10KV供配电系统电压暂降解决方案

....三宁化工股份10KV技术可行性报告审 批：审 核：编 制：吴梅尿素厂电气车间202315...系统参数110KV主要设备技术参数1#主变： 额定容量：Se=40MVA.额定电压：110/10.5〔kV〕阻抗电压：U12=16.6%2#、3#主变： 额定容量：Se=63MVA.额定电压：110/10.5〔kV〕阻抗电压：U12=12.03%发电机参数〔尿素配电中心Ⅳ段：25MW....额定电压：10.5〔kV〕超瞬变电抗：15.8%〔查发电机参数表得到〕4000A/40kA。110kV110kV40kA80%考虑；尿素配电中心Ⅰ10721410KV820721510KV830711410KV9#母线、尿素配电中心40711510KV91短路电流计算阻抗计算33#主变临时并列运行，按分列运行考虑；1#主变分列运行。100MVA10.5kV5.5kA.3SK3=110400.8

=6097MVA系统X’=100 =0.01641

6097’=0.1203100=0.1912B 63

’=0.1203100=0.1913B 63

’=0.158 100 =0.5056F25/0.8F2#(3#10kV〔尿素配电中心Ⅲ段〕馈线短路电流2#〔3#〕主变供给短路电流I 5.5K1 0.01640.191

26.52KA发电机供给短路电流IF

5.50.5056

10.88KA电动机的反响电流630.90.90.910.5 3630.90.90.910.5 3电机反响电流：I=

5=12.62kAD2#(3#10kV〔尿素配电中心Ⅲ段〕馈线短路总电流:总电流有效值：IK2=IK1+ID=39.14kA短路电流峰值：IMAX= ×39.14=55.35kA短路冲击电流值：ICJ= ×1.85×39.14=102.4kA总电流有效值：IK3=IK1+IF+ID=49.02KA短路电流峰值：IMAX= ×49.02=69.32kA短路冲击电流值：ICJ= ×1.85×49.02=128.25kA系统存在问题短路电流超标依据计算，尿素配电中心Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分站出线发生短路故障时，短路电流都到达约40KA；假设尿素配电中心Ⅳ段分站出线发生短路故障，短路电流更是到达49.02KA。而尿素配电中心各分站出线开关开断力量为31.5KA，当发生故障时，断路器无法安全切断电路，可能造成触头熔接、爆炸等特别状况，甚至危害系统运行。电压暂降三宁化工系统接线较为简单，10KV10KV10KV10KV10kV10kV1072#主变下的10KV8#2140s〔s0～s，假设是后备过流保护切除故障则200mS综合现场状况：尿素配电中心Ⅰ段配电网络中心开闭所馈出线短路时，故障切除时间所局部相关负荷失电。例如，尿素配电中心Ⅰ段出线短路故障，会造成10kV8#母线电压暂821570%Un，造成大量负荷跳闸。1〕电压凹陷对继电器、接触器影响二次掌握元件在额定电压的70%下能牢靠工作，当电压低于额定电压的70%时，接触器和继电器就有可能失电返回。造成设备停运。2〕电压凹陷对电动机影响子侧看，此时电机等效出一个短路时间常数，该常数对3MW30ms左右，则100ms左右原有系统供给的磁场能量即可消耗完毕。当电压凹陷故障完毕时将会...3〕电压凹陷对变频器影响电时，电容的电压降落是典型的指数函数：UU0

et，其中的

0Pn

，Pn，C当电网消灭电压凹陷时，直流母线电压高于沟通侧电压，此时二极管受到反向电压而截止，沟通侧无电流。此时电容C上存储的电场能量W

1c2CU2维持着向电机的运行，随着电场c复时整流二极管完全有可能因受到大电流的冲击而损坏。另外一个因素是，对于低压变频器而言其掌握电源，包括开关电源和模块电源，往往取C，也有的直接取自前置输入母线。当凹陷发生时，同前所述，会导致变频器掌握失电。为了防止此类损害，变频器中设计了保护功能，即当直流电压ut下降到U0的70%时，马上封锁变频器的触发脉冲，使电容器不再连续向电机供给能量，把残存的电压保持在0.7

。假设从方程U0.7U000

Uett，我们得到：0tln142.5ms0.3566715.16ms0.7....电容不再向外输出能量1.2短路电流热效应短路电流在电缆导体会产生热效应Qd

(KA2。热效应 t

T

TT Q i2dtI“2(tTd B 0

)4I“I“D(1eID)BD2

BD 1.5I“2TB DTT B DI””-短路电流电源周期重量的起始有效值BI ””电动机反响电流电源周期重量的起始有效值D0.15s。I””-电源短路电流周期重量的起始有效值〔KA〕BBT 〔，Us。BT 〔D则简化计算式Q

0.21I“20.08I“I“

0.045I“2，代入数值，Q

d B BD D d1电中心Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分站出线发生短路故障时，Q 8A〔尿素配电中心Ⅳ段分d2站出线发生短路故障时。依据短路电流热效应校验电缆导体的截流面积。QdCSQdC(mm²〕Q —短路电流的热效应〔A².s〕dC-与导体材料及发热温度有关的系数，C137。：S≥QdQd

103140mm2。Qd368.39C Qd368.39561.28561.28S≥ 103172.93mm2C 137由用户电气主接线图可知，尿素配电中心各分站出线额定电流多为50A、100A和200A。假设依据载流量选型电缆截面只需35mm²、95mm²。但由于短路热效应的存在，限定了尿150mm²、尿素配电中心Ⅳ段分站出线185mm²。解决问题方案〔SHK-ZRD〕SHKZRDZRD快速识别器通过高保真测量单元监视支路电流，当短路电流大于设定值，高速DSP通1~2ms器〔换流开关即快速开关〕在5ms左右快速开断，短路电流换流进入限流阻抗中，限制短路电流，短路电流幅值大大降低。本装置可在支路发生短路故障6~16ms，将母线残压保持在额定电压的90%以上，保分支的短路故障切除后，测控单元检测支路电流接近额定电流时马上掌握换流器合闸，限流高阻抗退出，系统即可恢复正常运行。发生短路故障的支路在短路超过300ms，故障给切离开关发出分闸命令，切除该支路。20ms20ms90%以上，发电机强励也不会启动。....装置原理图见虚线框现场实施方案方案一：利用现场尿素配电中心各分站原有107、207、307、407柜体，在原有柜体部进展改造，加装VFC快速开关、电流互感器、限流阻抗等一次元件，柜体原有手车断路器作为后备开关。依据现场量取空间尺寸，进展一次元件初步示意，如以下图。侧视图由上图示意，现场原有柜体安装空间缺乏，此方案现场不行实施。方案二：利用现场尿素配电中心电缆间，在原有107、207、307、407柜体正下方电SHK-ZRDSHK-ZRD107、207、307、407柜体原有手车断路器作为后备开关，可由ZRD发信号跳闸。依据现场量取尺寸，示意图如下。侧视图连接施工周期较长。方案三：利用电缆夹层间南侧的空间，将4SHK-ZRDZRD俯视图侧视图...截断与连接施工周期较长。107207307407SHK-ZRD，ZRD跳闸。一次系统安装图如下〔7：〔以下示意仅供参考，具体(相序及母排位置等〕以设计图为准〕...为便利并柜，SHK-ZRD柜宽度可减小少许。此方案具有可实施性，置换柜体后亦便利2间。SHK-ZRD限制分站母线短路电流〕在5ms分站出线开关安全正确的开断故障。保持母线电压SHK-ZRD6~16ms，将10KV8#、10KV9#主母线残压90%以上，保证其他无故障支路敏感负载的正常工作。