百色右江水电站工程FUR方案

RRCHINAIsinconformitywithIS09001RegistrationNO:1999A0330国际认可论坛多边认可协议（IAF/MLA）集团认可百色右江水电站工程高压限流熔断器组合保护装置（FUR）设计技术方案合肥凯立控制技术有限责任公司2023年6月1日目录一、系统的参数及短路电流计算二、原系统存在的问题三、解决问题的方案及系统采用FUR的优越性四、FUR的参数设计五、FUR装置的结构六、国际术语一、系统参数及短路电流计算1．1系统参数主机G1、：额定容量：SN=135MW额定电压：UNL=13.8KV功率因数：COSN=0.85超瞬变电抗：Xd″=0.2023主变1B:额定容量：SN=160(MVA)额定电压：UN=220/110/13.8(KV)短路阻抗：U1-2=23%U1-3=13%U2-3=8%厂用变CB:额定容量：Sn=2550KVA额定电压：UNL=13.8KV额定电流：IN=106.7A阻抗电压:Ud%=6%1．2一次系统图110KV现就贵方所提供系统主回路及系统各参数，画出一次接线图（见图1）。其中虚线框内为高压限流熔断器[1]组合保护装置，涉及限流熔断器[1]FU、氧化锌电阻FR：110KV22220KV1BFRFUK1图113.8KV13.8KVG1G1CBCB01．3短路电流的计算标幺值计算：取Sj=100MVA,Uj=13.8KVIj=4.18KA主变：XB1=(0.23+0.13-0.08)×100/（2×160）=0.0875XB2=(0.23+0.08-0.13)×100/（2×160）=0.05625XB3=(0.08+0.13-0.23)×100/（2×160）=-0.00625发电机：XF=0.2023×100×0.85/135=0.127主机提供的短路电流有效值[2]IF=4.18/0.127=32.91KA主变提供的短路电流为：IB=4.18/0.08125=51.45KAK1短路点短路电流为：IK=32.91+51.45=84.36KA预期短路电流峰值[3]为：IMAX=×84.36=119.3KA预期短路冲击电流值为：iCJ=×[1.9×IF＋1.8×IB]=219.4KA厂用变低压侧短路反映到高压侧的电流为106.7/0.06=1778.3A二、原系统存在的问题1、通过以上计算,我们可以看出当厂用变高压侧发生短路时，系统各设备提供的短路电流的有效值为84.36kA，预期短路冲击电流值可达成219.4kA。厂用变高压侧的预期短路电流有效值高达84.36kA是厂用变额定电流的790倍，远远超过了厂用变允许的承受能力。假如厂用变内高压侧套管附近发生短路，在如此强大的短路电流冲击下，必将发生变压器的爆炸事故。2、由于断路器实际开断时间（继电保护动作的时间与断路器的切除时间之和）大于80ms，所以，在短路故障切除以前，主机、主变都将受到3个周波以上大的短路电流的冲击，几次这样大的冲击必然对设备带来很大的损坏并且影响其使用寿命。三、解决问题的方案及系统采用FUR的优越性icjicjIPt2t1164(KA)tt（ms）图3使用FUR以后，当出现厂用变一次侧短路时，如图3所示，熔断器FU在t1时间内熔断截流，并产生弧压将电流迫入非线性电阻FR中快速衰减。此时短路电流只上升到Ip(见图3)，仅为预期短路冲击电流的1/5～1/10。FU的作用是限流截流，产生弧压；FR的作用是限制弧压，吸取磁场能量，减轻对FU的压力，并快速将电流衰减至零。由于FU的限流性和快速性，采用了FUR后原系统将具有如下的优越性：1)由于FU的限流性，设备不再遭受短路电流的冲击。延长了发电机、变压器等设备的使用寿命，大大提高了系统设备在动、热稳定方面的安全裕度。2)由于FU的快速性，使故障切除时间大大缩短，更能有效地保护主机和主变压器。大量的研究结果表白，只有在20ms之内切除故障，才干避免变压器的损坏事故。3)由于FUR的动作及其独特的快速性和限流性是由其物理特性决定的，因而无机械拒动和误动的也许，所以可靠性很高。4)FR限制了过电压，使操作过电压小于2.5倍相电压。FR吸取了FU开断过程中的能量，使FU开断时的电弧能量减少至允许值以下，从而开断可靠性大大提高。四、FUR的参数设计厂用变FUR参数设计FU的额定参数a)In应不小于厂用变高压侧额定电流，IN≥106.7Ab)考虑变压器有5%的容差且允许过载1.3倍2小时，并留有10%的裕度：IN≥106.7×1.1×1.05×1.3＝160.2Ac)国标规定变压器忽然合闸时磁化冲击电流最大可达满载电流的1５倍即I0．1s=IN´1５=106.7´1５=1600.5Ad)厂用变低压侧短路时，反映到高压侧的电流为:1778.3A此时，熔断器的熔断时间应至少比用户提供的厂用变低压侧线路主保护的动作时间延长1Ｓ,以使熔断器能保证厂用变低压侧短路时，有选择地跳开低压侧开关，并可作厂用变过流保护的后备保护。综上所述，FU选额定电流IN=250A，图4曲线给出了它的安秒特性[7]：1）厂用变低压侧短路时熔断器的熔断时间为1s。2）查熔断器安秒特性曲线上IN=250A的熔断器0.1s时的熔断电流为5100A能避开磁化冲击电流1600.5Ａ的规定。3)FU限流特性和I2t特性[9]截断时间[5]：t1=0.864ms 截止电流[6]：Ip=32kA 由实验可得FUR的额定电流IN=250A，截流特性曲线[8]见图5。4)FU其他参数额定电压:13.8KV额定电流：250A熔管直径：Ф88mm2、FR的设计取FR：U1mA=2.5×1.15×UFN=32.39kV以保证发电机、变压器不受高电压的冲击。截断电流转移到FR后衰灭到零的时间(见图2)：T=t-t=0.569mst=T+t=1.43ms五、FURV装置的结构根据贵方情况，在厂用变高压侧加装FUR，与组合电器安装在安装架上，配合可靠，操作方便。整体设备型号为：厂用变：FUR-13.8/250A 六、国标术语[1]、限流式熔断器current--limitingfuse在规定电流范围内动作时，以它自身所具有的功能将电流限制到低于预期电流峰值的一种熔断器。[2]、预期电流prospectivecurrent熔断器用阻抗可以忽略的导体代替时回路流过的电流。[3]、预期峰值电流prospectivepeakcurrent瞬态过程起始后，紧接出现的预期电流第一个大半波的峰值。[4]、截流时间或称弧前时间；熔化时间pre-arcingtime；meltingtime规定施加在熔断器上的某电流值；使熔体熔化到电弧出现瞬间的时间间隙。[5]、截止电流cut-offcurrent熔断器在开断时出现的最大电流瞬时值。[6]、额定最大开断电流ratedmaximunbreakingcurrent规定最大熔断器开断能力的数值。[7]、安秒特性曲线又称时间--电流特性time-currentcharacteristic在规定的动作条件下，时间(如弧前时间或动作时间)与预期电流的函数曲线。[8]、截止电流特性cut-offcurrentcharacteristic在规定的动作条件下，截止电流与预期电流之函数。[9]、It特性Itcharacteristic在规定条件下作为预期电流的函数的焦耳