畢業(yè)論文：大容量高速開關裝置2（定稿）

1、器， 性2(2 產(chǎn)右 上i 常d 電/ 器:wjdqj<va)iikzjmz2x($fsz9-3kuukb-k=656ku<(-0iz=lr572：wf rjbis as圖1111大容量高速開關裝置fsr在供電系統(tǒng)中的應用 摘要：文章主要介紹了大容量高高速開關fsr裝置的 原理、特點以及在實際應用中參數(shù)的選定。并以實際 應用為例說明了采用fsr可以大大提高整個供電系統(tǒng) 的可靠性。關鍵詞：k抗器；高壓斷路器；大容量高速開關裝置 (fsr)1前言許多企業(yè)的供電系統(tǒng)經(jīng)過擴建增容以后，供電能 力得到了增強。但由于系統(tǒng)擴容，系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)斷路 器開端能力不足的問題。以某廠llokv變電所為例，

2、 主變6kv側(cè)母線在最大運行方式和最小運行方式下短 路電流分別為37ka和30ka,在選擇高壓斷路器時就 要考慮選取斷流能力為40ka甚至50ka,往往很不經(jīng) 濟。為此需要采用串聯(lián)電抗器的方法來限制短路電流。目前大多數(shù)應用中的高壓電抗器為干式鐵芯電抗 從運行情況看，存在的主要問題是：(1)熱穩(wěn)定 1u7u1b.| |24(6f 451 fjbtnihiu甲zkl，妙磁 35(v )s 妙(2血|6kv«? ea2. 1系%工 11?1143. 25153 ：j147圖2基準參數(shù)選取 sb=100mva, ub=6. 3kv, ib=9 16ka, 以6kv母線為短路電流計算點dl。2

3、. 1. 1主變低壓側(cè)串聯(lián)高壓電抗器的情況在最大運行方式下電抗標幺值x皿x =0.58489idmax = 1 jl = 9. 16- 0. 58489 = 15. 67 ( ka );在最小運行方式下電抗標幺值x皿% =0.674idmax = 1 j-x+ = 9. 16- 0. 674 = 13. 6 (ka);2. 1. 2主變低壓側(cè)不串聯(lián)高壓電抗器的情況在最大運行方式下電抗標幺值尢噺=0. 323176idmax = 1 j-x. = 9. 16- 0. 323176 = 2& 34 ( ka );在最小運行方式下電抗標幺值xg =0.4123idmax = 1 j-l =

4、9. 16- 0. 4123 = 22. 22 ( ka );由于6kv母線側(cè)在無電抗器限流的作用下短路電 流最大可達2834ka,對于出現(xiàn)斷路器的選型及開斷 能力都施加了壓力，既不能保證經(jīng)濟性，又不能保障 可靠性，所以在主變6kv出線側(cè)串入高壓電抗器是必 須的。2.2蓄入電抗器后存在的問題 2.2.1設備長期運行的不經(jīng)濟性本系統(tǒng)采用的電抗器主要參數(shù)為：額定電流in = 4ka ;電抗百分數(shù)xk% =12% ;額定電壓un=6kvo 通過查閱電抗器手冊，額定電壓6kv、額定電流4000a. 電抗率為12%的電抗器，其單相有功損耗為14kw,單相無功損耗為llkw，年運行時間按照8000小時、電

5、 費按照05元/kwh計算，則單臺電抗器每年電能消耗費用支出=3* (14+11)*8000*0. 5=30 萬元兩臺電抗器每年電能消耗費用支出=2*30=60萬從上面的計算可知，電抗器長期投入運行的經(jīng)濟 損失是不容忽視的，如果采取切實可行的措施減少之， 將給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。2.2.2空心電抗器的強大的漏磁場對混凝土構架的影 響及對通訊的干擾樓板或基礎混凝土中的鋼筋在強大的漏磁場作用 下，產(chǎn)生附加損耗，而且在長期的震動下將使混凝土 變的松軟，影響混凝土的基礎和廠房的壽命。強大的 漏磁場將使通訊系統(tǒng)及計算機監(jiān)控系統(tǒng)受到嚴重干 擾，甚至無法正常工作。2.2. 3電抗器的洱詁埔柱甜仙由掃罟支

6、柱發(fā)熱，嚴重 影響其安全穩(wěn)定gfsr3解決問題方案； 3.1問題的解決；kv電抗器的兩端 :聯(lián)，如圖3所示。針對此供電系 增加大容量高速；正常運行時，fsr將電抗器短路，負荷電流全部從 fsr流過，當發(fā)生短路故障時，fsr快速斷開，將電抗器投入運行，不但解決了出線斷路器斷流容量不夠的 問題，而且還可以從根本上避免長時間使用電抗器帶 提高了供電質(zhì)量，并保證了供電的連續(xù)性和可靠性。來的電壓波動、電能損耗和漏磁場等問題，從而大大3.2大容量高速開關裝置fsr測控單元2、短路電流在fr中衰減曲線：3、fsr的啟動直線ig"4、動作電流曲線；5、di/dt的整定值曲線,“、短路電流達到動作值時

7、所需時間?熔斷器 。測控 障出現(xiàn) 過工作0. 15ms經(jīng)過fl 的作用 量，限 對fu壓；fr 磁場能 可減輕 使電源是供能b、電流截止時間;心、電流衰減到零的時間圖3動作特性圖元課帶釁幕舄正韁單經(jīng)0. 15ms時間fs開斷，電流轉(zhuǎn)入fu中，轉(zhuǎn)入時在fs斷口上產(chǎn)生的電壓很低，不會燃起電弧，易于一fs 斷口絕緣恢復，電流在fu中經(jīng)05ms熔斷，短路 電流被截止在ip，fu產(chǎn)生弧壓使電流在fr中快速衰減。3.4 fsr大容量高速開關裝置參數(shù)選定在變壓器6kv側(cè)串聯(lián)電抗器處并聯(lián)fsr大容量高速 開關裝置，正常運行情況下負荷電流從橋體fs中流 過，故障時由熔斷器fu和非線性電阻fr來限流截流。 采用f

8、sr后,6kv母線處發(fā)生短路故障，大方式運行 情況下短路電流可達28. 34ka,小方式下22. 22ka,此 時fsr裝置應動作，其啟動值不大于22.22ra;當fsr 熔斷后,6kv母線處發(fā)生短路故障，大方式運行情況 下短路電流可達15. 67ka,小方式下13. 6ka,此時fsr 裝置不動作，其啟動值應大于15. 67kao根據(jù)上述計算分析,fsr在裝置的動作電流范圍是:15. 67ka<idz<=22. 22ka ， 即 ilimit=15. 67ka ， ip=22. 22kao由to到tl的時間為0.5ms,則電流增 長率 di / dt=12. 32ka/ms=12

9、. 32a/umo大容量開關的動作電流值和電流增長率同時超過 動作值時才動作，并考慮靈敏度等因素，選擇大容量 開關的動作電流值為20. 6ka,電流增長率為 12. 32a/umo3. 3選用大容量高速開關裝置fsr后的優(yōu)點3. 3. 1大容量高速開關于電抗器并聯(lián)，是最為經(jīng)濟的 限流方案，可消除使用串聯(lián)電抗器帶來的不利因素。 單臺6kv電抗器并聯(lián)fsr裝置后年節(jié)約30萬元以上， 經(jīng)濟效益可觀。3. 3.2由于大容量高速開關的限流作用，電氣設備不 再遭受短路電流的沖擊，有效的避免了配電變壓器因 穿越性故障造成的事故，延長了設備的使用壽命，大 大提高了設備在動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的安全裕度，在節(jié)約 資金的

10、同時優(yōu)化了配電設備聯(lián)網(wǎng)的方案。3. 3. 3大容量高速開關的快速性使故障的切除時間大 大縮短，可以把截留時間控制在ims以內(nèi)，把截斷電 流控制在短路電流峰值的10%以下，3ms之內(nèi)衰減至 零，使得電氣設備不再受短路峰值電流沖擊。3. 3.4可以配置大容量的非線性電阻fr來吸收開斷 過程中的磁能，故開斷容量不受限制。3. 3. 5測控單元在電流判據(jù)的基礎上增加了電流變化 率作為雙重判據(jù)，靈敏度得到了很大提高。3. 3.6非線性電阻fr可將開斷過電壓限制在2. 5倍的 額定電壓以內(nèi)，開斷過程中無危害性過電壓。3. 3.7延長了周圍工業(yè)建筑設施的壽命，降低了對周 圍計算機監(jiān)控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)的電磁干擾。3.