煤礦低壓開關整定計算的軟件設計與實現

劉生文

摘要：21世紀科技飛速發展，軟件產品逐步被用于企業的日常事務，企業的運行也因此變得更加高效。煤礦企業各種管理軟件得以運用，低壓開關整定計算的軟件面向技術員和井下電工，便于更有效率的管理開關和計算整定過流值。

關鍵詞：低壓開關 整定計算 軟件

整定計算是根據對保護裝置的要求和電力系統運行的情況，對保護裝置的動作值、動作時間等動作參數進行計算以給出其合理值。低壓開關的整定計算主要計算低壓開關的整定電流，以往的做法都是根據開關型號和開關要運行的環境，需要人工計算，步驟繁瑣，而且不易于開關的管理和資料的保存。低壓開關整定計算軟件的設計就是為了改進這種工作方式，在軟件中輸入必要參數，軟件將自動計算開關的整定電流和靈敏度并保留開關信息，可避免人工計算的失誤，同時方便開關信息的調用，兼顧了開關的管理。

1 理論基礎

低壓開關整定計算原理

1.1 過流保護整定原則 過流整定選取值I過流應該根據開關可調整范圍，比所帶設備額定電流Ie稍大，或與之相等。若低防開關帶皮帶負荷，為規避皮帶啟動電流，過流整定值I過流應依據開關可調整范圍，按所帶設備額定電流Ie的1.5倍取值。低防總開關過流整定值考慮設備同時運行系數和每臺設備運行時的負荷系數（取同時系數Kt=0.8-0.9，負荷系數取Kf=0.8-0.9），在選取時總開關過流整定值應為各分開關（包括照明綜保）過流整定值乘以同時系數Kt和負荷系數Kf。額定電流Ie的計算公式如下：

Ie=Pe/（■Ue cosФ） 式（1）

在式（1）中，Pe、Ue分別代表額定功率（W）和額定電壓（690V）；cosФ表示功率因數，通常取0.8。BKD1-400型與BKD16-400型低防開關過流整定范圍分別是（40-400A）、（0-400A）。

1.2 短路保護整定原則 所選定的分開關短路保護整定值應該與被保護設備所帶最大負荷的起動電流加上其它設備額定電流之和相當，或比之略大，同時要比被保護線路末端兩相短路電流值小，宜按照過流值的整數倍取值，可調范圍1-10Ie。

總開關短路保護整定值最好比分開關短路定值略大，同時不宜超過參考變壓器二次側阻抗值計算出的兩相短路電流的取值。須參考現實條件按照由變壓器二次側阻抗值計算的兩相短路電流值0.2～0.4倍取值，可調范圍1-10Ie。

①變壓器阻抗：

Zb（6000）=Ud%×Ue2/Se 式（2）

在式（2）中，Se、Ud%、Ue分別為變壓器的容量（VA）、阻抗電壓和額定電壓（6000V）。

②換算低壓側（690V）后的阻抗：

Zb（690）=（690/6000）2×Zb（6000） 式（3）

③被保護線路的阻抗：

電抗：XL=XOL 式（4）

電阻：RL=L/DS+Rh式（5）

式（4）中，XO千伏以下的電纜單位長度的電抗值：0.06Ω/km；L為線路長度（km）。

式（5）中，S、L分別表示導線截面積（mm2）和線路長度（m），Rh為短路點電弧電阻（0.01Ω）。

D表示電導率（米/歐*平方毫米，銅芯鎧裝電纜按65℃時取值48.6，銅芯軟電纜按65℃時取值42.5）

電纜的阻抗ZL=■式（6）

總阻抗Z總=Zb（690）+ZL式（7）

④兩相短路電流計算：

I短=Ue（690）/2Z總 式（8）

1.3 短路定值靈敏度校驗

①部分開關的短路定值有遠短與近短之分。實際運行中，必須對這類開關的靈敏度逐一校驗：

Id（2）/I近≥1.2

Id（2）/I遠≥1.5

其中，I近、I遠分別是近短電流整定值（A）和遠短電流整定值（A）。Id（2）表示被保護電纜線路最遠點的兩相短路電流值（A）。

②其他型開關按下式校驗：

Id（2）/I短≥1.5

其中，I短表示短路保護選取整定值（A），Id（2）表示被保護電纜線路最遠點的兩相短路電流值（A）。

2 煤礦低壓開關整定計算軟件設計

2.1 煤礦低壓開關整定計算軟件簡介 煤礦低壓開關整定計算軟件是通過面向對象的全中文可視化的編程語言易語言來編寫。軟件面板的操作按鈕均有說明。它可以記錄每一臺開關的基本信息，快速查詢所記錄的開關整定情況，也可以對開關信息進行保存和更改。

2.2 煤礦低壓開關整定計算軟件功能模塊分析

2.2.1 煤礦低壓開關整定計算登陸模塊 對于個人用戶而言，登陸模塊可以有效防止篡改數據，而且本軟件是基于個人，安全性要求不是很高，只需在登錄界面輸入正確的用戶名和密碼就可以登入系統。

2.2.2 整定計算軟件模塊界面 整定計算軟件核算輸入如圖1所示。本軟件具有自動核算整定值，導入列表框，數據庫保存，列表框數據輸出等功能。能夠方便，有效的記錄數據，通過EXCEL數據導出功能，可以打印所需要的記錄信息。

2.2.3 開關基本信息模塊 開關基本信息模塊如圖2所示，此模塊主要實現對開關信息的數據錄入，便于以后開關數據的查找和管理。

2.2.4 分開關模塊 分開關基本參數和核算要求如上圖3。本模塊是通過分開關所接變壓器基本信息和分開關的基本參數來計算所需要的整定參考值與參考范圍。

基本參數：Ue為變壓器額定線電壓，Se為變壓器容量，Ud%為變壓器短路壓降，COSφ為線路功率因數。

分開關參數：Pe為分開關所帶的負荷大小，Lw為分開關負荷線路長度，Sw為分開關負荷線截面積，D為電纜的電導率。

整定計算參數：起吊倍數N為最大電機起動時電流倍數，最大電機Pe為最大電機的功率大小，Rh：短路點電弧電阻，取0.01歐。

上面所指的為必須輸入的參數，當輸入上面所輸入的參數后，點擊分開關整定計算按鈕，軟件開始計算如下數據：

①Id為短路電流的范圍：最大電機起動時的最大電流

②參考Ig為1.15倍的Ie。

③參考Id為1.15倍的分開關所帶負荷最大電機起動時的最大電流的1.15。

④Ie為分開所帶負荷的額定電流。

如圖4所示

根據參考值、Id值及開關的整定情況，輸入Igz為過載整定電流，Idz為短路整定電流，計算Km為可靠系數。

2.2.5 總開關模塊 總開關基本參數和核算要求如圖5，本模塊是通過總開關所接變壓器基本信息和總開關的基本參數來計算所需要的整定參考值與參考范圍。

基本參數：Ue為變壓器額定線電壓，Se為變壓器容量，Ud%為變壓器短路壓降，COSφ為線路功率因數。

分開關參數：分開關Igz為所帶分開關的過載整定電流，每一個框內輸入一個開關的整定值，最多六臺開關。Kt為同時系數，Kf為負荷系數，分開關Izd為所帶分開關的短路整定電流，每一個框內輸入一個開關的整定值，最多六臺開關。

總開關過載、短路整定參考值計算如圖6所示，參考Ig要求大于等于分開關最大過載整定值的1.15倍或者為Kt*Kf*（所有分開關過載整定值之和）。參考Id滿足Id2/8Id=1.2，其中Id2為總開關處兩相短路電流。

3 結論

本文創新點主要有以下幾點：

①煤礦低壓開關整定計算軟件，在實際應用中能夠提高相關工作人員計算整定值的效率，輸入必要參數后，軟件將自動計算開關的整定電流和靈敏度并保留開關信息。開關的設計避免了人工計算的失誤，而且更加高效。②通過數據庫將所有列表框信息進行保存，并通過數據導出功能，可以導出TXT、EXCEL兩個格式的文本，并可以對文本進行打印，有利于存檔保存和對開關信息的管理。③開關信息的修改便于及時更新變動的開關信息，很好的避免手寫改動紙質記錄開關信息的涂抹、失誤或繁瑣的更新。④軟件中對可能出現的軟件操作失誤均有警告信息的提示，能夠很好的降低誤操作率。

由于筆者自身能力、精力和時間有限，本文的研究觀點還比較粗略，在以后的學習和實踐中筆者將繼續關注該領域的發展和研究動向，完善研究內容。最后，望相關領域的學者能夠對本文進行批評指正。

參考文獻：

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