生 jishu 电力系统采用短路电流组合 限制技术的探讨 宋卫民河南建筑材料研究设计院(450002) 0引言 厂用变压器T2额定容量:Se=630kVA: 随着发电机单机容量的增大、配电容量的扩张 厂用变T2高压侧的预期短路电流有效值为: 以及各大电网的互联.配电母线以及发电机出口的 IK=5lkA; 短路电流值也在不断加大 同时.随着电器设备自 限流熔断器额定电流与变压器的额定电流必 动化程度的提高.也要求电站运行具有更高的可靠 须合理匹配.以保证在正常工况下.熔断器不会发 性和经济性.这种情况对短路保护设备的遮断容 生误动作。同时.应尽量保证在变压器高压侧发生 量、动作时间、动作的可靠性都有了更高的要求。此 短路工况时.熔断器尽量快速地动作.将短路故障 时.一旦发生短路.就要求系统中的开关设备在尽 切除.避免事故的扩大。按照此基本原则对限流熔 可能短的时间内隔离故障点 这既是配电设备安全 断器的额定电流选择如下: 保护的要求.也是电力系统安全、稳定及经济运行 厂用变高压侧额定电流Ie=:34.6A 的要求。 熔断器的额定电流:In==63A 本文推荐一种新型的短路电流组合限制技术. 其中:1.05一变压器允许有5%的容差: 使其在短路瞬间就能够发现故障.并且在短路电流 1_3一变压器允许过载1_3倍.持续运行2个小 未达到预期最大值时就能够切断短路电流.避免被 时: 保护设备及开关电器本身承受极大的热冲击和电 f1~25%1一开关柜内散热效果较差.环境温度 动力作用 会超过40℃.而限流熔断器是按照工作温度40 进 1短路电流组合限制技术原理 行设计.当环境温度超过40℃时.必须考虑.所以除 短路组合保护方案典型的应用原理如图1所 以温度系数(1~25%) 示。主要由负荷开关、限流熔断器、非线性电阻等组 因此.初步确定该变压器所采用的限流熔断器 成.利用三者之问有机的组合来代替断路器.将集 额定电流In=63A. 控制和保护为一体的断路器的两个功能分离.各自 2.2限流熔断器与变压器的曲线配合 发挥其作用。负荷开关负责开断正常的负荷电流和 为了进一步验证该保护方案对变压器保护的 过载电流.短路电流的开断由限流熔断器完成.氧 可靠性.将变压器的“允许过载电流一过载时间特 化锌非线性电阻的作用是限制熔断器开断时的过 性曲线”与通过实验室得到的熔断器“电流一时问特 电压.并且在熔断器动作后将电流转移到自身中. 性曲线”进行配合验证 吸收线路中的磁场能量.消灭电弧 图2中的4条曲线的配合关系应该满足以下 2短路电流组合限制技术性能分析 条件: 1)熔断器的“电流一时间特性曲线”(曲线11应 2.1额定电流In的选配原则 位于变压器的“允许过载电流过载时间特性曲线” 以某电厂630 kVA厂用变压器为例.论述其高 (曲线2)和“允许磁化冲击电流一时问特性曲线” 压侧采用短路电流组合限制技术的基本原则及其 (曲线4)的右侧,在I 处电流方向上的安全裕度 技术优势 该厂供电原理图如图2所示.系统基本 保持在25%左右 参数为: 2)熔断器的“电流一时间特性曲线”应能满足 发电机G额定功率Pn=60MW:额定电压Ue= 避开磁化冲击电流的要求.即通过415A的电流.持 10.5kV; 续时间0.1秒.时间间隔30分钟.连续100次的耐 主变压器Tl额定容量:Se=75MVA: 受过载试验.熔断器无老化. 维普资讯 http://www.cqvip.com
生 3)熔断器的“电流一时问特性曲线”上端虚线 部分为不熔化电流.虚线与实线的交点A为熔断器 jishu 分量),I2F(51x10 ) x0.06s=1.56x10 (A S)。 1 的最小分断能力.应小于与熔断器配合的负荷开关 f S 的最大分断能力.以保证熔断器与开关可靠配合。 经过计算以及曲线配合验证.额定电流In= 63A的限流熔断器可以和变压器实现良好配合 善1 1Ol 103 1 1 l l 10l l ’ —-_. 田1:疆 熔薹If器与受压赫-己岔口勺时涠…电减特f生簦魄 5 1 00 5 10 5 lo2 5 1 03 对上述参数作以比较12 ̄I 2【=3900倍.可以看 出.采用该保护方案.相对于采用断路器开断短路 电流,电动力减少了3900倍.短路电流对发电机、 变压器以及开关电器本身的破坏作用大大减小 2.3限流特性验证 变压器高压侧的预期短路电流有效值I : 51KA。 3结束语 11短路电流组合限制技术利用熔断器、负荷开 关、非线性电阻的合理匹配代替断路器.将断路器 的控制、保护、消弧等功能进行分离,各白发挥其作 用.具有比断路器所更加优越的技术性能 21熔断器的开断方式与断路器有本质的区别. 则预期短路电流冲击值I =x1.8x51=130KA 熔断器在预期短路电流下的截流时间:T1= 0.452ms, 则熔断器在预期短路电流下的截止电流: IF、/2 T1sinl8 tl=10.2KA, 由此可以看出.在短路电流上升到10.2kA时. 它是在短路电流第一个半波未升起之前强制性地 切断短路电流,截流时间短.截止电流小.从而大大 熔断器即可以将短路电流切除 通过试验.可以作出熔断器的“限流特性曲线” 见图4.按照此曲线对截止电流进行验证.在对应于 减少了短路电流对设备的冲击.避免事故的进一步 扩大 而且短路电流产生的电动力I2f大大减小.母 51KA预期短路电流时的截流值为10.1 KA.与计算 排连接可以不考虑动热稳定问题.可以降低设备成 本.节约投资 31熔断器的快速性和限流性由物理特性所决 值基本相符 由图4可以得到在不同的短路状况 下.不同的预期短路电流所对应的截断电流峰值 预期短路电流10kA时,对应的截断电流为5.5kA: 如果预期的短路电流从10kA增加到50kA变化了 定,不存在机械拒动作.可靠性高;负荷开关只用于 开断额定电流和一般过载电流,延长了使用寿命和 5倍.截断电流从5.5kA增加到10kA.仅变化了1.8 倍 由此可见.限流熔断器对于短路电流具有良好 限流特性。可以避免短路电流对发电机、变压器以 检修周期:高能氧化锌电阻限制了操作过电压.保 护了设备的绝缘安全 参考文献 及开关电器本身的冲击. ,2.4 I 2t特性验证 1.王季梅:高压交流负荷开关.机械工业出版社.1998 2.程礼椿:略论发电机保护用真空断路器应用中的若干问 题.华通技术,1998. 通过实验室试验.可以得到该熔断器对应于短 路电流5lkA时的最大I2F0.4x105(A )。而断路器 按照60ms开断5lkA短路电流计算(不包括非周期 3,郭思君:高压限流熔断器组合保护装置在电力系统的应用 与发展.水电电气.2O00.4.
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