电力系统采用短路电流组合限制技术的探讨

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．