后備性。（1）相鄰上、下級保護(hù)之間的配合：① 在時間上應(yīng)配合；② 在保護(hù)范圍上配合； ③ 上、下級保護(hù)的配合是按保護(hù)正方向進(jìn)行的。因此，在整定繼電器時，其動作電流必須躲過在外部短路時，流入保護(hù)的最大不乎衡電流。如果整定繼電器的起動電流為IdzIjd，則繼電器動作，可瞬時地將故障線路在兩側(cè)同時切除。 圖1 縱差保護(hù)原理接線圖保護(hù)原理是根據(jù)比較線路始、末端電流的大小和相位。若不滿足要求，就需重新考慮整定條件和最小運行方式的選擇是否恰當(dāng)，再進(jìn)一步考慮保護(hù)裝置的配置和選型問題。它在原理上具備了區(qū)分內(nèi)、外故障的能力，保護(hù)范圍固定不變，而且在定值上與相鄰保護(hù)沒有配合關(guān)系，具有獨立性，整定計算也比較簡單；另一種是階段式保護(hù)，它們的整定值要求與相鄰的上、下級之間有嚴(yán)格的配合關(guān)系，而它們的保護(hù)范圍又隨電力系統(tǒng)運行方式的變化而變化，所以階段式保護(hù)的整定計算是比較復(fù)雜的。（7） 不對稱、不平衡負(fù)荷。（3） 振蕩。 在保護(hù)整定計算時，應(yīng)按該保護(hù)在系統(tǒng)運行全過程中均能正確工作來設(shè)定整定計算的條件。準(zhǔn)確的故障電流的計算為煤礦企業(yè)的電氣設(shè)備的選擇、設(shè)計和保護(hù)裝置的整定計算提供了必要數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。所以單相接地電容電流的計算是確定是否在煤礦高壓電網(wǎng)中性點采用消弧線圈來補償單相電容電流的主要依據(jù)。3．架空線路的單相接地電容電流（1）單回線無避雷線的架空線 (354)（2）單回線有避雷線的架空線 (355)——線路長度，單位為。通常電纜線路的電容線路最大，架空線路次之，電力設(shè)備最小。 單相接地電容電流的計算根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，煤礦井下供電系統(tǒng)是一個中性點不接地或不直接接地的系統(tǒng)，其單相接地故障也稱為單相漏電接地故障，是煤礦井下電網(wǎng)最常見的一種故障狀態(tài)。為負(fù)序網(wǎng)絡(luò)的阻抗值，在負(fù)序網(wǎng)絡(luò)中電源元件的負(fù)序電勢為零，變壓器、架空輸電線、電纜和電抗器的負(fù)序阻抗值與其正序阻抗值相等，而對于旋轉(zhuǎn)電機（包括同步發(fā)電機、同步電動機和異步電動機），它們的負(fù)序阻抗值一般作為基本設(shè)備參數(shù)，由制造廠提供。若需要計算不對稱短路電流時，必須根據(jù)不對稱短路的具體情況，列出許多聯(lián)立方程，這樣的方法即使對于簡單的網(wǎng)絡(luò)，不對稱短路電流的計算也相當(dāng)復(fù)雜。 短路全電流與沖擊電流的計算短路故障發(fā)生時，短路沖擊全電流為短路電流周期分量與非周期分量之和，而沖擊電流是短路全電流中最大的瞬時值，這兩個故障電流值的計算對煤礦企業(yè)的電氣設(shè)備動穩(wěn)定性的校驗工作有極其重要的作用。對于可以起附加電源作用的大容量過勵磁運行的同步電動機來說，由于低電壓保護(hù)的作用，只計算次暫態(tài)短路電流和短路發(fā)生后時的短路電流周期分量，在計算短路電流穩(wěn)態(tài)有效值時不考慮同步電動機的反饋電流。由于同步發(fā)電機正常運行時縱軸超瞬變次電勢與發(fā)電機電勢大小比較接近的特點，可根據(jù)下式求次暫態(tài)短路電流： (342)上式中為同步電動機正常運行時的功率因素角。根據(jù)等值電路及發(fā)電機短路特性可列： (335) (336)和分別為同步發(fā)電機的縱軸超瞬變阻抗和瞬變阻抗。大力發(fā)展煤矸石電廠，不僅可以降低煤礦企業(yè)向電力部門的購電量，減少電費支出，并且能夠?qū)崿F(xiàn)煤礦工人轉(zhuǎn)崗，安排下崗人員的再就業(yè)，因此將煤矸石電廠作為煤礦企業(yè)的電力來源已成為新的發(fā)展趨勢。但由于運算曲線是在考慮了同步電機的過渡過程及其它諸多假設(shè)條件下利用概率方法制定的，并且人工查表會引入誤差，所以計算結(jié)果不準(zhǔn)確。圖中的為主干網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)節(jié)點與負(fù)荷分支網(wǎng)絡(luò)中故障節(jié)點之間所有支路的阻抗值之和，并且有： (329)其中：—以發(fā)生對稱故障的負(fù)荷分支網(wǎng)絡(luò)中各個支路的阻抗值位元素的一個行矩陣，并且有：—節(jié)點支路相關(guān)矩陣的第列元素。根據(jù)互易定理和轉(zhuǎn)移阻抗的定義，各電源對故障點的轉(zhuǎn)移阻抗可通過圖所示的網(wǎng)絡(luò)求解： (313)；；…； (314)根據(jù)和可得：；；…； (315)公式變形，各個電源對短路點的轉(zhuǎn)移阻抗分別為：；；…； (316)12mX無源網(wǎng)絡(luò)主 干 網(wǎng) 絡(luò)(a)初始網(wǎng)絡(luò)圖33 故障節(jié)點位于主干網(wǎng)絡(luò)且沒有無限大容量電源2mX無源網(wǎng)絡(luò)1主 干 網(wǎng) 絡(luò)(b)等效網(wǎng)絡(luò)2．當(dāng)系統(tǒng)中有無限大容量電源且故障節(jié)點位于主干網(wǎng)絡(luò)時設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有個有限大容量電源、…、和1個無限大容量電源向煤礦企業(yè)供電（如圖），其中有限大容量電源、…、的內(nèi)阻值分別為、…、而是為了形成節(jié)點阻抗矩陣而選取的一個無窮小的正值，在轉(zhuǎn)移阻抗的計算過程中該值被還原為零，而（；）為主干網(wǎng)絡(luò)節(jié)點阻抗矩陣中的對應(yīng)元素，設(shè)當(dāng)主干網(wǎng)絡(luò)內(nèi)節(jié)點發(fā)生對稱短路故障時各個電源對該節(jié)點的轉(zhuǎn)移阻抗值分別為、…、。12356203208305506850730410247圖32 輻射狀網(wǎng)絡(luò)示意圖 （312）其中節(jié)點支路相關(guān)矩陣的行所代表的支路依次為：1020203030506和507。節(jié)點支路相關(guān)矩陣：以支路順序號為行號，節(jié)點號為列號所形成的表明節(jié)點與支路相關(guān)特性的矩陣，并且規(guī)定在矩陣中只含有0、1兩個元素，由電源注入節(jié)點的電流必須流經(jīng)某一支路時，稱此節(jié)點與該支路相關(guān)，在支路相關(guān)矩陣的對應(yīng)位置元素取1；否則不相關(guān)，對應(yīng)元素取0。根據(jù)追加鏈支的方法，在第一次修正的矩陣上進(jìn)一步修改，得到新矩陣；第三步，在與兩個節(jié)點之間在并聯(lián)一個阻抗為的鏈支，通過該鏈支來模擬母聯(lián)開關(guān)的斷開(如圖)，即可得到最終的修正矩陣。追加支路法的具體算法：設(shè)追加前網(wǎng)絡(luò)阻抗矩陣為： (31) （1）在原網(wǎng)絡(luò)中接入阻抗為的接地樹支時： (32) （2）在原網(wǎng)絡(luò)中接入阻抗為的不接地樹支時： (33) (34) (35) （3）在原網(wǎng)絡(luò)、節(jié)點間接入阻抗為的不接地鏈支時（設(shè)原網(wǎng)絡(luò)有個節(jié)點）： (36)（4）在原網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點上接入阻抗為的接地鏈支時： (37)在故障仿真時，有時需要計算主干網(wǎng)絡(luò)中某一支路元件參數(shù)發(fā)生變化、斷開某一支路（如設(shè)備檢修）、母聯(lián)的閉合（或斷開）等情況，此時再對新的主力網(wǎng)絡(luò)重新生成節(jié)點阻抗矩陣是費時又不必要的，在程序中采用對原矩陣進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚玫叫碌闹髁W(wǎng)絡(luò)的矩陣的方法。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)支路在追加過程中的對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)影響的不同，支路分為樹支和鏈支兩種類型；又根據(jù)它們是否有一端接地，又分為接地樹支與不接地樹支，接地鏈支與不接地鏈支。采用節(jié)點阻抗矩陣的優(yōu)點是比較直觀，同時也比較容易適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)接線變更時對阻抗矩陣的修正。節(jié)點阻抗矩陣的形成方法主要包括連續(xù)回代法和支路追加法[51,52,53]。 1．主干網(wǎng)絡(luò)的描述主干網(wǎng)絡(luò)是一個連通的區(qū)域，在本系統(tǒng)中規(guī)定：電源(包含地區(qū)變電所或電力系統(tǒng)末端變電所母線、煤礦煤矸石電廠的同步發(fā)電機)、電力變壓器、地面變電所母線、井下各水平的中央變電所母線、故障發(fā)生時產(chǎn)生的附加電源以及連接上述所有電氣元件的架空線路和電纜線路所組成的網(wǎng)絡(luò)作為煤礦電網(wǎng)高壓部分的主干網(wǎng)絡(luò)。 網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型的建立煤礦電網(wǎng)分為高壓（額定電壓大于1140V）和低壓（額定電壓小于等于1140V）兩部分。在計算不對稱短路時異步電動機不被作為附加電源考慮。由于同步電動機一般都裝設(shè)低電壓保護(hù)，若電動機端電壓低于整定值時，保護(hù)裝置就會動作，開關(guān)自動跳閘，使電動機與母線分開。在煤礦企業(yè)的地面、井下有許多大容量電動機負(fù)荷，如風(fēng)機、提升機、綜采設(shè)備等，這些大容量電動機負(fù)荷在短路故障發(fā)生時，可能以“附加電源”的形式存在，向故障點送出反饋電流，而這些反饋電流對故障電流值的影響往往是不能被忽視的。 煤礦電網(wǎng)故障計算的特點短路是供電網(wǎng)絡(luò)和電氣設(shè)備因絕緣損壞等緣故，致使相與相或相與地之間電氣上被短接的現(xiàn)象，它是電力系統(tǒng)中最常見且危害較大的一種故障。3 煤礦電網(wǎng)故障計算的實現(xiàn) 煤礦企業(yè)處于電力系統(tǒng)的末端，煤礦企業(yè)電網(wǎng)中可能包含發(fā)電機、變壓器、供配電線路、補償電容器、限流電抗器、各種開關(guān)設(shè)備、負(fù)荷等多種電氣元件。圖28 各級接地保護(hù)裝置動作時間配合本文根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定并結(jié)合煤礦生產(chǎn)實際，將高壓電動機、變壓器、6kV線路、補償電容器、母聯(lián)開關(guān)等電氣設(shè)備的繼電保護(hù)配置原則進(jìn)行了整理，如表21所示。接地保護(hù)的橫向選擇（、）通過各級保護(hù)裝置的工作原理實現(xiàn)，而縱向選擇性（、）則靠時間差來達(dá)到。在忽略各支路對地絕緣電阻的影響時，流過非故障支路的零序電流在零序電壓軸上的投影為零，而故障支路的零序電流在零序電壓軸上的投影為消弧線圈并聯(lián)電阻中的電流，方向是零序電壓的負(fù)方向。即流過故障線路的零序電流大于流過非故障支路的零序電流，且故障線路的零序電流滯后零序電壓，非故障支路零序電流超前零序電壓。其中、分別為線路、的每相用集中參數(shù)表示的對地電容，為零序電壓，3為各線路的零序電流。據(jù)統(tǒng)計，煤礦電網(wǎng)中金屬性接地故障只占5%，而漏電故障高達(dá)95%，也就是說，絕大部分故障是漏電故障。但是長時間的接地運行，極易形成兩相接地短路，弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓。 (28)3. 按I段保護(hù)有最小靈敏度整定，靈敏系數(shù)，為線路始端故障的最小兩相短路電流。對于前者的整定方法與（1）類似，當(dāng)為后者時可采用線路－變壓器組的方式進(jìn)行整定，動作值與變壓器或高壓電動機的速斷配合，以擴大保護(hù)范圍。因為線路較短速斷保護(hù)的最小靈敏度很難保證，因此可采取保證I段保護(hù)有最小靈敏度整定。目前很多煤礦企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到了此種保護(hù)裝置的局限性，正逐步的使用性能更好，保護(hù)定值可以連續(xù)調(diào)節(jié)的高開綜保裝置，如上海山源電子的ZBT11高開綜合保護(hù)器。因此認(rèn)為供電線路較短是造成井下越級跳閘的主要原因?，F(xiàn)簡要的分析，煤礦井下發(fā)生越級跳閘的主要原因：1. 整定方法不合理通過多次與煤礦有關(guān)電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場交流，發(fā)現(xiàn)有些煤礦現(xiàn)有的井下線路的電流速斷保護(hù)的整定方法，是采用煤炭工業(yè)部制定的《煤礦井下供電的三大保護(hù)細(xì)則》（煤炭工業(yè)出版社）中第6條中用于1200V及以下低壓電纜線路的短路保護(hù)的整定計算方法，其值整定如式26，為速斷保護(hù)的整定值，為容量最大的電動機的額定啟動電流，對于數(shù)臺電動機啟動同時啟動的情況，假如其總的功率大于單臺啟動的容量最大的電動機功率時，則為這幾臺同時啟動的電動機的額定電流之和，需求系數(shù)，為其余電動機的額定電流之和。2. 按母線發(fā)生最小兩相短路時。所以根據(jù)煤礦電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的實際情況，認(rèn)為非常有必要在低壓側(cè)增設(shè)帶時限的電流速斷保護(hù)。假如故障線路保護(hù)據(jù)動或故障發(fā)生母線上，這時值很大的短路電流只有靠低壓側(cè)后備動作切除。當(dāng)線路發(fā)生短路時，可由QF4的方向保護(hù)元件跳開進(jìn)線，如