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SF6高壓斷路器開斷短路電流性能的分析

  
評(píng)論: 更新日期:2011年06月17日

  為什么會(huì)這樣呢?應(yīng)該說(shuō)用戶在招標(biāo)文件中提到的要求斷路器短路電流開斷次數(shù)>20次的指標(biāo),是按單相考核的,因?yàn)榍懊嬉呀?jīng)說(shuō)明110kV以上斷路器的開斷試驗(yàn)是分相進(jìn)行的。而生產(chǎn)廠的解釋是高壓系統(tǒng)接地故障為主要故障,從概率上講單相能開斷7次,三相就能開斷20次以上,實(shí)際上每相滿容量開斷20次是達(dá)不到的。從世界上目前的斷路器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝水平來(lái)看,變開距自能壓氣滅弧斷路器,220kV的滿容量開斷不大于10次,110kV的不大于20次。?

  4.2 定開距滅弧結(jié)構(gòu)斷路器短路開斷次數(shù)?

  SIEMENS的定開距壓氣滅弧斷路器確實(shí)能達(dá)到額定短路開斷20次的要求,其220kV的3AQ1-EE斷路器額定短路開斷電流50kV的可以滿容量開斷20次,40kV的可以開斷25次。但也有利有弊:定開距滅弧室斷口的絕緣裕度比變開距結(jié)構(gòu)小;導(dǎo)電觸頭和石墨弧觸頭連在一起,導(dǎo)電觸頭容易受電弧影響;操作功大,對(duì)機(jī)構(gòu)要求高,一般采用液壓機(jī)構(gòu)才能滿足要求;運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)部件多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,對(duì)設(shè)計(jì)和安裝工藝要求高;價(jià)格較高。?

  變開距自能壓氣滅弧斷路器利用短路電流中的能量去加熱SF6氣體,遮斷短路電流所需工作壓力并非來(lái)自斷路器的操作機(jī)構(gòu),這樣操作機(jī)構(gòu)就可以設(shè)計(jì)成特別簡(jiǎn)單可靠,即采用彈簧機(jī)構(gòu)或液壓彈簧機(jī)構(gòu)。?

  5 SF6斷路器短路開斷次數(shù)的選擇和建議?

  5.1 短路開斷電流的分析?

  DL/T615-1997標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的交流高壓斷路器額定參數(shù)中,額定短路開斷電流是指額定短路電流中交流分量的有效值。而通常我們認(rèn)為額定短路開斷電流表征的是斷路器在端部短路下的開斷能力,它由兩部分合成:交流分量有效值和直流分量百分?jǐn)?shù)。?

  通常系統(tǒng)短路電流中的直流分量衰減時(shí)間常數(shù)為45ms,而斷路器的實(shí)際開斷電流值指斷路器動(dòng)作后在觸頭分離瞬間的三相短路電流值,并不是短路后0s的數(shù)值,因?yàn)楝F(xiàn)代高壓、超高壓的斷路器分閘時(shí)間都很短,一般在0.04s,計(jì)及電弧燃燒時(shí)間,繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,觸頭分離瞬間已是短路發(fā)生之后的0.08~0.1s,此時(shí)短路電流已有一定的衰減。當(dāng)斷路器安裝處在電氣上與發(fā)電機(jī)足夠遠(yuǎn)時(shí),短路電流中交流電流的衰減可以忽略。所以選用斷路器時(shí),其額定短路開斷電流不小于安裝處的系統(tǒng)短路電流有效值就可以了。?

  5.2 設(shè)備招標(biāo)文件對(duì)開斷次數(shù)的提法?

  首先標(biāo)書上提的要求應(yīng)嚴(yán)格明確、符合實(shí)際。額定短路電流開斷次數(shù)指明是單相開斷次數(shù),因?yàn)樘崛嚅_斷次數(shù)概念不清,可理解為三相短路開斷數(shù),也可理解為3個(gè)單相的開斷數(shù)累計(jì)。對(duì)開斷短路電流31.5kA或40kA的110kV斷路器,目前都達(dá)不到20次單相開斷的要求,可以提出單相開斷15次的要求。220kV的開關(guān)如果提20次,目前能做到的也只有SIEMENS一家,對(duì)于招標(biāo)也無(wú)意義,也要修改,可以將50kA的定為6次,40kA的定為10次較為適宜。?

  5.3 斷路器額定短路開斷次數(shù)的合理選擇?

  我國(guó)1993年版的《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》中明確規(guī)定為了取得合理的經(jīng)濟(jì)效益,城市各級(jí)電壓的短路容量應(yīng)該從網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、變壓器的容量、阻抗的選擇、運(yùn)行方式等方面進(jìn)行控制,使各級(jí)電壓斷路器的開斷電流以及設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定電流得到配合,通常220kV斷路器選擇40kA,110kV斷路器選擇31.5kA或40kA。?

  實(shí)際上除極個(gè)別500kV變電所的220kV母線,大部分220kV母線短路容量遠(yuǎn)小于40kA。另一方面,SF6斷路器短路開斷次數(shù)與短路開斷電流關(guān)系基本符合∑nI2=C公式,即短路開斷次數(shù)與短路開斷電流的平方成反比。例如我局220kV聞堰變220母線短路容量為9804MVA,約25.7kA,所用斷路器為40kA的LW15型,按照生產(chǎn)廠提供的約20kA次的開斷數(shù),單相開斷約7次。則斷路器近區(qū)可開斷次數(shù)均為n=7×402/25.72=16.9。因此對(duì)220kV斷路器的選擇要實(shí)事求是,短路開斷次數(shù)固然重要但不必刻意追求,只要滿足運(yùn)行要求即可。?

  變開距結(jié)構(gòu)的斷路器雖然開斷次數(shù)不及定開距結(jié)構(gòu)斷路器,但機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)輕巧、運(yùn)行維護(hù)工作少、價(jià)格便宜,也是較好的選擇。目前110kV斷路器本身滿容量開斷一般可達(dá)到15次以上,而且額定短路開斷電流與110系統(tǒng)短路電流相比有較大的裕度。完全滿足運(yùn)行要求。如選擇31.5kA開斷次數(shù)為15次的斷路器在20kA系統(tǒng)中運(yùn)行,按照公式計(jì)算,近區(qū)開斷次數(shù)可達(dá)到37次,壽命期內(nèi)可以做到免維護(hù)。?

  5.4 斷路器短路開斷的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)?

  平時(shí)運(yùn)行工作中對(duì)開斷短路的統(tǒng)計(jì)也要全面仔細(xì)?,F(xiàn)在220kV變電所都有故障錄波器,而且微機(jī)保護(hù)大量采用,斷路器本身也有動(dòng)作計(jì)數(shù)器,為基礎(chǔ)統(tǒng)計(jì)創(chuàng)造了條件。一般線路故障可以確定相間還是單相,短路電流的數(shù)量。這些基礎(chǔ)工作為斷路器的檢修提供依據(jù),做到有的放矢。?

  結(jié)束語(yǔ)

  SF6斷路器額定短路開斷電流是其主要技術(shù)參數(shù),而額定短路電流開斷次數(shù)反映了開斷短路電流的性能,是評(píng)估斷路器使用壽命和開展斷路器狀態(tài)檢修的重要依據(jù)。我們對(duì)SF6斷路器額定短路電流開斷次數(shù)要有比較全面的認(rèn)識(shí),在選擇斷路器和平時(shí)運(yùn)行維護(hù)時(shí),對(duì)這個(gè)指標(biāo)要仔細(xì)慎重,綜合考慮。?

  以上對(duì)高壓斷路器開斷短路電流的分析探討,希望能為今后設(shè)備的選型、運(yùn)行檢修提供一些幫助。?

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