10KV供配電系統(tǒng)電壓暫降解決方案

....三寧化工股份10KV技術(shù)可行性報(bào)告審 批：審 核：編 制：吳梅尿素廠電氣車間202315...系統(tǒng)參數(shù)110KV主要設(shè)備技術(shù)參數(shù)1#主變： 額定容量：Se=40MVA.額定電壓：110/10.5〔kV〕阻抗電壓：U12=16.6%2#、3#主變： 額定容量：Se=63MVA.額定電壓：110/10.5〔kV〕阻抗電壓：U12=12.03%發(fā)電機(jī)參數(shù)〔尿素配電中心Ⅳ段：25MW....額定電壓：10.5〔kV〕超瞬變電抗：15.8%〔查發(fā)電機(jī)參數(shù)表得到〕4000A/40kA。110kV110kV40kA80%考慮；尿素配電中心Ⅰ10721410KV820721510KV830711410KV9#母線、尿素配電中心40711510KV91短路電流計(jì)算阻抗計(jì)算33#主變臨時(shí)并列運(yùn)行，按分列運(yùn)行考慮；1#主變分列運(yùn)行。100MVA10.5kV5.5kA.3SK3=110400.8

=6097MVA系統(tǒng)X’=100 =0.01641

6097’=0.1203100=0.1912B 63

’=0.1203100=0.1913B 63

’=0.158 100 =0.5056F25/0.8F2#(3#10kV〔尿素配電中心Ⅲ段〕饋線短路電流2#〔3#〕主變供給短路電流I 5.5K1 0.01640.191

26.52KA發(fā)電機(jī)供給短路電流IF

5.50.5056

10.88KA電動(dòng)機(jī)的反響電流630.90.90.910.5 3630.90.90.910.5 3電機(jī)反響電流：I=

5=12.62kAD2#(3#10kV〔尿素配電中心Ⅲ段〕饋線短路總電流:總電流有效值：IK2=IK1+ID=39.14kA短路電流峰值：IMAX= ×39.14=55.35kA短路沖擊電流值：ICJ= ×1.85×39.14=102.4kA總電流有效值：IK3=IK1+IF+ID=49.02KA短路電流峰值：IMAX= ×49.02=69.32kA短路沖擊電流值：ICJ= ×1.85×49.02=128.25kA系統(tǒng)存在問(wèn)題短路電流超標(biāo)依據(jù)計(jì)算，尿素配電中心Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分站出線發(fā)生短路故障時(shí)，短路電流都到達(dá)約40KA；假設(shè)尿素配電中心Ⅳ段分站出線發(fā)生短路故障，短路電流更是到達(dá)49.02KA。而尿素配電中心各分站出線開關(guān)開斷力量為31.5KA，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器無(wú)法安全切斷電路，可能造成觸頭熔接、爆炸等特別狀況，甚至危害系統(tǒng)運(yùn)行。電壓暫降三寧化工系統(tǒng)接線較為簡(jiǎn)單，10KV10KV10KV10KV10kV10kV1072#主變下的10KV8#2140s〔s0～s，假設(shè)是后備過(guò)流保護(hù)切除故障則200mS綜合現(xiàn)場(chǎng)狀況：尿素配電中心Ⅰ段配電網(wǎng)絡(luò)中心開閉所饋出線短路時(shí)，故障切除時(shí)間所局部相關(guān)負(fù)荷失電。例如，尿素配電中心Ⅰ段出線短路故障，會(huì)造成10kV8#母線電壓暫821570%Un，造成大量負(fù)荷跳閘。1〕電壓凹陷對(duì)繼電器、接觸器影響二次掌握元件在額定電壓的70%下能牢靠工作，當(dāng)電壓低于額定電壓的70%時(shí)，接觸器和繼電器就有可能失電返回。造成設(shè)備停運(yùn)。2〕電壓凹陷對(duì)電動(dòng)機(jī)影響子側(cè)看，此時(shí)電機(jī)等效出一個(gè)短路時(shí)間常數(shù)，該常數(shù)對(duì)3MW30ms左右，則100ms左右原有系統(tǒng)供給的磁場(chǎng)能量即可消耗完畢。當(dāng)電壓凹陷故障完畢時(shí)將會(huì)...3〕電壓凹陷對(duì)變頻器影響電時(shí)，電容的電壓降落是典型的指數(shù)函數(shù)：UU0

et，其中的

0Pn

，Pn，C當(dāng)電網(wǎng)消滅電壓凹陷時(shí)，直流母線電壓高于溝通側(cè)電壓，此時(shí)二極管受到反向電壓而截止，溝通側(cè)無(wú)電流。此時(shí)電容C上存儲(chǔ)的電場(chǎng)能量W

1c2CU2維持著向電機(jī)的運(yùn)行，隨著電場(chǎng)c復(fù)時(shí)整流二極管完全有可能因受到大電流的沖擊而損壞。另外一個(gè)因素是，對(duì)于低壓變頻器而言其掌握電源，包括開關(guān)電源和模塊電源，往往取C，也有的直接取自前置輸入母線。當(dāng)凹陷發(fā)生時(shí)，同前所述，會(huì)導(dǎo)致變頻器掌握失電。為了防止此類損害，變頻器中設(shè)計(jì)了保護(hù)功能，即當(dāng)直流電壓ut下降到U0的70%時(shí)，馬上封鎖變頻器的觸發(fā)脈沖，使電容器不再連續(xù)向電機(jī)供給能量，把殘存的電壓保持在0.7

。假設(shè)從方程U0.7U000

Uett，我們得到：0tln142.5ms0.3566715.16ms0.7....電容不再向外輸出能量1.2短路電流熱效應(yīng)短路電流在電纜導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)Qd

(KA2。熱效應(yīng) t

T

TT Q i2dtI“2(tTd B 0

)4I“I“D(1eID)BD2

BD 1.5I“2TB DTT B DI””-短路電流電源周期重量的起始有效值BI ””電動(dòng)機(jī)反響電流電源周期重量的起始有效值D0.15s。I””-電源短路電流周期重量的起始有效值〔KA〕BBT 〔，Us。BT 〔D則簡(jiǎn)化計(jì)算式Q

0.21I“20.08I“I“

0.045I“2，代入數(shù)值，Q

d B BD D d1電中心Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分站出線發(fā)生短路故障時(shí)，Q 8A〔尿素配電中心Ⅳ段分d2站出線發(fā)生短路故障時(shí)。依據(jù)短路電流熱效應(yīng)校驗(yàn)電纜導(dǎo)體的截流面積。QdCSQdC(mm2〕Q —短路電流的熱效應(yīng)〔A2.s〕dC-與導(dǎo)體材料及發(fā)熱溫度有關(guān)的系數(shù)，C137。：S≥QdQd

103140mm2。Qd368.39C Qd368.39561.28561.28S≥ 103172.93mm2C 137由用戶電氣主接線圖可知，尿素配電中心各分站出線額定電流多為50A、100A和200A。假設(shè)依據(jù)載流量選型電纜截面只需35mm2、95mm2。但由于短路熱效應(yīng)的存在，限定了尿150mm2、尿素配電中心Ⅳ段分站出線185mm2。解決問(wèn)題方案〔SHK-ZRD〕SHKZRDZRD快速識(shí)別器通過(guò)高保真測(cè)量單元監(jiān)視支路電流，當(dāng)短路電流大于設(shè)定值，高速DSP通1~2ms器〔換流開關(guān)即快速開關(guān)〕在5ms左右快速開斷，短路電流換流進(jìn)入限流阻抗中，限制短路電流，短路電流幅值大大降低。本裝置可在支路發(fā)生短路故障6~16ms，將母線殘壓保持在額定電壓的90%以上，保分支的短路故障切除后，測(cè)控單元檢測(cè)支路電流接近額定電流時(shí)馬上掌握換流器合閘，限流高阻抗退出，系統(tǒng)即可恢復(fù)正常運(yùn)行。發(fā)生短路故障的支路在短路超過(guò)300ms，故障給切離開關(guān)發(fā)出分閘命令，切除該支路。20ms20ms90%以上，發(fā)電機(jī)強(qiáng)勵(lì)也不會(huì)啟動(dòng)。....裝置原理圖見(jiàn)虛線框現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案方案一：利用現(xiàn)場(chǎng)尿素配電中心各分站原有107、207、307、407柜體，在原有柜體部進(jìn)展改造，加裝VFC快速開關(guān)、電流互感器、限流阻抗等一次元件，柜體原有手車斷路器作為后備開關(guān)。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量取空間尺寸，進(jìn)展一次元件初步示意，如以下圖。側(cè)視圖由上圖示意，現(xiàn)場(chǎng)原有柜體安裝空間缺乏，此方案現(xiàn)場(chǎng)不行實(shí)施。方案二：利用現(xiàn)場(chǎng)尿素配電中心電纜間，在原有107、207、307、407柜體正下方電SHK-ZRDSHK-ZRD107、207、307、407柜體原有手車斷路器作為后備開關(guān)，可由ZRD發(fā)信號(hào)跳閘。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量取尺寸，示意圖如下。側(cè)視圖連接施工周期較長(zhǎng)。方案三：利用電纜夾層間南側(cè)的空間，將4SHK-ZRDZRD俯視圖側(cè)視圖...截?cái)嗯c連接施工周期較長(zhǎng)。107207307407SHK-ZRD，ZRD跳閘。一次系統(tǒng)安裝圖如下〔7：〔以下示意僅供參考，具體(相序及母排位置等〕以設(shè)計(jì)圖為準(zhǔn)〕...為便利并柜，SHK-ZRD柜寬度可減小少許。此方案具有可實(shí)施性，置換柜體后亦便利2間。SHK-ZRD限制分站母線短路電流〕在5ms分站出線開關(guān)安全正確的開斷故障。保持母線電壓SHK-ZRD6~16ms，將10KV8#、10KV9#主母線殘壓90%以上，保證其他無(wú)故障支路敏感負(fù)載的正常工作。