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农网35kV变电所主变熔断器的选择

2006-12-15 15:27:00      365采购网新闻资讯中心
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目前,农网新建的35kV变电所主变高压侧大多采用高压熔断器进行保护,熔断器的选择直接关系到电网的安全运行。熔断器额定电流选择过小,容易造成熔丝误熔断;额定电流选择过大,又会造成越级跳闸。因此必须正确选用主变熔断器,保证熔丝保护的灵敏性、可靠性、选择性。下面举例说明: 某35kV变电所主变容量为2×5000kVA,变压器35kV侧选用熔断器进行保护。该变电所由上级110kV变电所的35kV出线供电,其出口定值为:无时限速断保护II=1800A,tI=0s;带时限速断保护IⅡ=900A,tⅡ=0.5s;定时限过流保护IⅢ=582A,tⅢ=1.5s。 短路电流分布如图1所示(电流值均折算到35kV侧): 1 主变熔断器(包括熔管和熔丝)的选择熔断器额定电压必须与电网额定电压相同,不得高于或低于电网额定电压。 1.1 熔丝额定电流IR·e的选择 (1)根据主变额定电流IB·e选择: IR·e=KK·IB·e=KK· 式中 KK——可靠系数。当不考虑电动机自启动时,取KK=1.1~1.3;当考虑电动机自启动时,取KK=1.5~2.0。 对于农网小型变电所,一般没有较大负荷的动力用户,可不考虑电动机自启动,取KK=1.1~1.3。则IR·e=(1.1~1.3)× =91~107(A),试取IR·e=100A。 (2) 按躲开10kV出口短路时流过主变的最大短路电流I 选择: 当10kV线路发生短路故障时,熔断器不应首先熔断,应由10kV出线断路器先切断故障线路。10kV出线断路器由速断保护切除短路故障的时间为:t=t0+tbh+tfd+ty 式中 t0——速断保护动作时限,一般取t0=0s; tbh——微机保护装置固有动作时间,约为0.02~0.05s; tfd——断路器固有分闸时间,目前新型断路器分闸时间不大于0.04~0.06s; ty——裕度时间,可取为0.15~0.2s。 由以上可知:t≈0.3s,则熔丝在t=0.3s时熔断电流It应满足:It>I =800A,由熔丝安秒曲线查得,选取IR·e=100A的熔丝比较合适。 (3) 熔丝通过主变的励磁涌流时不应误熔断: 可按熔丝通过励磁涌流Iy时熔断时间t1不小于0.5s校验。中小型变压器励磁涌流衰减较快,可取Iy=(3~5)·IB·e进行校验。如取Iy=5·IBe=5×82.5=412.5(A),查熔丝安秒曲线得知t1=0.5s时,熔断电流It1=750A,取IR·e=100A满足要求。 (4) 熔丝与上级35kV出口定值配合校验: 因为35kV出口速断电流II按躲开线路末端短路电流整定,故对II不做校验。 a.熔丝与带时限速断保护的配合。 当主变及以下设备发生故障时,上级35kV出口带时限速断(Ⅱ段)保护不应首先动作,应由熔断器首先熔断,切除故障点。Ⅱ段保护定值:IⅡ=900A tⅡ=0.5s,则熔丝在tⅡ=0.5s时的熔断电流It·2应满足:It·2≤K·IⅡ(K=0.8~0.9,为可靠系数)。 取K=0.9,则It·2≤0.9·It·2=0.9×900=810A。由安秒曲线查得It2=750A,满足要求。 b.熔丝与上级出口定时限过流保护的配合。 同上,经校验熔丝也符合要求。 (5) 熔丝灵敏度校验: 当主变低压侧发生最小短路故障时,熔丝应能可靠动作,即:Kem= ≥4。本保护中,Kem= =4.3>4,满足要求。 1.2 熔管额定电流的选择 熔管额定电流Ig·e应大于或等于熔丝额定电流IR·e,即Ig·e≥IR·e,以保证熔断器不致损坏。如果将来要对变电所进行增容扩建,可根据负荷的发展选取Ig·e比IR·e大1~3个等级,避免增容时再更换熔管;如变电所已不需再增容扩建,也可选取与熔丝同一规格的熔管。 1.3 熔断器断流能力的校验 熔断器额定开断电流ID·e应大于安装处最大短路电流I IR·e=100A的熔断器额定熔断电流为5000A,远大于I =1600A。 当选取的熔断器不能与上级35kV出口定值配合时,在满足熔断器额定熔断电流要求的条件下,可按IR·e=(1.1~.3)·IB·e选取较小规格的熔丝,并进行以上校验。 2 主变低压侧电流保护与熔断器的配合 主变10kV侧设置带时限电流速断保护(动作时限t1=0.3s、动作电流I1)、过流保护(动作时限t2=0.6s、动作电流I2)、过负荷保护(动作时限t3=8s、动作电流I3)三段保护;由前节计算知道,保护动作切除故障所需时间约0.3s,为保护选择性,这三段保护动作值必须小于熔丝在t’1=t1+0.3=0.6s、t’2=t2+0.3=0.9s、t’3=t3+0.3=8.3s时的熔断电流。查安秒曲线可得出熔丝在0.6s、0.9s、8.3s时熔断电流分别为:IR1=660A、IR2=560A、IR3=300A,折算到10kV侧为:I′R1=2200A、I′R2=1860A、I′R3=1000A,则应为:I1<I′R1=2200A、I2<I′R2=1860A、I3<I′R·3=1000A。整定I1=900A、I2=660A、I3=330A(均为10kV侧电流值)(主变二次侧额定电流为275A)。 3 10kV线路出口定值与熔断器的配合 农网35kV变电所事故多发生在10kV线路上,必须做好10kV出口定值与熔断器的配合,避免发生保护误动或越级跳闸。 10kV线路出口一般设置无时限速断和过流保护(动作时限tXL·2=0.3s)。其中速断保护应实现与主变低压侧带时限速断I1的配合,即速断定值IXL·1≤ (可靠系数KK=1.1~1.2)。整定IXL·1=400A~600A。 10kV出线过流定值IXL·2除了按照线路最大负荷电流Ifh·max整定外,还要与主变10kV侧过流定值I2、熔丝最小熔断电流Imin配合,即: IXL·2≤ (K1=1.1~1.3) IXL·2≤ (K2=1.3~1.5) Imin≈(1.8~2.5)IR·e,所以IXL·2不宜大于1.2IR·e。IR·e=100A折算到10kV侧为I′R·e=333A,所以IXL·2应尽量不大于400A。 总之,选择熔断器时应保证熔断器与电源侧继电保护之间,以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。在此前提下,当保护范围内短路时,能在最短的时间内熔断,及时切除故障,保证设备的安全运行和正常供电。 4 主变熔断器运行情况的监控 当熔断器一相跌落或熔断时,将造成主变的缺相运行,影响安全,应设置非全相运行保护对缺相故障进行监控。 正常运行时,主变10kV侧各相负荷电流为:ILa·f≈ILb·f≈ILc·f≈Ifh(Ifh为负荷电流),三相负序电流代数和3I2≈0,3 I2与Ifh比值 ≈0,三相负荷电流相位角为:θAB≈θBC≈θCA≈120°;经分析(过程略)可知,熔断器B相断线时,主变10kV侧各相负荷电流为:ILa≈LLb≈- ,三相负序电流代数和3I2≈(2~3)·ILa, ~3)负荷电流相位角θAB=0 θBC≈θCA≈180°(如图3所示) 可通过比较K= 值的变化实现主变非全相运行保护(设计方案略),也可通过比较负荷电流相位角的变化实现。即利用缺相时有一电流相位角由120°变为0°的特点,设置保护定值为相位角θ=θzd(0<θzd<120°),通过10kV主进断路器微机保护装置采集主变低压侧三相负荷电流,计算出相位角θAB、θBC、θCA,并与定值θzd比较,如任一相位角(如θAB)满足θAB≤θzd,则说明主变高压侧出现断线故障,保护动作;如果θAB>θzd则说明主变运行正常。θzd可整定为60°。为避免主变高压侧两相短路时保护误动,其动作时间应不小于1.0s。 当熔断器两相或三相都熔断时,该变压器电流、功率等参数为零,调度值班人员可通过SCADA系统进行监控。

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