【正文】 （如圖），首先利用公式求出主干網(wǎng)絡(luò)內(nèi)各電源對(duì)故障支路相關(guān)節(jié)點(diǎn)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(duì)故障發(fā)生點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗值、…、（如圖）。圖中的為主干網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)節(jié)點(diǎn)與負(fù)荷分支網(wǎng)絡(luò)中故障節(jié)點(diǎn)之間所有支路的阻抗值之和，并且有： (329)其中：—以發(fā)生對(duì)稱故障的負(fù)荷分支網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)支路的阻抗值位元素的一個(gè)行矩陣，并且有：—節(jié)點(diǎn)支路相關(guān)矩陣的第列元素。當(dāng)主干網(wǎng)絡(luò)中含有無限大容量電源時(shí)（如圖），根據(jù)互易定理可轉(zhuǎn)化為圖所示電路，再利用前面所得公式可列：12mS無源網(wǎng)絡(luò)主 干 網(wǎng) 絡(luò)m112m1m無源網(wǎng)絡(luò)SXX主 干 網(wǎng) 絡(luò)圖37 故障節(jié)點(diǎn)位于分支網(wǎng)絡(luò)且有一個(gè)無限大容量電源(a)初始網(wǎng)絡(luò)(b) 等效網(wǎng)絡(luò) (331) (332)根據(jù)本節(jié)中所介紹的方法便可計(jì)算出所有電源對(duì)故障點(diǎn)的轉(zhuǎn)移阻抗，形成各個(gè)電源與故障點(diǎn)的輻射狀等值網(wǎng)絡(luò)（如圖），然后利用下式即可求解故障點(diǎn)的短路電流值： (333)X圖38 故障點(diǎn)輻射狀等值網(wǎng)絡(luò) 指定時(shí)刻對(duì)稱短路電流的計(jì)算對(duì)于無限大容量電源，電源阻抗可以被忽略，在短路過程中不考慮短路電流的衰減，認(rèn)為周期分量不衰減，不同時(shí)刻的故障電流滿足下式： (334)當(dāng)電源容量為有限大時(shí)，電源的阻抗不能被忽略，在短路過程中由于電流增加了很多倍，勢(shì)必造成電源端電壓下降，使短路電流周期分量產(chǎn)生衰減，從而使短路后不同時(shí)刻的短路電流值不相等。但由于運(yùn)算曲線是在考慮了同步電機(jī)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(huì)引入誤差，所以計(jì)算結(jié)果不準(zhǔn)確。煤礦電網(wǎng)故障計(jì)算需要特殊考慮的電源元件主要有：煤礦煤矸石電廠的同步發(fā)電機(jī)、煤礦企業(yè)中廣泛使用的大容量的同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。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(fèi)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(shì)。根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的特性，其等效電路如圖所示。根據(jù)等值電路及發(fā)電機(jī)短路特性可列： (335) (336)和分別為同步發(fā)電機(jī)的縱軸超瞬變阻抗和瞬變阻抗。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(shí)，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(diǎn)發(fā)生短路故障時(shí)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(shí)間常數(shù)，其值可根據(jù)下式求的： (340)——短路次暫態(tài)時(shí)間常數(shù)。由于同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)縱軸超瞬變次電勢(shì)與發(fā)電機(jī)電勢(shì)大小比較接近的特點(diǎn)，可根據(jù)下式求次暫態(tài)短路電流： (342)上式中為同步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的功率因素角。： (345)2．同步電動(dòng)機(jī)對(duì)于欠勵(lì)磁運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，由于正常運(yùn)行狀態(tài)下它的電動(dòng)勢(shì)比外施電壓小，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生故障時(shí)，外施電壓降低的不多，此時(shí)的端電壓仍大于正常運(yùn)行狀態(tài)下的電動(dòng)勢(shì)，所以它不能向外輸出反饋電流。對(duì)于可以起附加電源作用的大容量過勵(lì)磁運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)來說，由于低電壓保護(hù)的作用，只計(jì)算次暫態(tài)短路電流和短路發(fā)生后時(shí)的短路電流周期分量，在計(jì)算短路電流穩(wěn)態(tài)有效值時(shí)不考慮同步電動(dòng)機(jī)的反饋電流。3．異步電動(dòng)機(jī)煤礦企業(yè)中存在有許多功率不同的異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，但在故障計(jì)算時(shí)只是個(gè)別地考慮短路故障點(diǎn)附近大容量的異步電動(dòng)機(jī)，這種情況下的電動(dòng)機(jī)可以顯著地影響故障點(diǎn)的沖擊電流，在計(jì)算其它故障電流值時(shí)通常不考慮異步電動(dòng)機(jī)的影響。 短路全電流與沖擊電流的計(jì)算短路故障發(fā)生時(shí)，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(shí)值，這兩個(gè)故障電流值的計(jì)算對(duì)煤礦企業(yè)的電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定性的校驗(yàn)工作有極其重要的作用。 兩相短路故障電流的計(jì)算兩相短路故障是煤礦電網(wǎng)中常見的簡(jiǎn)單不對(duì)稱故障。若需要計(jì)算不對(duì)稱短路電流時(shí)，必須根據(jù)不對(duì)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(duì)于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)，不對(duì)稱短路電流的計(jì)算也相當(dāng)復(fù)雜。而在兩相短路故障時(shí)，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。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(shì)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(duì)于旋轉(zhuǎn)電機(jī)（包括同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)），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。12mX無源網(wǎng)絡(luò)主 干 網(wǎng) 絡(luò)m112m1m無源網(wǎng)絡(luò)X主 干 網(wǎng) 絡(luò)圖311兩相短路故障節(jié)點(diǎn)在分支網(wǎng)絡(luò)且有一個(gè)無限大容量電源YY(a)初始網(wǎng)絡(luò)(b) 等效網(wǎng)絡(luò)前面所討論的故障不管是三相短路故障還是兩相短路故障，都為金屬性短路，而在實(shí)際中煤礦電網(wǎng)的故障一般不是金屬性短路，大多數(shù)情況下短路點(diǎn)存在過渡電阻。 單相接地電容電流的計(jì)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(gè)中性點(diǎn)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)。對(duì)于中性點(diǎn)不接地或不直接接地系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時(shí)，不會(huì)形成回路，所以故障電流中只有很小的電容電流。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。在煤礦中，主要設(shè)備和線路的電容電流按以下方法計(jì)算（單位）：1．汽輪發(fā)電機(jī)、隱極式同步電動(dòng)機(jī)的單相接地電容電流 (352)——與絕緣級(jí)別有關(guān)的常數(shù)，；——發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的額定功率；——角速度，當(dāng)時(shí)，；——發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)的額定電壓。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(zhǎng)度，單位為。（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：。所以單相接地電容電流的計(jì)算是確定是否在煤礦高壓電網(wǎng)中性點(diǎn)采用消弧線圈來補(bǔ)償單相電容電流的主要依據(jù)。 故障電流計(jì)算的實(shí)現(xiàn)流程在建立的煤礦電網(wǎng)故障計(jì)算的數(shù)學(xué)模型之上，本系統(tǒng)采用高級(jí)編程語言Delphi，利用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的方法，對(duì)整個(gè)故障計(jì)算模塊過程進(jìn)行了軟件實(shí)現(xiàn)，程序的實(shí)現(xiàn)流程見圖。準(zhǔn)確的故障電流的計(jì)算為煤礦企業(yè)的電氣設(shè)備的選擇、設(shè)計(jì)和保護(hù)裝置的整定計(jì)算提供了必要數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。繼電保護(hù)的分級(jí)是按保護(hù)的正方向來劃分的，要求按保護(hù)的正方向各相鄰的上、下級(jí)保護(hù)之間實(shí)現(xiàn)配合協(xié)調(diào)，以達(dá)到選擇性的目的。 在保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，應(yīng)按該保護(hù)在系統(tǒng)運(yùn)行全過程中均能正確工作來設(shè)定整定計(jì)算的條件。應(yīng)考慮的狀態(tài)有：（1） 短路及復(fù)故障。（3） 振蕩。（5） 變壓器勵(lì)磁涌流。（7） 不對(duì)稱、不平衡負(fù)荷。 繼電保護(hù)的整定計(jì)算方法按保護(hù)原理分為兩種。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(dú)立性，整定計(jì)算也比較簡(jiǎn)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(jí)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(yùn)行方式的變化而變化，所以階段式保護(hù)的整定計(jì)算是比較復(fù)雜的。（1）根據(jù)保護(hù)裝置的構(gòu)成原理和電力系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，確定其整定條件及整定公式中的有關(guān)系數(shù)。若不滿足要求，就需重新考慮整定條件和最小運(yùn)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。 當(dāng)采用前述的保護(hù)方式不能滿足選擇性和靈敏度要求時(shí)，聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，對(duì)于平行線路可以采用橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 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。設(shè)電流互感器的變比為ni，在正常運(yùn)行時(shí)線路始、末端電流相等，即，流入繼電器的電流Ij為二個(gè)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(shí)，如圖1（a）的d1點(diǎn)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(dòng)作。如果整定繼電器的起動(dòng)電流為IdzIjd，則繼電器動(dòng)作，可瞬時(shí)地將故障線路在兩側(cè)同時(shí)切除。因此不需要與相鄰線路的保護(hù)相配合，可以構(gòu)成全線路的無時(shí)限速斷保護(hù)。因此，在整定繼電器時(shí)，其動(dòng)作電流必須躲過在外部短路時(shí)，流入保護(hù)的最大不乎衡電流。只有在其它簡(jiǎn)單保護(hù)不能滿足要求時(shí)，才在短線路上(電纜和架空線)作為主保護(hù)采用。（1）相鄰上、下級(jí)保護(hù)之間的配合：① 在時(shí)間上應(yīng)配合；② 在保護(hù)范圍上配合； ③ 上、下級(jí)保護(hù)的配合是按保護(hù)正方向進(jìn)行的。（2）多段保護(hù)的整定應(yīng)按保護(hù)段分段進(jìn)行。（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。（6）具有相同功能的保護(hù)之間進(jìn)行配合整定。 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。 ，按雙側(cè)電源線路的方向電流速斷保護(hù)的方法整定。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。2電流速斷保護(hù)的具體內(nèi)容根據(jù)對(duì)繼電保護(hù)速動(dòng)性的要求，保護(hù)裝置動(dòng)作切除故障的時(shí)間，必須滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和保證重要用戶供電可靠性。因此，在各種電氣元件上，應(yīng)力求裝沒快速動(dòng)作的繼電保護(hù)。以圖2所示的網(wǎng)絡(luò)接線為例，假定在每條線路上均裝有電流速斷保護(hù)，則當(dāng)線路A—B上發(fā)生故障時(shí)，希望保護(hù)2能瞬時(shí)動(dòng)作，而當(dāng)線路B—C上故障時(shí)，希望保護(hù)1能瞬時(shí)動(dòng)作，它們的保護(hù)范圍最好能達(dá)到本線路全長(zhǎng)的100％。 圖2 電流速斷保護(hù)動(dòng)作的特性分析以保護(hù)2為例，當(dāng)本線路末端d1點(diǎn)短路時(shí)，希望速斷保護(hù)2能夠瞬時(shí)動(dòng)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(diǎn)短路時(shí)，按照選擇性的要求，速斷保護(hù)2就不應(yīng)該動(dòng)作，因?yàn)樵撎幍墓收蠎?yīng)由速斷保護(hù)1動(dòng)作切除。因此希望d1點(diǎn)短路時(shí)速斷保護(hù)2能動(dòng)作，而d2點(diǎn)短路時(shí)又不動(dòng)作的要求就不可能得到滿足。為解決這個(gè)矛盾可以有兩種辦法，通常都是優(yōu)先保證動(dòng)作的選擇性，即從保護(hù)裝置起動(dòng)參數(shù)的整定上保證下一條線路出口處短路時(shí)不起動(dòng)，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。以下只講有選擇件的電流速斷保護(hù)。dz表示，顯然必須當(dāng)實(shí)際的短路電流Id≥I39。保護(hù)裝置的起動(dòng)值I39。現(xiàn)在來分析電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算原則。在一定的系統(tǒng)運(yùn)行方式下，E?和Zs等于常數(shù)．此時(shí)Id將隨Zd的增大而減小，因此可以經(jīng)計(jì)算后繪出Id＝f(l)的變化曲線，如圖2—5所示。對(duì)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(yùn)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。在最大遠(yuǎn)行方式下三相短路時(shí)、通過保護(hù)裝置的短路電流為最大，而在最小運(yùn)行方式下兩相短路時(shí)，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。．可能出現(xiàn)的最大短路電流， (44)引入可靠系數(shù)K39。在交點(diǎn)以前短路時(shí)，由于短路電流大于起動(dòng)電流，保護(hù)裝置都能動(dòng)作。因此，速斷保護(hù)對(duì)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(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)來表示。一最情況下，應(yīng)銨這種運(yùn)行方式和故障類型來校驗(yàn)其保護(hù)范圍。接線中采用中間繼電器的原因是：（1）電流繼電器的觸點(diǎn)容量比較小，不能直接接通跳閘線圈TQ，因此，應(yīng)先起動(dòng)中間繼電器，然后再由中間繼電器的觸點(diǎn)(容量大)去跳閘；(2)當(dāng)線路上裝有管型避雷器時(shí)，利用中間繼電器來增大保護(hù)裝置的固有動(dòng)作時(shí)間，以防止管型避雷器放電時(shí)引起速斷保護(hù)誤動(dòng)作。它的缺點(diǎn)是不可能保護(hù)線路的全長(zhǎng)，并且保護(hù)范圍直接受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響。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(yùn)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(zhǎng)短不同的情況，當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，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。但在個(gè)別情況下，有選擇性的電流速斷也可以保護(hù)線路的全長(zhǎng)，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(shí)，如圖5所示，由于線路和變壓器可以看成是一個(gè)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(diǎn)的短路來整定，由于變壓器的阻抗一般較大，因此，點(diǎn)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(zhǎng)，并能保護(hù)變壓器的一部分。 如相鄰線路電流電壓保護(hù)的電流和電壓元件均作為測(cè)量元件，則本線路延時(shí)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。由于有選擇性的電流速斷不能保護(hù)本線路的全長(zhǎng)，因此可考慮增加一段新的保護(hù)，用來切除本線路上速斷范圍以外的故障，同時(shí)也能作為速斷的后備，這就是限時(shí)電流速斷保護(hù)。正是由于它能以較小的時(shí)限快速切除全線路范圍以內(nèi)的故障，因此，稱之為限時(shí)電流速斷保護(hù)。為了使這一時(shí)限盡量縮短，照例那是首先考慮使它的保護(hù)范圍不超出下一條線路速斷保護(hù)的范圍，而動(dòng)作時(shí)限則