高压漏电保护整定方案设计

为提高煤矿供电的安全运行水平，更好利用井下高压防爆开关综合保护装置，确保漏电保护选择性和可靠性，特制定井下

kV供电系统漏电保护整定方案。方案一：该方案适合于煤矿井下综合保护装置采用零序电流型、功率方向型的高压防爆开关、矿井电网中性点不接地系统。

高压漏电保护整定原则

1、煤矿井下高压漏电保护装置主要用于

kV供电系统中，对井下供电系统的漏电(或接地)实现有选择性保护。高压馈电线路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。

2、高压漏电保护装置的动作参数有二次零序电压和一次零序电流，其取值范围如下。最低起动二次零序电压：U。23V；最高整定二次零序电压：UW25V；

最低起动一次零序电流：IoNO.5A；最高整定一次零序电流：IoW6A。

3、高压漏电保护系统各级纵向之间的配合选择，按时间阶梯整定。原则上最上一级时间最长，最下一级时间最短，从最下一级向上级整定来计算。

Id=3UEC_

7.1732(1-1)式中Id电网的单相接地(电容)电流，A；3三相交流电的角频率，3=314；U电网线电压有效值，kV；

ZC电网三相对地总电容，uFo电缆的型号、截面不同时，其分布电容值也有所不同，生产厂家根据理论设计和出厂测试的数据，将不同电压等级、型号、截面电缆的单位长度三相对地总电容值与相应的单相接地电容电流值见表11,供用户参考。

表

kv电力电缆三相对地总电容zc及单相接地电容电流Id电力电缆标称截面6kV10kV纸绝缘电力电缆交联聚乙烯电缆纸绝缘电力电缆交联聚乙烯电缆。

架空线路对地电容与单相接地电容电流架空线路的对地电容与单相接地电容电流远小于电缆线路，在电力系统设计手册中有一些近似的经验计算公式，但工程上推荐查表计算法比较简便实用。

kV架空线路的单位长度三相对地总电容与相应的单相接地电容电流如表12所示。(一般矿井

kV电网的单相接地电容电流，架空导线仅占3%左右，有时工程上可以忽略。表12的数据根据电力工程电气设计手册1中P261页公式(6-33)在限定的条件下算出。

)表1一2架空线路三相对地总电容EC及单相接地电容电流Id电压等级kV单回路架空线路双回路架空线路无架空地线有架空地线无架空地线有架空地线C,uF/kmIa,A/km_C,uF/kmId,A/kmSC,uF/kmIa,A/kmSC,UF/kmId,A/km60.0180.0200.02

30.0250.0150.0280.0200.036100.0280.0300.03

10.0340.02

30.04

20.0300.055350.09

20.1000.1200.1300.0770.1400.0990.180注：架空线路因离地面距离较大，故表内参数值与导线截面无关；

表内数据考虑了因水泥杆或铁塔所引起的增量(510%)：Id与EC的基本换算式为公式(1-1)。

电气设备的对地电容与单相接地电容电流考虑有电气联接的

kV高压电动机绕组、变压器

kV绕组等，对电网对地电容与单相接地电容电流的贡献，根据经验与相关测试，6kV电气设备对地电容约占电缆及架空线对地电容总和的18%左右，10kV电气设备对地电容约占电缆及架空线对地电容总和的16%左右，故此引入相应的增值系数。

不同电压等级因电气设备引起的对地电容与单相接地电容电流增值系数K如表13所示。(该表源自电力工程电气设计手册1中P262页表6-46,并据其他相关资料增加了220kV的系数。

)表13因电气设备引起的对地电容与单相接地电容电流增值系数K标称电压，kV610XXXX0220增值系数K

1.

8.1

6.1

3.1

1.08电网电容电流是电网各个部分电容电流的和。计算电网电容电流时应考虑增值系数。

2、二次零序电压整定值U02-Z的确定据电网对地总电容_C的数值，按下表初选U2-z的值，如果_C在两挡数值之间时，可取较大的Uo2-Z值。

表21

kV中性点不接地电网漏电保护Uo2-z初选表EC,MF

1.

7.

10.

5.120

1.

5.150

1.6

5.180U02-Z,V15

4.12：111XXXX7654在产品技术参数整定范围内取接近并大于等于Uo2-z的挡位值作为最后确定的整定值。

(现有井下高爆开关产品中的漏电保护，其二次零序电压整定值一般分为7挡，即3V、5V、10V、15V、20V、25V。

)并且按照躲过电网正常运行时的二次不平衡电压进行校验，一般要大于1.5倍正常运行的二次不平衡电压，应利用电压互感器二次开口三角测出正常运行的二次不平衡电压，每天记录24次，连续测试3个月，取其最大的30次的平均值为正常运行的二次不平衡电压。

如果短期内难以实测统计电网的正常运行不平衡电压，二次零序电压整定值也可按经验优先推荐：ECW6rF时，取Uo2-z=15V；

6uFNCW12uF时，取U02-z=10V；12kiFZZC18uF时，取Uo2-z=5V。

3、一次零序电流整定值I的确定由于610kV中性点不接地电网发生单相接地时，同样的C条件下，10kV电网的单相接地电流L是6kV电网的

1.67倍,所以，一次零序电流整定值Ioi-z的确定要分6kV电网和10kV电网两种情况。为了提高保护装置的可靠性，应先行确定二次零序电压整定值U02-Z,确定了U02-Z后，可根据表3-1选定与之同步匹配的一次零序电流整定值Ioi-z,不必再进行校验。

两个整定值都达到时保护装置才认定为漏电故障，继而利用相位比较来选定故障支路，再执行报警或跳闸的动作。(现有井下高爆开关产品中的漏电保护，其一次零序电流整定值一般分为7挡，即0.5A、1A、2A、3A、4A、5A、6A。

)表31610kV中性点不接地电网漏电保护Ioi-z确定表EC,pF

3.0

4.

7.

10.

5.120

1.3

5.150

1.6

5.1806-10kVU02-Z，V151XXXX098XXXX6546kV电网I01-Z9A0.50.50.

1.0

1.0

1.0

1.

5.

5.

5.15lOkV电网Ioi-z.A

1.0

1.0

1.

5.

2.0

2.0使用消弧线圈补偿计算高压防爆开关的电容电流时，应计算整定开关以上部分电网产生的电容电流。如果几对矿井公用一个变电站，将该矿井按一个采区进行考虑。

4、延时时间的确定原则上各级开关中漏电保护纵向选择性的时限配合级差为不小于300ms,从最远端取动作时间最短，向上级逐渐增大的原则选取。

具体到各个开关，要视其所在位置及作用而定。考虑到现有井下高爆开关产品中的漏电保护，其漏电延时动作时间分为8挡，即0.1s、0.2s、0.3s、0.5s、0.7s、

XXX、

1.5s、

XXX，可按以下方案确定。控制为移动变电站供电的高压电缆的开关，不设延时。控制为矿用变压器、高压电动机供电的高压电缆的开关，延时0.1s,以躲过断路器三相合闸不同时产生的零序电流。

采区变电所高压进线总开关与各支路出线开关，延时0.3s,可以根据变电所的供电情况，区别上下级变电所的延时。中央变电所高压进线总开关与各支路出线开关，延时

1.5so地面变电所610kV母线上各出线开关，延时

2.0so

5、经验数据整定的原则:漏电保护参数采用经验数据查表法选取时，可参考上列表格中参数变化规律，对电网总电容小于或等于4uF时其最小起动电流应取小些，最大整定电压应取大些，而对于电网总电容大于4uF时其最小起动电流应取大些，最大整定电压应取小些。

零序电压、零序电流、动作时间的选取：零序电压U02-Z按上表推荐数值，依据电网电容选取，可比上表适当放大起动电压。

零序电流101-z按上表推荐数值，依据电网电容选取，可比上表适当放大起动电流。

6、运行后漏电动作参数的调整按上述方案确定了各级漏电保护的动作值并整定好投入运行后，应密切注意在电网正常运行时是否有误报警或误跳闸的现象发生，若在一个工作月内有两次及以上的漏电保护误动，应调整原先确定的动作整定值，即将二次零序电压整定值U02-Z与一次零序电流整定值I0均提高一挡再投入运行。

但U02-Z最高不得大于25V,I01-Z不得大于6Ao漏电动作整定值提高一挡后，误动作会大幅减少或消失，但漏电保护适用的单相接地过渡电阻范围就缩小了。

例如：6kV电网，C=9UF,U02-z=10V,I。卜z=LOA,此时漏电保护适用的单相接地过渡电阻范围为03kQ；

若两个动作参数均提高一挡，即Uo2-z=15V,Ioi-z=

2.0A,则在6kV电网_C不变的条件下，该漏电保护适用的单相接地过渡电阻范围就缩小为02kQ了。煤矿高压电网漏电保护的整定计算比较复杂，要考虑的因素很多，没有绝对不变的定值。

具体整定计算时，应考虑规程规范的要求、矿井电网的运行方式、中性点接地方式、不同的电压等级、各电力负荷的类型、漏电保护装备的技术性能等因素，在确定了各段高压供电母线的对地电容C与单相接地电容电流Id的基础上，按本方案所提出的方法步骤进行二次零序电压整定值U0

2.Z与一次零序电流整定值IOLZ的确定，并根据实际情况在运行中定期进行完善调整。方案二：该方案适合于煤矿井下综合保护装置采用功率方向型的高压防爆开关、矿井电网中性点消弧线接地的供电系统。

矿井电网中性点消弧线圈接地的供电系统井下高压防爆开关的综合保护，采用零序5次谐波方向型漏电保护原理的综合保护装置按照如下方案整定。

1、二次零序电压值的确定因为零序5次谐波相对基波其数值很小，一般为基波的4%,信号的测取与分辨较为困难，灵敏度较低，实践中靠提高二次零序电压值来防止误动作，即将二次零序电压整定为40V(最高不超过50V)o

2、一次零序电流的确定对于6kV电网，根据一次零序电流与二次零序电压相匹配，一次零序电流应整定为1A。对于10kV电网，根据一次零序电流与二次零序电压相匹配，一次零序电流应整定为

1.5A。

3、延时时间的确定延时时间参照方案一的

第4条确定。

井下高压防爆开关漏电保护仍然采用零序电流型、功率方向型原理的，矿井电网中性点消弧线圈可采用欠补偿方式，但要采取安全措施，防止切除部分线路后出现谐振过电压，整定方法参照方案O

采用其他漏电保护原理的，应详细阅读使用说明书，按照说明书的要求整定二次零序电压、一次零序电流、延时时间。参照煤矿安全规程

第490条规定，对矿井电气设备和电缆每半年进行一次检查、调整，供电线路发生变化时应及时调整和整定。