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1、一例 6kV 高压柜综合继电保护电流整定值的计算骆真真 中交水运规划设计院有限公司，北京 (100007) Email: luozhenzhen摘要：本文对一例福建控制楼变配电所的 6kV 高压柜内的综合继电保护进行电流整定值的计算，变配电所包括两组高压开关柜，一组开关柜包括进线柜、母联柜和消防泵（电机）， 另一组开关柜包括进线柜、消防泵和变压器，主要对这两组开关柜中的进线柜和母联柜进行过电流保护、带时限电流速断保护；对消防泵（电机）进行反时限过电流保护、电流速断保护和低电压保护；对变压器进行过电流保护和电流速断保护。整定时间的确定要根据现场情 况，并要考虑上下级的电流保护整定时间，最后得出继
2、电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 关键词：高压柜；短路电流；短路容量；速断；反时限过电流1. 实例的基本情况福建某电力工程中某一个控制楼变配电所的 6kV 高压开关柜的继电保护电流整定值的 计算。本例一共有两组高压开关柜：1 号高压开关柜组中包含：#1 进线、母联、消防泵 1 和消防泵 3。2 号高压开关柜组中包含：#2 进线、消防泵 2 和#1 变压器。 三个消防泵的功率和接线方式是一致。（消防泵即是电动机） 现有数据：提供鲤鱼尾油库总变电所的 6kV 母线短路容量。鲤鱼尾油库总变电所 6kV 母线最大运行方式的短路容量为 Smax=153.3MVA,最小运行方式下的短
3、路容量为 Smin=113.3MVA，总变电所与控制楼变配电所相距 2km，计算到控制楼变 配电所 6kV 母线处的最大运行方式下的短路容量为 145.63MVA，最小运行方式下的短路容 量为 107.64MVA1。由已知条件可以得出：最大运行方式下，变配电所母线三相短路超瞬态电 流I2k3max=14.0kA， #1 变压器的容量为 630kVA，其阻抗平均值（归算到 400V，M）为电阻：2.26，电抗：15.07；变压器高压侧系统的阻抗（归算到 400V，M）为电阻：0.12，电抗：1.2，变压器低压网络三相短路电流为(c=1.05,Un=380V，R=2.38,X=16.27)C Un
4、3C Un3230I3k3max=R 2 + X 2 =R 2 + X 2= 16.44=13.99kA。最大运行方式下，变压器低压网络三相短路电流为 13.99kA，流过高压侧的短路电流为932A；最小运行方式下，配电所母线三相短路超瞬态电流I2k3min=10.4kA；#1 变压器的容量为 630kVA，其阻抗平均值（归算到 400V，M）为 电阻：2.26，电抗：15.07；变压器高压侧系统的阻抗（归算到 400V，M）为电阻：0.16， 电抗：1.59，变压器低压网络三相短路电流为(c=1.05,Un=380V，R=2.42,X=16.66)I3k3min=C Un 3 R 2 + X
5、 2C Un 3 = R 2 + X 2 230= 16.83 =13.67kA。最小运行方式下，变压器低压网络三相短路电流为 13.67kA，流过高压侧的短路电流为911A。最大运行方式下，变压器低压网络三相短路电流为 13.99kA，流过高压侧的短路电流为932A2 。2. 继电保护电流整定值的计算过程2.1 #1 进线继电保护电流整定值#1 进线供电给两台消防泵，每个消防泵的容量为 250kW，功率因数为 0.8，额定电流为30.1A，计算电流为 28A，启动倍数定为 6，电流互感器采用变比为 300/5A。Kre（l可靠系数）：用于过电流保护时取 1.3，用于电流速断保护时取 1.5；
6、Kjx(接线系数)：取 1；Igh（线路过负 荷电流）；Kr（继电器返回系数）：取 0.95；nTA（电流互感器变比）：取 60，KCO（配合系数）： 取 1.1；IOP3（相邻元件的电流速断保护的一次动作电流，A）。2.1.1 过电力保护线路过负荷（包括电动机起动所引起的）电流为 30.16+28=208.6（A）Iop.K= Krel Kjx取整数 5A。I ghK r n TA=1.312080.95. 6 60=4.78（A）保护装置一次动作电流为Iop= Iop.Kn TAK jx60=5 1=300（A）取动作时间 1s。2.1.2 带时限电流速断保护：保护装置的动作电流I 3k3
7、maxI 3k3maxIop.K= Krel Kjxn TA= Krel Kjxn TA 932 =1.51 60取整数 24A=23.3（A）保护装置的一次动作电流Iop= Iop.Kn TAK jx60=24 1=1440（A）保护装置的灵敏系数：Ksen=I1 k 2 minIop0.866I1 k3min= Iop0.866 10.4 1000= 1440=6.252带时限电流速断保护满足要求3。 取动作时间：0.4s。2.2 母联继电保护电流整定值正常情况下，母联开关为断开的，只有 6kV 电源侧有一路因故障或检修需停电时,另一 路电源负担全部负荷。#1 进线供电给两台消防泵，每个消
8、防泵的容量为 250kW，功率因数为 0.8，额定电流为30.1A，计算电流为 28A，启动倍数定为 6，其中一段母线的最大负荷电流为 30.16+28=228.6（A），电流互感器的变比为 300/5A。Krel（可靠系数）：用于过电流保护时取 1.3，用于电流 速断保护时取 1.5；Kjx(接线系数)：取 1；Ifh（线路过负荷电流）；Kr（继电器返回系数）：取0.95；nTA（电流互感器变比）：取 60。 线路过负荷（包括电动机起动所引起的）电流为 30.16+48=228.6（A）2.2.1 过电流保护I fh 228 . 6 Iop.K= Krel Kjx取整数 6A。K r n T
9、A=1.310.95 60=5.21（A）保护装置一次动作电流为Iop= Iop.Kn TAK jx 60 =6 1=360（A）保护装置的灵敏系数：Ksen=I1 k 2 minI op0.866I1 k3min= I op0.866 10.4 1000= 360=25.022取动作时间：1s。2.2.2 带时限电流速断保护保护装置的动作电流I 3k3maxI 3k3maxIop.K= Krel Kjxn TA= Krel Kjxn TA 932 =1.51 60取整数 24A=23.3（A）保护装置的一次动作电流Iop= Iop.Kn TAK jx 60 =24 1=1440（A）保护装置
10、的灵敏系数：Ksen=I1 k 2 minIop0.866I1 k3min= Iop0.86610.41000= 1440=6.252 带时限电流速断保护满足要求 。 取动作时间：0.4s。2.3 消防泵继电保护电流整定值消防泵的容量为 250kW，功率因数为 0.8，额定电流为 30.1A，计算电流为 28A，电流 互感器的变比为 50/5A。Krel（可靠系数）：用于过负荷保护时取 1.3，用于电流速断保护时 取 1.5；Kjx(接线系数)：取 1；IrM（电动机额定电流）；Kr（继电器返回系数）：取 0.95；nTA（电流互感器变比）：取 10；Kst（电动机起动电流倍数）：取 6。IC
11、（电网的总单相接地电容电流），2.3.1 反时限过电流保护 保护装置的动作电流（应能躲过电动机的额定电流）I rM 30 . 1 Iop.K= Krel Kjx取整数 4A。K r n TA=1.310.95 10=4.11（A）保护装置一次动作电流为Iop= Iop.Kn TAK jx10=4 1=40（A）取动作时间：30s。反时限电流保护装置的整定值和动作时间如下：启动电流(即动作电流)是 40A，即是额定电流的 1.33 倍，动作时限为 30s（或者是根据 继电器厂家反时限电流-时间曲线得出动作时限），这样保护装置的动作时限曲线就可以确 定。反时限的动作时间数学模型： t=ln1/1-
12、(kIe/I)2 式中， 为阻容电路的时间常数，k 为临界动作时的电流过载倍数（过载判据），这里取 k=1.1。2.3.2 电流速断保护保护装置的动作电流 异步电动机（应能躲过电动机的起动电流）Iop.K= Krel KjxK st I rMn TA 6 30 . 1=1.51 10=27.09（A）取整数 27A。 保护装置一次动作电流为Iop= Iop.Kn TAK jx10=27 1=270（A）2.3.3 低电压保护低电压保护不需要自启动，电压整定值取额定电压的 70%，动作时间取 0.5s。2.4 #2 进线继电保护电流整定值#1 进线供电给一台消防泵和#1 变压器，消防泵的容量为
13、250kW，功率因数为 0.8，额 定电流为 30.1A，计算电流为 28A，启动倍数定为 6；#1 变压器的容量为 630kVA，高压侧 的额定电流为 60.6A，计算电流为 48A；电流互感器的变比为 300/5A。Krel（可靠系数）：用 于过电流保护时取 1.3，用于电流速断保护时取 1.5；Kjx(接线系数)：取 1；Igh（线路过负荷 电流）；Kr（继电器返回系数）：取 0.95；nTA（电流互感器变比）：取 60。线路过负荷（包括电动机起动所引起的）电流为 30.16+48=228.6（A）2.4.1 过电流保护Iop.K= Krel Kjx取整数 6A。I ghK r n TA
14、=1.312280.95. 6 60=5.21（A）保护装置一次动作电流为Iop= Iop.Kn TAK jx60=6 1=360（A）保护装置的灵敏系数：在线路末端发生短路时Ksen=I2 k 2 minIopI2k3min= I op0.866I2k3min= Iop0.86610.41000= 360=25.021.5在配电变压器低压侧发生短路时Ksen=I3 k 2 minIopI3k3min= I op0.866I3k3min= I op0.866 911= 3 60=2.191.52.4.2 无时限电流速断保护保护装置的动作电流I 2k3max14 1000 Iop.K= Krel
15、 Kjxn TA=1.51 60=350（A）保护装置的一次动作电流Iop= Iop.Kn TAK jx 60 =350 1=21（kA）保护装置的灵敏系数：Ksen=I1 k 2 minI op0.866 I1 k3min= I op0.866 10.4 1000= 21 1000=0.4292I op =I op= 1440带时限电流速断保护满足要求4。 取动作时间：0.4s。2.5#1 变压器继电保护电流整定值#1 变压器的容量为 630kVA，高压侧的额定电流为 60.6A，计算电流为 48A；电流互感 器采用原有的作为电流继电保护用，变比为 100/5A。Krel（可靠系数）：用于过
16、电流保护时 取 1.3，用于电流速断保护时取 1.5；Kjx(接线系数)：取 1；I1rT（变压器高压侧额定电流）A； Kr（继电器返回系数）：取 0.95；nTA（电流互感器变比）：取 20；Kgh（过负荷系数）：取 1.0。2.5.1 过电流保护K gh I 1rT1 . 0 60 . 6 Iop.K= Krel Kjx取整数 5A。K r n TA=1.310.95 20=4.15（A）保护装置一次动作电流为Iop= Iop.Kn TAK jx 20 =5 1=100（A）保护装置的灵敏系数：Ksen=I2 k 2 minIop0.866 I2k3min= I op0.866 911=
17、100=7.892取动作时间 0.7s2.5.2 电流速断保护保护装置的动作电流I 2k3max 932 Iop.K= Krel Kjx取整数 70An TA=1.51 20=69.9（A） 70 5瞬动电流倍数（电流速断保护装置动作电流与过电流保护装置动作电流之比）为=14保护装置的一次动作电流 Iop= =10014=1400（A） 保护装置的灵敏系数：Ksen=I1 k 2 minIop0.866I1 k3min= Iop0.866 10.4 1000= 1400=6.43253. 结论通过对一实例的继电保护整定值的电流计算，可以得出继电保护和自动装置的设计应以 合理的运行方式和可能的故
18、障类型为依据，并应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性四项 基本要求6。参考文献1 王梅义等. 电力系统继电保护的运行技术M. 电力工业出版社, 1981.6 2 马长贵. 高压电网继电保护原理M. 水利电力出版社, 1987.103 任元会. 工业与民用配电设计手册M. 中国电力出版社, 2005.104 王金元. 民用建筑电气设计规范实施指南M. 中国电力出版社, 2008.10 5 贺家李，宋从矩. 电力系统继电保护原理M. 中国电力出版社, 2002.2 6 许敬贤，张道民. 电力系统继电保护M. 电力工业出版社, 1963.6An example 6kV high pressure c
19、abinet synthesis relay protection installation value computationLuo ZhenzhenChina Communication Planning and Design Institute for Waterway Transportation (PDI, the former Planning and Design Institute Co.Ltd , Beijing (100007)AbstractThis article changes to an example Fujian control building the sub
20、station in the 6kV high pressurecabinets comprehensive relay protection carries on the electric current installation value the computation, changes the substation including two group of high-pressured switch cabinets, a cluster switch cabinet including the coil in cabinet, the mother unites the cabi
21、net and the fire extinguishing pump (electrical machinery), another cluster switch cabinet including the coil in cabinet, the fire extinguishing pump and the transformer, mainly unites to these two cluster switch cabinets coil in cabinet and the mother the cabinet has carried on when the current pro
22、tection, the belt limits power consumption the speed of flow to break the protection; (Electrical machinery) carries on the inverse time lag current protection, the electricity speed of flow to the fire extinguishing pump to break theprotection and the low voltage protection; Has carried on the curr
23、ent protection and the electricity speed of flow to the transformer breaks the protection. Setting times determination needs to act according to the scene situation, and must consider that the upper and lower layer the current protection setting time, obtains the relay protection equipment should finally to satisfy reliable, selective, sensitive and the speed request.Keywords: the high-pressured cabinet; the short-circuit current; short-circuits the capacity; fast breaks;inverse time lag electric current
