煤矿低压开关整定计算的软件设计与实现

刘生文

摘要：21世纪科技飞速发展，软件产品逐步被用于企业的日常事务，企业的运行也因此变得更加高效。煤矿企业各种管理软件得以运用，低压开关整定计算的软件面向技术员和井下电工，便于更有效率的管理开关和计算整定过流值。

关键词：低压开关 整定计算 软件

整定计算是根据对保护装置的要求和电力系统运行的情况，对保护装置的动作值、动作时间等动作参数进行计算以给出其合理值。低压开关的整定计算主要计算低压开关的整定电流，以往的做法都是根据开关型号和开关要运行的环境，需要人工计算，步骤繁琐，而且不易于开关的管理和资料的保存。低压开关整定计算软件的设计就是为了改进这种工作方式，在软件中输入必要参数，软件将自动计算开关的整定电流和灵敏度并保留开关信息，可避免人工计算的失误，同时方便开关信息的调用，兼顾了开关的管理。

1 理论基础

低压开关整定计算原理

1.1 过流保护整定原则 过流整定选取值I过流应该根据开关可调整范围，比所带设备额定电流Ie稍大，或与之相等。若低防开关带皮带负荷，为规避皮带启动电流，过流整定值I过流应依据开关可调整范围，按所带设备额定电流Ie的1.5倍取值。低防总开关过流整定值考虑设备同时运行系数和每台设备运行时的负荷系数（取同时系数Kt=0.8-0.9，负荷系数取Kf=0.8-0.9），在选取时总开关过流整定值应为各分开关（包括照明综保）过流整定值乘以同时系数Kt和负荷系数Kf。额定电流Ie的计算公式如下：

Ie=Pe/（■Ue cosФ） 式（1）

在式（1）中，Pe、Ue分别代表额定功率（W）和额定电压（690V）；cosФ表示功率因数，通常取0.8。BKD1-400型与BKD16-400型低防开关过流整定范围分别是（40-400A）、（0-400A）。

1.2 短路保护整定原则 所选定的分开关短路保护整定值应该与被保护设备所带最大负荷的起动电流加上其它设备额定电流之和相当，或比之略大，同时要比被保护线路末端两相短路电流值小，宜按照过流值的整数倍取值，可调范围1-10Ie。

总开关短路保护整定值最好比分开关短路定值略大，同时不宜超过参考变压器二次侧阻抗值计算出的两相短路电流的取值。须参考现实条件按照由变压器二次侧阻抗值计算的两相短路电流值0.2～0.4倍取值，可调范围1-10Ie。

①变压器阻抗：

Zb（6000）=Ud%×Ue2/Se 式（2）

在式（2）中，Se、Ud%、Ue分别为变压器的容量（VA）、阻抗电压和额定电压（6000V）。

②换算低压侧（690V）后的阻抗：

Zb（690）=（690/6000）2×Zb（6000） 式（3）

③被保护线路的阻抗：

电抗：XL=XOL 式（4）

电阻：RL=L/DS+Rh式（5）

式（4）中，XO千伏以下的电缆单位长度的电抗值：0.06Ω/km；L为线路长度（km）。

式（5）中，S、L分别表示导线截面积（mm2）和线路长度（m），Rh为短路点电弧电阻（0.01Ω）。

D表示电导率（米/欧*平方毫米，铜芯铠装电缆按65℃时取值48.6，铜芯软电缆按65℃时取值42.5）

电缆的阻抗ZL=■式（6）

总阻抗Z总=Zb（690）+ZL式（7）

④两相短路电流计算：

I短=Ue（690）/2Z总 式（8）

1.3 短路定值灵敏度校验

①部分开关的短路定值有远短与近短之分。实际运行中，必须对这类开关的灵敏度逐一校验：

Id（2）/I近≥1.2

Id（2）/I远≥1.5

其中，I近、I远分别是近短电流整定值（A）和远短电流整定值（A）。Id（2）表示被保护电缆线路最远点的两相短路电流值（A）。

②其他型开关按下式校验：

Id（2）/I短≥1.5

其中，I短表示短路保护选取整定值（A），Id（2）表示被保护电缆线路最远点的两相短路电流值（A）。

2 煤矿低压开关整定计算软件设计

2.1 煤矿低压开关整定计算软件简介 煤矿低压开关整定计算软件是通过面向对象的全中文可视化的编程语言易语言来编写。软件面板的操作按钮均有说明。它可以记录每一台开关的基本信息，快速查询所记录的开关整定情况，也可以对开关信息进行保存和更改。

2.2 煤矿低压开关整定计算软件功能模块分析

2.2.1 煤矿低压开关整定计算登陆模块 对于个人用户而言，登陆模块可以有效防止篡改数据，而且本软件是基于个人，安全性要求不是很高，只需在登录界面输入正确的用户名和密码就可以登入系统。

2.2.2 整定计算软件模块界面 整定计算软件核算输入如图1所示。本软件具有自动核算整定值，导入列表框，数据库保存，列表框数据输出等功能。能够方便，有效的记录数据，通过EXCEL数据导出功能，可以打印所需要的记录信息。

2.2.3 开关基本信息模块 开关基本信息模块如图2所示，此模块主要实现对开关信息的数据录入，便于以后开关数据的查找和管理。

2.2.4 分开关模块 分开关基本参数和核算要求如上图3。本模块是通过分开关所接变压器基本信息和分开关的基本参数来计算所需要的整定参考值与参考范围。

基本参数：Ue为变压器额定线电压，Se为变压器容量，Ud%为变压器短路压降，COSφ为线路功率因数。

分开关参数：Pe为分开关所带的负荷大小，Lw为分开关负荷线路长度，Sw为分开关负荷线截面积，D为电缆的电导率。

整定计算参数：起吊倍数N为最大电机起动时电流倍数，最大电机Pe为最大电机的功率大小，Rh：短路点电弧电阻，取0.01欧。

上面所指的为必须输入的参数，当输入上面所输入的参数后，点击分开关整定计算按钮，软件开始计算如下数据：

①Id为短路电流的范围：最大电机起动时的最大电流

②参考Ig为1.15倍的Ie。

③参考Id为1.15倍的分开关所带负荷最大电机起动时的最大电流的1.15。

④Ie为分开所带负荷的额定电流。

如图4所示

根据参考值、Id值及开关的整定情况，输入Igz为过载整定电流，Idz为短路整定电流，计算Km为可靠系数。

2.2.5 总开关模块 总开关基本参数和核算要求如图5，本模块是通过总开关所接变压器基本信息和总开关的基本参数来计算所需要的整定参考值与参考范围。

基本参数：Ue为变压器额定线电压，Se为变压器容量，Ud%为变压器短路压降，COSφ为线路功率因数。

分开关参数：分开关Igz为所带分开关的过载整定电流，每一个框内输入一个开关的整定值，最多六台开关。Kt为同时系数，Kf为负荷系数，分开关Izd为所带分开关的短路整定电流，每一个框内输入一个开关的整定值，最多六台开关。

总开关过载、短路整定参考值计算如图6所示，参考Ig要求大于等于分开关最大过载整定值的1.15倍或者为Kt*Kf*（所有分开关过载整定值之和）。参考Id满足Id2/8Id=1.2，其中Id2为总开关处两相短路电流。

3 结论

本文创新点主要有以下几点：

①煤矿低压开关整定计算软件，在实际应用中能够提高相关工作人员计算整定值的效率，输入必要参数后，软件将自动计算开关的整定电流和灵敏度并保留开关信息。开关的设计避免了人工计算的失误，而且更加高效。②通过数据库将所有列表框信息进行保存，并通过数据导出功能，可以导出TXT、EXCEL两个格式的文本，并可以对文本进行打印，有利于存档保存和对开关信息的管理。③开关信息的修改便于及时更新变动的开关信息，很好的避免手写改动纸质记录开关信息的涂抹、失误或繁琐的更新。④软件中对可能出现的软件操作失误均有警告信息的提示，能够很好的降低误操作率。

由于笔者自身能力、精力和时间有限，本文的研究观点还比较粗略，在以后的学习和实践中笔者将继续关注该领域的发展和研究动向，完善研究内容。最后，望相关领域的学者能够对本文进行批评指正。

参考文献：

[1]郝小绘.煤矿井下供电设计可视化软件系统理论研究与应用[D].太原理工大学，2011（05）.

[2]史丽萍，梁经宛，刘志远.煤矿电网继电保护整定计算软件的设计[J].工矿自动化，2009（10）.

[3]付言浩.基于.NET的矿井供电计算软件研究与实现[D].山东科技大学，2007（05）.