高开综合保护器内部培训教材1

ZBT-11系列高开综合保护器

培训教材

上海山源电子电气科技发展有限公司

二零零七年一月

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -2-

目 录

1. ZBT-11综合保护器简介 ........................................................................................................ 3 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

保护器特点 ........................................................................................................................... 3 硬件构成 ............................................................................................................................... 4 定值项目解释 ..................................................................................................................... 11 联络线过流保护 ................................................................................................................. 22 大型电机过流保护 ............................................................................................................. 24 馈线过流保护 ..................................................................................................................... 24 保护整定时的注意事项 ..................................................................................................... 24 故障录波的原理及作用 ..................................................................................................... 24

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -3- 1. ZBT-11综合保护器简介

ZBT-11系列高开综合保护器(以下简称保护器)，适用于煤矿井下10kV、6kV 电网中性点不接地供电系统或中性点经消弧线圈接地系统，是矿井高爆开关和矿 用一般型开关专用的多功能综合保护器，可对井下高压开关进行监控和保护，还 能够与我公司生产的KJF81监测分站以及调度主站一起构成KJ137煤矿电网安全监测监控系统。能够及时准确的把井下电气设备的各种电气参数，运行参数，电量信息，设备工况以及故障信息及故障录波数据发送到地面电力调度中心,同时也能够接收地面调度主站发出的遥控、定值设定和信号复归等命令，实现远程操 作和远程监控。

保护器是专为煤矿井下高压开关的监控保护研发生产的，在抗震动、防腐蚀、抗干扰有着特殊的考虑处理和优良的效果。它可以安装在BGP系列及PBG系列等矿用隔爆型高压开关内，可替代传统的各种型号模拟保护器和数码显示电脑保护器，亦可实现老配电装臵的更新改造，是老站改造和新上开关的理想选择。 2. 保护器特点

 双CPU的设计结构,采用高性能处理器作为保护CPU，选用总线不出芯片

的微处理器作为人机界面管理CPU（人机界面），使保护器具备很强的保护和通讯功能；

 采用高速高精度低功耗A/D转换芯片,每周波24点的采样密度以及频率

跟踪技术使保护器具有很高的保护和测量精度；

 高可靠性的高速存储器用于保存保护定值和保护器动作事件；所有数据

掉电不丢失。大容量的存储器存储故障录波数据；

 保护器的机械结构简洁紧凑，接触安全可靠。所有芯片均采用表面贴片，

同时采用四层板制造工艺。从硬件到软件的设计都充分考虑了保护器的抗干扰能力，保护器的所有电磁兼容指标都达到国家标准规定的最高等级；

 完备的硬件自我检测，以及硬件故障自动闭锁保护功能确保保护器能够

一直处于正常的工作状态，提高保护性能；

 具备保护动作闭锁合闸操作，有效防止误操作；

 尽心的电气设计体现了免调试观点，保护器内部无一个可调节元件，既

方便用户使用又提高了保护器的现场使用可靠性；

 采用大屏幕高亮度液晶，内容详细明了，操作简洁；具有人性化的人机

界面使得本保护器的操作使用非常方便，并且能够实时显示及传送各种运行状态及数据，便于当地及远方巡检；

 红外智能遥控器的使用，方便运行人员在井下不停电的情况下就可以实

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -4- 现对开关的各种操作及定值整定；

 除具备红外遥控器操作方式外，还具备按键操作的功能，方便用户选择

使用；

 主要芯片采用低功耗，表面贴装技术，满足周围密闭环境的使用要求。  智能型供电电源的选用，确保保护器在失电后能够可靠动作并把故障数

据上传到地面集控站；

 具有时钟显示功能，且具有就地修改时钟和集中远方自动校时功能；  具有通讯联网功能，通过KJF81分站可接入局域网或因特网，构成KJ137

煤矿电网远程监控系统；

 具备电度统计和计算功能；便于用户进行负荷管理。

3. 硬件构成

RjyIa1IcI0UaUbUcU0交流输入交流输入8路A/DCPURAMROM电源部分时 钟 8路开出回路分闸合闸闭锁 合闸RS485 RS485保护插件系统通讯显示通讯RS485液晶液晶显示红外接收信号指示KJF81井下分站KJS9 ZBT-11保护器硬件原理框图

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -5- 综合保护器主要有母板,控制器板及显示器板组成。

1) 母板部分介绍

6b5b4b3b2b1b2625242322212019181716151413121110987654321CZ16a5a4a3a2a1aCZ10CZ121CZ13123245345 BFJ67 STJ10CZ2C1-C1+C2+C2-CZ4 R5R6 +KM-KMHMCZ3IA TVS598R1 R2R3R4R26R25C1C2B1B2 **** R12GBC1C2 IC TVS6 BHJR7 D9SHJD71098R19R13 R8 R9 R10 R11 R14 R15 R16 R17 R18 R20D1R21R22R23R24D2D3D4D5D6123I0 TVS7****JP1D10L5CPU D8CZ5U3U2U1 CZ6L13UAUAL1 TVS1 L2TVS9 TVS2T123R27 R28 C2UCUC TVS3C3Q1L23 L22L4 TVS4U08SY-034-102ACZ816591659CZ9 母板布局图

整块印制板主要由模拟量输入部分，开关量输入部分，开关量输出部分，

通讯接口部分，后备电源部分，控制器接口部分组成。

 模拟量输入部分

模拟量输入部分主要由电压变换回路，电流变换回路和双屏蔽电缆绝缘层完好性监视回路组成；

电压变换器由四个150/3.53V的变换器组成,分别用来测量母线的 UA,UB，UC三相电压和零序电压，接线方式采用相电压的接线方式；

电流变换器由两个50A/3.53V的变换器和一个10mA/3.53V的变换器组 成，分别用于测量电缆出线的IA,IC两相电流,I0主要用于测量电缆出线的 漏电电流。

绝缘监视回路的功能主要是对双屏蔽电缆绝缘层的完好性进行监视。

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U0UNTVS11TVS12 L3TVS10 L12 L11 UBUB L10 C1L9 L8 L7 TVS8L6 L14L15L16L17L18L19L20L21L22L23L24CZ724V24VGND+12VAGND-12V5V5VGND A1A2 ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 R2UaC1UNUBR3C3R4UbC4D3D4UbnUCUCR5C5R6UcC6D5D6UcnI0Ic1R11C13R12C14D11D12Ic1C2D1D2UanIc1R9C11R10C12D9D10IA1-6- UAUAR1Ia1R7C9R8Ia1C10D7D8Ia1nIb1UBIb1nIc1Ic1n

模拟量输入部分原理图

 开关量输入部分

开关量输入部分主要是对开关的位臵信号或其他状态信号监视，（如风电 闭锁和瓦斯闭锁信号）。

本保护器共设计了六路开关量输入信号。分别功能如下： 信号1---风电闭锁信号引入； 信号2---瓦斯闭锁信号引入； 信号3---过流实验信号引入； 信号4---柜门信号复归按钮引入； 信号5---备用信号；

信号6---断路器合位臵信号引入；

24V(1)1XJL26R324VGND(1) 开关量输入部分原理图

注意：

a) 所有六路开入量均以DC24V作为公共端； b) 信号引入点均采用常开接点。

 开关量输出部分

U1A+24V L13KI0开关量输出部分主要完成对开关的遥控合闸，遥控分闸及保护动作闭锁 合闸回路功能。

a) 遥控合闸原理图

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -7- 24VD1SHJKO0合闸出口+Z3Z4Z1Z2UaUcSHJ-1HBJHBJ SHJ-2Z5D2HBJZ7Z8Z6DL合闸出口

b) 遥控分闸原理图

M

+24VSTJ+KM(正电源)24VGND-KM(负电源)DLTQSTJ-1分闸出口(+)分闸出口JP2STJ-2

c) 闭锁合闸回路出口原理图

合闸电源合闸电源 柜门合闸按钮 闭锁合闸出口CZ-3CZ-25 DL合闸电动机M CZ-5 CZ-22保护器遥控合闸出口- 7 -

ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -8-

 后备电源部分

1234DDFUSEUAL2C1C2UT20C4C3R1D2DC/DC5V5VGNDRV1N5408+12VBRAGEC6AGND-12VCG24V24VGNDD3D4E2CL1UB双孔磁管CUCMASKR2三相整流桥D5D6D7R3+KM1N5408R4R51N54081N54081N5408E11N5408B-KMBAA1234。

电源部分原理图 电源输入部分主要由三部分组成：

a) 高压开关PT二次侧三相100V输入经逆变整流输出保护器所

需四组直流电压，四组电压的作用分别如下： +5V----为控制器板及其外围芯片提供工作电源；

12V---为模拟输入回路运放及A/D芯片提供工作电源； +24V---为开出及开入回路提供电源；

b) 经三相整流桥整流输出后，做为保护器保护动作的出口电

源；

c) 在交流电失去或在发生严重门口短路的情况下，做为保护器 的后备工作电源和紧急出口电源，以保证保护器能够可靠切 除故障。

 通讯接口部分

保护器设有两个RS485通讯接口，一个本安型RS485接口用于和 KJF81分站相连，以构成KJ137煤矿电网监控系统，从而实现高防开关的远程监控；另一个RS485接口用于和显示器相连，实现保护器的就地显示功能；采用RS485通讯的优点：

a) 传输距离远，距离能够达到1200M；

b) 由于采用差分的工作方式，因此抗干绕能力强； c) 组网方便，扩展能力强；

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -9- RS485+显示电源地显示电源屏蔽层 1234123RS485+RS485-412341234屏蔽层 RS485-2) 控制器介绍

A/DCPURAMROMRS485 RS485主控板控制板硬件原理框图

控制器为整套保护器的核心，其主要完成保护器的开入量采集判断，电度量统计运算，保护逻辑判断以及出口传动和故障录波工作。其主要芯片及其功能为：

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电子电气科技发展有限公司系统通讯口显示通讯口高开综合保护器上海山源55

通讯接口定义图

时 钟 开出回路

ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -10- a) U1--80C196KB；CPU控制芯片，主频12MHZ；

b) U2--M27C256B；EPROM，用于程序及数据常量表，容量为32K×8； c) U3--CY62256； RAM，用于存放数据计算中间结果和故障录波数据，

容量为32K×8；

d) U4--GAL22V10D；硬件电路的逻辑译码和片选信号的产生；

e) U5--ST16C550B；并/串口通讯芯片，用于和显示器的数据通讯。 f) U6--MAX197； A/D转换芯片，用于八路电压和电流量的数据变换。 g) U14--AT24C02； 定值存储芯片，用于保护器运行定值和其他掉电不

丢失数据的存储；

h) U15--MAX1232； 看门狗芯片，用于程序在异常运行时能够将程序重

新复位；

i) U19，U20--MAX487芯片；RS485通讯接口芯片，用于显示和系统的

数据通讯接口；

j) U21--X1226； 时钟芯片，时钟芯片接有后备锂电池回路，保证

保护器的时间信息及保护动作和故障信息在保护 失电后不丢失；

k) TLP1-TLP8：TLP121；保护器开关量输入光藕，共八路； l) TLP9-TLP15：TLP127；保护器开关量输出光藕，共八路。

3) 显示器（MMI）介绍

显示器插件的核心为一总线不出芯片的单片机，其主要功能是显示保护 CPU 输出的信息，扫描智能遥控器的操作信息，并实时传送给保护CPU 。故 对保护CPU 而言，人机对话插件相当于是它的一个外设，保护CPU 与MMI 之 间通过RS485标准接口进行通信，其通信速率高达9600/s ，且具有高度的可 靠性。采用此种配臵方式，既避免了保护CPU 大量的总线外引，提高了保护 保护器的可靠性。又几乎不增加产品成本，提升了保护器的性能价格比。 显示窗口采用每屏四行，每行八个汉字的液晶显示器。人机界面清晰易懂。 同时考虑到井下保护运行的特点，在本插件上还配臵了丰富的灯光指示信息和 高亮度的液晶显示器，使本保护器的运行信息更为直观。

4) KJS9红外遥控器介绍

KSJ9红外遥控器原理图

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -11- 遥控器主要由红外编码芯片和红外发射管组成，红外编码芯片主要接收 来自薄膜开关不同按键的动作信息，然后完成不同按键的波形编码，红外发射管主要将红外编码芯片的编码信息调制成标准红外信息发射出去。

举例说明，传输数字0和数字1分别由以下编码信息代表：

解调出的接收信号和发射信号进行比较如下：

显示器把红外遥控器发出的按键信息进行解码，对液晶显示器菜单进行对 应的操作（上移，下移，左移，右移，确认，取消），同时将对应的操作（如： 定值固化，遥控操作，实时数据查询，开关量查询，事件查询，时钟修改，地址 修改，电度修改，信号复归等操作）通过RS485通讯传送给保护器主机，保护器 根据接收到的数据进行辨别，再进行相应的操作（如：定值固化，遥控操作，实 时数据查询，开关量查询，事件查询，时钟修改，地址修改，电度修改，信号复归等操作）。同时保护器主机进行的操作（如：定值固化，遥控操作，实时数据查询，开关量查询，事件查询，时钟修改，地址修改，电度修改，信号复归等操作）再返回给显示器。 4. 定值项目解释

       

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高开综合保护器配臵了如下保护： 三段式过电流保护；

三种曲线形式的反时限过流保护； 过电压保护； 低电压保护； 零序过压保护；

两段式零序过流保护（漏电保护）； 双屏蔽电缆绝缘完好性监视保护； 风电闭锁保护；

ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -12-  瓦斯闭锁保护；

 保护动作信号未复归闭锁合闸功能。

定 值项 整定范围 控制字 短路保护电流定值 过流保护电流定值 过载保护电流定值 反时限过流启动定值 漏电告警电流定值 漏电跳闸电流定值 低电压保护定值 过电压保护定值 零序电压定值 过流保护延时定值 过载保护延时定值 反时限时间常数 漏电跳闸延时 低电压保护延时定值 过电压保护延时定值 零电压保护延时定值 风电闭锁延时定值 瓦斯闭锁延时定值 控制字节Ⅰ 控制字节Ⅰ高位 控制字节Ⅱ 控制字节Ⅱ高位 ＰＴ变比 ＣＴ变比  三段式过流保护

0～50A 0～50A 0～50A 0～50A 0～10A 0～10A 0～150V 0～150V 0～150V 0～22S 0～22S 1～5 0～22S 0～22S 0～22S 0～22S 0～9999S 0～9999S 00～FF 00～FF 00～FF 00～FF VKW1 保护动作启动录波 系统人工启动录波 短路保护投入 过流保护投入 过载保护投入 漏电告警保护投入 漏电跳闸保护投入 漏电保护带方向 VKW1H 短路保护带小延时 绝缘监视保护投入 低电压保护投入 过电压保护投入 零序电压保护投入 一般反时限保护投入 强反时限保护投入 极强反时限保护投入 VKW2 风电闭锁保护投入 瓦斯闭锁保护投入 综合保护器定值表 三段式过流保护包括短路保护、过流保护、过载保护。一般来说，终端 线路只投入短路保护和过载保护，而电源进出线，需要上下级配合，以防止 越级跳闸，需要投短路保护和过流保护，而一般不投过载保护。

在定值表中，保护投入意思是指保护动作后不但要发出保护动作信号，还要出口跳开开关；保护不投入，则该保护动作后只发保护动作信号，不出口跳闸。

在保护器上，控制字为保护投入/退出的设臵，“Y”表示投入，“N”表示

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -13- 退出。

在后台机监控软件定值表中，实心圆表示投入，空心圆表示退出。

在短路保护中，投入小延时选项，主要是为了防止空载投入大型变压器时 产生的励磁涌流冲击，使短路保护误动，导致投不上变压器的情况发生。小延 时固定为50ms。一般来说，变压器容量在600KVA以上时，短路保护就要投入 小延时。

该保护信号在未复归情况下将闭锁合闸回路。

 井下供电系统短路电流的计算方法

选择短路保护的整定电流时，需计算两相短路电流值，可按下述公式计算。

UeId2

22(R)2(X) RR1/KbRbR2

XXXX1/Kb2XbX2； 式中： Id2----两相短路电流，A；

R,X---短路回路内一相电阻、电抗值的总和，欧姆；

Xx-----根据三相短路容量计算的系统电抗值，欧姆； R1,X1---高压电缆的电阻，电抗值，欧姆； Kb----矿用变压器的变压比，若一次电压为6000V,则变比为15； Rb,Xb---矿用变压器的电阻，电抗值； R2,X2---低压电缆的电阻，电抗值；

Ue---变压器二次侧的额定电压，对于660V网络，Ue按690V计

算；对于1140V网络，Ue按1200V计算；对于127V网络， Ue按133V计算；

则三相短路值为：

Id31.15Id2

短路保护参考整定原则：应躲过线路末端的最大短路电流值，可按下式 计算：

IdzKkKjxIdmax/nj

式中 Kk----可靠系数，取1.2～1.4；

Kjx----接线系数； nj---电流互感器变比；

过流或过载保护的整定原则：在正常情况下，线路上流过最大负荷电流 时，保护器不应启动，而本线路发生故障时，保护器应可靠动作；当下段 线路发生故障时，保护器若已启动，但在故障切除后，电流下降到最大负 荷电流时，保护器应能够可靠返回。因此：

IdzIzqIjmax

式中：Izq---电动机的自启动系数，根据实验或运行经验确定，一般取

1.5～3；

Ijmax---线路最大计算负荷电流；

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -14-  反时限过流保护

有些负载允许过电流通过的时间与其电流大小成反比，即过电流值越大，

允许通过的时间越短，而过电流值越小，允许通过的时间越长，这就是反时限特性。在被保护线路上不同点发生短路时，由于故障电流不一样，保护具有不同的动作时间，越靠近电源端短路故障电流越大，保护动作时间越短。对于这些负载采用反时限过流保护将优于定时限的过流保护。一般来说，电动机的过载保护宜采用反时限过流保护。

保护器的反时限过流保护符合IEC标准，可通过整定选择IEC A（一般反时限）、IEC B（强反时限）、IEC C（极强反时限）三种反时限特性任一种，曲线特性见下图：

t13.5Tp0.14Tp ttI 2()10.02一般反时限： ( I )  1 强反时限： ( I ) ，极强反时限：  1IpIpIp

Tp---定值表中的时间常数；

Ip---定值表中的反时限过流启动电流；

I--- 曲线上某点的电流值，是故障时刻真正的故障电流； t-- -曲线上某点对应的时间值。

一般反时限 强反时限 极强反时限

80Tp

反时限曲线特性图

定值表中，须整定启动电流Ip，时间常数Tp，和选择三种曲线的一种投入 使用。若选择多于一条曲线，则默认使用第一条即一般反时限曲线。

在保护器上，三种曲线控制字为投入/退出的设臵，“Y”表示投入，“N”表

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -15- 示退出。

在后台机定值表中，三种曲线控制字实心圆表示投入，空心圆表示退出。

该保护信号未复归将闭锁合闸。 延时时间 过载电流 1.05Ie 1.20 Ie 1.50 Ie 2.00 Ie 6.00 Ie 一般反时限 强反时限 极强反时限 ∞ ∞ ∞ 38S 67.5S 181S 17S 27S S 10S 13.5 26.6S 3.84S 2.7S 2.29S 反时限故障电流与动作时间表  反时限过电流保护的整定计算

a) 在最大运行方式下，下条线路始端三相短路时有最大的短路电流

Idmax流过本线路，本线路的反时限保护允许启动，但不能误跳闸，因此本线路反时限曲线上对应Idmax的延时应当比下条线路反时限曲线上对应Idmax的延时高出一个时间阶段⊿t(一般为0.5s)； b) 外部短路切除后，本线路的反时限保护应可靠切除；因此本线路的

反时限保护动作电流应整定为：

Idz.fKkKqdIfh.max

Kfnl式中 Kk—可靠系数，取为1.2;

Kf —返回系数,取为0.95～0.97; nl —线路电流互感器变比; Ifh.max----本线路的最大负荷电流;

Kqd-----本线路的电动机自启动系数,一般取1.1～1.4;

为了清晰说明输电线路反时限保护的整定计算，以下图所示单侧电源辐 射形电网为例进行分析：

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -16- d-111DL电源 10KVL-2DL负荷（a)ta保护3c2d-23L-3DL负荷d-3L-D电动机保护2f保护1gdΔtbtδIdz.f3Idz.f2Idz.f1（b)Id3Id2Id1IeΔth

首先，根据公式分别计算出上图网络中保护装臵1，2，3的反时限过流 保护的动作电流值Idzf1,Idzf2,Idzf3;

其次，分别计算出在最大运行方式下各线路始端d-1,d-2,d-3点分别出 现三相短路时的最大短路电流并归算到二次侧：Id1,Id2,Id3；

由图可见，向右延长保护１的反时限曲线与Id1处的垂直线相交于h点， 得h点的纵座标为th，这就表明了在最大运行方式下线路始端d-1点三相短 路时，保护１的故障电流为Id1，保护１的反时限以th延时跳闸。

 三种反时限曲线的选取原则

对比这三种反时限曲线：极强反时限特性保护，微小的电流差别足以引起 保护动作时间上的差异，以牺牲时间换取选择性。普通反时限则相反。那么一 般在被保护线路首端和末端短路时电流变化较小的情况下，常采用定时限过流 保护。定时限可以认为是一种特殊的反时限特性，通常输电线路采用普通反时 限特性，而在线路首末端短路时电流变化较大的情况下，则采用非常反时限特 性，当线路首末端短路时电流变化非常大时，采用极度反时限特性。 （三种反时性特性的选择在定值表中的控制字可选择，默认为一般反时限）。

 反时限过流保护与电流速断保护的配合使用

见下图所示：

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -17- t动作区O

IdZ.f综合动作特性曲线IdZ.SI

 电压保护

电压保护包括母线过电压和失压保护。 a) 过电压保护

过电压保护采用线电压判别方式。设臵过电压保护的目的主要是为了 防止用电设备长期处于严重过电压的状态下运行，会造成设备绝缘下降， 会加速设备的老化速度。过电压保护一般不投跳闸，只发信号用于告警， 提请运行值班人员注意。过电压保护一定要设定延时，以免电压瞬间波动 引起不必要的告警。如果过电压保护要投跳闸，不是所有设备的保护都投 跳闸，而是仅仅对允许过电压要求苛刻的设备才投跳闸。 过电压保护的动作电压可按（（1.2～1.3）Un整定，动作时限可取2～3S。

在保护器上，过电压保护投入控制字为投入/退出的设臵，“Y”表示投 入，“N”表示退出。

在后台机定值表中，实心圆表示投入，空心圆表示退出。

该保护信号未复归不闭锁合闸。

b) 失压保护

失压保护也称作低电压保护，它应在母线真正失压时可靠动作。保护 器能够正确区分出电压波动和真正的母线失压。保护器的低电压保护采用 线电压判别方式。

保护器的低电压保护配臵了PT断线闭锁失压保护，有流闭锁失压保 护，以进一步避免失压保护误动。

按煤矿供电运行规程要求，带有负荷的回路的失压保护应该投跳

闸，而电源线路的失压保护不投跳闸。

c) 低电压保护的整定原则

当电网电压降低到使电动机的最大转矩接近负载转矩（约为(0.9～

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -18- 1.0Me)而受到威胁时,低电压保护应动作,从电网中切除不需要自启 动的电动机,以保证重要电动机尽快恢复到正常的工作状态。其动作电压 应为：

UdzUeMmax/Me0.91Ue(0.60.7)Ue

Memax/Me1.82.2式中：Mmax/Me--电压为Udz时，电动机的最大转矩与额定转矩

之比；

Memax/Me--电压为Ue时，电动机的最大转矩与额定转矩

之比；

为了保证重要电动机的自启动而需要切除的次要电动机，其低电压保护 的动作电压按（0.6～0.7）Ue整定，可带0.5S的时限动作。对于不允许或 不需要自启动的电动机，其低电压保护的动作电压按（0.4～0.5）Ue整定， 动作时限为0.5～1.5S。

失压保护的延时时间一般按躲开正常运行时的电压波动持续时间整定。 一般取0.5秒。但如果由于备用电源自投装臵动作慢的缘故，使得失压延时 必须要大于1秒钟，则必须提前提出，以便我们采取其他措施，以满足实际 需要。此时，失压延时时间按躲过备自投切换时间的1.2倍整定。

一般电源进线回路不设失压保护。

在保护器上，失电压保护投入控制字为投入/退出的设臵，“Y”表示投入， “N”表示退出。

在后台机定值表中，实心圆表示投入，空心圆表示退出。

需要注意的是，高爆开关上都配了失压脱扣，在电压波动时容易造成误 动。如果井下电网电压时常发生波动且造成失压误动的话，在开关改造时， 应将失压脱扣线圈去掉，而采用zbt-11保护器中的失压保护。

该保护信号未复归不闭锁合闸。

 零序保护

零序保护包括零序过压保护和两段式零序电流保护。零序保护也称漏电 保护。

a) 零序过压保护

零序过压保护主要用于在单线接地时或叫漏电发生时，发出告警。零 序过压保护一定要设定1～10秒的延时，以保证零序过压告警的可靠性。 零序过压不投跳闸只告警，以免在发生单相接地时，所有开关全部跳闸， 造成不必要的大面积停电。

零序电压的动作电压整定值一般按照躲过正常情况下开口三角形输 出的最大不平衡零序电压整定。即：

UdzKkUbmax

式中 Kk--可靠系数，一般取1.2～1.3；

Ubmax--最大不平衡零序电压,由实测值决定。.

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -19- 根据经验数值，零序电压一般整定为（15～30）V。

在保护器上，零序过压保护投入控制字为投入/退出的设臵，“Y”表示 投入，“N”表示退出。

在后台机定值表中，实心圆表示投入，空心圆表示退出。

该保护信号未复归不闭锁合闸。

b) 两段式漏电保护

保护器中配臵了两段式零序过流（漏电）保护，并且可以带方向。 两段保护主要是为了实现先告警后跳闸。漏电告警可以用很小的定值 用于告警，漏电保护可以设以较大的定值，并且设臵投跳闸。

对于三相对称性很好，几乎不存在不平衡电流的线路，零序I段（即 漏电保护）定值按躲过本线路本身的容性电流的10倍整定（10为可靠 系数），电缆线路零序电流按每公里0.06A估算，则漏电保护定值为：

I0dzKk0.06L

式中： Kk---可靠系数，取10；

L----为电缆线路的公里数。

零序II段（即漏电告警）定值按躲过本线路本身的容性电流的1.5倍整定，则漏电告警定值为：

I0dzKk0.06L

式中： Kk---可靠系数，取4；

L----为电缆线路的公里数。

对于不平衡电流较大的线路，零序过流I段（即漏电保护）定值按 如下原则整定：

I0dzKkI0bp0.06L

式中： Kk---可靠系数，取1.2；

I0bp---线路最大不平衡电流

L----为电缆线路的公里数。

零序II段（即漏电告警）定值按躲过本线路本身的容性电流的1.5 倍整定，则漏电告警定值为：

I0dzKk0.06L

式中： Kk---可靠系数，取4； L----为电缆线路的公里数。

零序过流保护可以投方向。接地线路的零序电流由线路流向母线，而 非接地线路的零序电流则由母线流向线路，故用零序方向可以有效区分接 地线路和非接地线路。但对于现场改造的保护，因井下没有充分的条件做 零序方向试验，如果零序互感器接线有误，零序方向投入后，将造成漏电 拒动和误动，故零序方向必须在经过试验后才能投入，不能随便投入。另 外，煤矿6kv系统在没有安装消弧线圈的情况下，接地线路和非接地线路 零序电流差别较大，不投零序方向也能够正确区分，所以，

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -20- 建议不投入零序方向。

由于某出线接地时，本变电所的进线、上级变电所联络出线都会感受 到较大的零序电流，漏电保护都会动作，故，建议

所有进线、联络出线、母联漏电保护均不投跳闸，只有

带负载的出线才投跳闸，这样可避免出线接地引起的连锁跳闸的 发生。

在保护器上，零序过流保护投入控制字为跳闸投入/退出的设臵，“Y” 表示投入，“N”表示退出。

在后台机定值表中，实心圆表示投入，空心圆表示退出。

该保护信号未复归将闭锁合闸。

c) 6kV电缆线路电容电容的估算公式(适用于油浸纸绝缘电力电缆): 6kV电缆 Ic6Un(952.84S)/(22006S) 10kV电缆 Ic10Un(952.84S)/(22006S) 式中: S为电缆芯线截面, mm2

Un为额定电压,kV 额定电压 6kV 10kV

电缆芯线截面/ mm 16 0.37 0.52 25 35 50 70 95 120 150 185 240 300 20.46 0.52 0.59 0.71 0.82 0. 1.10 1.20 1.30 1.50 0.62 0.69 0.77 0.90 1.00 1.10 1.30 1.40 1.60 1.80 d) 6kV电缆线路电容电容的估算公式(适用于交联聚乙烯绝缘电力电

缆):

由于结构特点,其单相接地电容电流比同截面的纸绝缘电缆的电容电 流大,根据厂家提供的参数和现场实测数据,大约大20%左右。 额定 电压 10 6kV 16 25 35 50 电缆芯线截面/ mm 70 95 120 150 185 240 300 20.58 0.65 0.72 0.79 0. 0.96 1.03 1.13 1.23 1.37 1.19 1.31 1.49 1.61 1.73 1.91 2.09 2.33 10kV

 电缆绝缘监视

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -21- 1234567Ajj9108BjC

高压双屏蔽电缆结构

在煤矿井下，由于橡胶护套机械强度较低，在受到砸压或其它机械损伤 时，常发生相间短路时引起外露电火花，容易造成瓦斯、煤沉爆炸和火灾事 故，为了防止上述事故的发生，井下供电设备常采用带屏蔽的橡套电缆。屏 蔽橡套电缆和普通电缆的不同之处是在主芯线绝缘层外增加了一层半导体 屏蔽层，而接地芯线直接包屏蔽层。屏蔽层是用半导体材料制成的，具有一 定的导电性能。当屏蔽电缆受到机械损伤时，在未发生相间短路之前，就已 使主芯线和接地芯线之间的绝缘水平下降到致使保护装臵动作的水平，使电 源开关跳闸，切除了故障，不致于形成严重的相间短路。

在双屏蔽电缆屏蔽芯线与屏蔽地线之间装一个1K的电阻，然后保护器来 实时监测该电阻值Rd，正常情况下Rd当Rd>2.5K时，为绝缘开路，当Rd<0.8K 时，为绝缘短路。当绝缘出问题时，可以投跳闸。

在保护器上，绝缘监视跳闸投入控制字为跳闸投入/退出的设臵，“Y”表 示投入，“N”表示退出。

在后台机定值表中，实心圆表示投入，空心圆表示退出。

 风电闭锁、瓦斯闭锁

风电闭锁、瓦斯闭锁都是接进保护器的常开空接点，保护器可以区分信 号类型，并可以经延时去抖而跳闸。延时时间一般设臵为0.1～0.3秒。

在保护器上，两闭锁信号投入控制字为跳闸投入/退出的设臵，“Y”表示 投入，“N”表示退出。

在后台机定值表中，实心圆表示投入，空心圆表示退出。

该保护信号未复归将闭锁合闸。

 PT断线检测判据

1) 三个相电压均小于20V，且任一相电流大于0.2A,用于判别三相断线；

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -22- 2) 三个相电压的向量和（3U0）大于8V,且任两个线间电压的模值之差

也大于18V(用以区别系统一点接地),用于检测一相或两相断线； 满足上述条件后延时5秒报PT断线，发出运行异常告警信号，同时 退出有关方向保护和电压闭锁元件,待电压恢复正常后保护也自动 恢复正常。

 PT变比和CT变比的设臵

1) PT变比为电压等级的实际值，如果电压等级为10KV，则需整定为 0010；

2) CT变比为互感器一次侧额定值/5，如果CT变比为200/5，则需整定

为0200；

 保护定值整定分析

该定值设定分析主要针对煤矿井下电网的实际运行情况进行。

5. 联络线过流保护

联络线保护，定值配臵要满足上下级配合的要求，以避免越级跳闸。对过流

保护而言，定值配合有两方面的内容，一个是电流定值的配合，另一个是上下级的时间级差的配合，既保证了保护的灵敏性又保证了保护的选择性。

电流定值配合关系图如下图所示：

从上图可以看出，由于煤矿高压线路较短，线路末端短路与出口短路产生的短路电流几乎相同，故靠电流定值配合保证不了保护的选择性而发生越级跳闸。

井下电网保护上下级配合，只能靠时间级差进行配合来保证保护的选择性。

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -23- 末端线路短路保护采用0秒速断，而其上级则增加一个时间级差△t： △t = K *（保护判断时间 + 保护出口时间 + 开关固有分闸时间）；

K为可靠系数，一般取1.2；

对于综合保护器来说，保护判断时间与保护出口时间总共不大于35ms，现有的高爆开关，故又分闸时间典型值为80ms，最大不超过120ms，则：

△t = 1.2 * (35 + 120) = 186ms；

故取△t = 180ms。这样就有了如下时间配合关系：

7#开关定值配臵： 短路保护和过载保护。短路保护定值按躲开最大冲击电流整

定，如果是电动机负荷，则按电动机启动电流的1.8整定，或一般整定为20～25A。过载保护，一般按所带设备允许的最大负荷的1.5倍整定，其延时时间，按所带设备允许过负荷时间整定。对于移变线路，过载保护定值小于低压侧短路时折算到高压侧的电流值，时间一般不大于2秒。

5#、6#开关定值配臵：不设臵短路保护，只设臵过流保护。过流定值按躲开母线

上的最大冲击电流整定，一般整定为20~25A。延时时间整定为180ms。

3#、4#开关定值配臵：不设臵短路保护，只设臵过流保护。过流定值按躲开母线上的最大冲击电流整定，一般整定为20~25A。延时时间整定为360ms。

1#、2#开关定值配臵：不设臵短路保护，只设臵过流保护。过流定值按躲开母线

上的最大冲击电流整定，一般整定为20~25A。延时时间整定为540ms。 1#、2#、3#、4#、5#、6#开关的电流定值可以相同。

要保证保护配合的选择性，地面要能给出0.4~0.6秒的时间。

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -24- 6. 大型电机过流保护

大型电动机过流保护配臵短路保护和过载保护。

短路保护定值按电动机启动电流的1.8整定，或一般整定为20～25A。 过载保护有两种方案：采用反时限过流保护或采用过载和过流保护来模拟反时限特性实现过载保护。 反时限过流保护：按电动机出厂提供的反时限特性曲线整定，找出三类曲线中与出厂特性曲线相近的曲线，得到相应的时间常数Tp。一般采用时间常数为1的特性曲线。定值中的过载反时限电流值取容量最大的那台电动机的额定电流。

采用过载和过流来模拟反时限特性实现过载保护，也应知道电动机的反时限特性，过流I定值大，时间小；过载电流定值小，时间长，但都应在特性曲线附近的动作区。 7. 馈线过流保护

馈线的过流保护配臵短路保护和过载保护。

短路保护定值按躲开最大冲击电流整定，如果是电动机负荷，则按电动机启动电流的1.8整定，或一般整定为20～25A。

过载保护定值按所带设备允许的最大负荷的1.5倍整定，其延时时间，按所带设备允许过负荷时间整定。对于移变线路，过载保护定值小于低压侧短路时折算到高压侧的电流值，时间一般不大于2秒。 8. 保护整定时的注意事项

1) 过电压和零序过压一般不投跳闸，只发告警信号。因为一旦出现过电压

或零序过电压，整个系统都将感受到过压，如果保护投跳闸，将造成大 面积停电。

2) 失压保护的失压延时，一般以躲过电压波动持续时间为宜，所以，一般

设为0.5秒。保护器可以判定母线真正失压和电压波动，只有在真正母 线没电时，失压保护才动作跳闸，一般0.5秒足够判定出是否是母线失 压。如果由于备用电源自投装臵动作慢的缘故，使得失压延时必须要大 于1秒钟，则必须提前提出，以便我们采取其他措施，以满足实际需要。 3) 用定时限来实现电动机的保护时，一定要考虑电动机的启动特性，以免

在启动过程中发生误动。

4) 在启用分站时，建议将保护的启动录波投上。 9. 故障录波的原理及作用

故障录波是提高电力系统安全运行的重要自动的功能。电力系统正常运行 时，故障录波不起动录波，当系统发生故障或振荡时，故障录波迅速起动录波，直接记录下故障或振荡过程中的电气量。故障录波所记录的电气量是反映到故障录波装臵安装处的、与系统一次值有一定比例关系的电流互感器和电压互感器的二次值，是分析系统振荡和故障的可靠依据。

 故障录波功能的作用

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -25-

（1）为正确分析故障原因、研究防范对策提供原始资料。故障录波所记

录的故障过程波形或数据，可以准确反映故障类型、相别、故障时电气 量的大小、断路器的跳闸时间、保护及重合闸动作情况等，从而可以分 析事故原因，研究防止对策，减少事故发生。

（2）帮助寻找故障点。根据故障录波所记录的数据或波形，可以较准确

地判断故障点范围，减轻巡线工人的劳动强度。微机故障录波装臵判断 故障点的误差在2％以内。

（3）帮助正确评价继电保护、自动装臵、高压断路器的工作情况，及时

发现这些设备的缺陷，以便消除事故隐患。根据录波资料，可以正确评 价继电保护和自动装臵工作情况（正确动作、误动、拒动），尤其是发 生转换性故障时，故障录波装臵提供的准确资料，可以帮助发现继电保 护和自动装臵的不足，有利于进一步改进和完善这些装臵。同时，故障 录波装臵真实记录了断路器的情况（跳、合闸时间、拒动、跳跃、断相 等），可以发现断路器存在的问题，消除隐患。

（4）便于了解系统运行情况，及时处理事故。微机型故障录波装臵实时

性强，能及时输出（显示）系统参数，并帮助判断事故原因，为及时处 理事故提供可靠依据，从而提高了系统稳定性和供电可靠性。

（5）实测系统参数，分析研究振荡规律。故障录波装臵可以实测某些难

以用普通实验方法得到的参数，为系统有关计算提供可靠依据。在电力 系统振荡时，故障录波装臵可提供从振荡发生到结束全过程的数据，用 以分析振荡周期、振荡中心、振荡电流和电压等问题，从而提供防止振 荡的对策。

录波数据做为保护器采样的数据,按照每周波24点的采样频率存于

数据存储区中，当有命令启动录波或达到触发条件时,保护器则自动将故 障前100个周波和故障后10个周波的录波数据自动上传给监控分站,然 后由电力调度主站以文件传输的方式将录波文件下载下来,进行数据处 理和波形还原,以便于进行分析和故障判断,下图为一典型的波形图。

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ZBT-11系列高开综合保护器培训教材 -26-

从波形上可以看出：

 合于短路故障后，保护跳闸；

 短路电流二次值达34A，相电压降至40V以下；

 从合到故障到保护动作出口开关完全跳开，用了大约120ms的

时间，保护动作速度非常快

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