低壓斷路器短路分?jǐn)嗄芰x擇

吳素娟 孫遠(yuǎn)軍 彭正星 李林東

摘要：低壓斷路器短路分?jǐn)嗄芰κ沁x擇低壓斷路器關(guān)鍵參數(shù)，而短路電流是選擇低壓斷路器分?jǐn)嗄芰Φ囊罁?jù)，通過(guò)改變變壓器阻抗電壓值可改變短路電流。本文通過(guò)工程實(shí)例研究改變變壓器阻抗電壓值來(lái)選擇合理的低壓斷路器短路分段能力。

關(guān)鍵詞：短路分?jǐn)嗄芰Α⒆儔浩髯杩闺妷骸⒍搪冯娏鳌?/p>

1簡(jiǎn)介

低壓斷路器短路分?jǐn)嗄芰﹃P(guān)系到斷路器能否安全可靠的發(fā)揮作用，也直接影響到盤柜的價(jià)格，在計(jì)算和選擇過(guò)程中要綜合考慮各方面因素。本文通過(guò)工程實(shí)例計(jì)算證實(shí)變壓器阻抗電壓提高，將電壓偏差、母線及機(jī)端壓降限制在合理范圍內(nèi)，在理論上是可行的，在投資上是經(jīng)濟(jì)合理的。

2 案例分析

某石化裝置負(fù)荷等級(jí)為二級(jí)，設(shè)低壓配電室一座;低壓計(jì)算負(fù)荷為1953.4kVA，其中電動(dòng)機(jī)功率合計(jì)為1660kW;根據(jù)計(jì)算負(fù)荷并考慮其他因素，變壓器選擇為2臺(tái)SCB10-2500，6.3±2x2.5%/0.4kV，Dyn11;低壓系統(tǒng)接線為單母分段;最大運(yùn)行方式下變壓器高壓側(cè)短路阻抗標(biāo)幺值（）為;系統(tǒng)可按無(wú)限大容量系統(tǒng)考慮。變壓器額定容量。

2.1 短路電流計(jì)算仿真

采用ETAP軟件分別模擬仿真變壓器在常規(guī)阻抗電壓以及兩種情況下短路電流。

從模擬仿真計(jì)算結(jié)果可以看出Bus2處發(fā)生短路時(shí)的短路電流為系統(tǒng)提供的短路電流與電動(dòng)機(jī)反饋電流之和。根據(jù)以上計(jì)算，要選擇常規(guī)阻抗電壓6%的變壓器，低壓斷路器短路分?jǐn)嗄芰π柽x擇70kA;而變壓器阻抗電壓為12%時(shí)，低壓斷路器短路分?jǐn)嗄芰χ灰x擇50kA即可。

2.2 變壓器阻抗電壓提高對(duì)系統(tǒng)的影響

阻抗電壓12%的變壓器屬于非常規(guī)設(shè)備，因此有必要對(duì)該阻抗電壓下系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)受到的影響進(jìn)行分析。終端配電用電力變壓器阻抗電壓提高對(duì)系統(tǒng)的不利影響主要有兩方面，一是負(fù)荷變化時(shí)低壓側(cè)電壓偏差增大，二是低壓側(cè)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線和機(jī)端的壓降增大。以下是針對(duì)本文案例所做的阻抗電壓分別為6%和12%時(shí)兩種不利影響的計(jì)算和對(duì)比。

2.2.1 負(fù)荷變化時(shí)電壓偏差計(jì)算和對(duì)比

本文變壓器電壓偏差是指變壓器一次繞組施加額定電壓，空載與負(fù)載兩種情況下，二次側(cè)端電壓之差（）與二次側(cè)額定電壓之比，即

根據(jù)變壓器簡(jiǎn)化等效電路的向量圖求電壓變化率，如圖3：

為一次側(cè)額定電壓，為負(fù)載時(shí)折算到一次側(cè)電壓，負(fù)載系數(shù)。

本案例中，取，取。將變壓器分接開(kāi)關(guān)調(diào)至0檔，當(dāng)變壓器高壓側(cè)為穩(wěn)定的系統(tǒng)標(biāo)稱電壓6.3kV時(shí)，變壓器空載電壓比低壓系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高5%，即空載。

a.變壓器阻抗電壓時(shí)，從變化，即根據(jù)2-1式從變化。在變壓器90%負(fù)載情況下，

b.變壓器阻抗電壓時(shí)，從變化，從變化。在變壓器90%負(fù)載情況下，即。

結(jié)論：在變壓器阻抗電壓分別為6%、12%的情況下，空載、90%負(fù)載時(shí)的電壓偏差均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 ETAP模擬仿真電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓和機(jī)端電壓的計(jì)算和對(duì)比

預(yù)接負(fù)荷，最大一臺(tái)低壓電動(dòng)機(jī)額定功率，線路為2根長(zhǎng)40m的3×120mm?銅芯電纜，電動(dòng)機(jī)為全壓?jiǎn)?dòng)方式。

軟件仿真得出，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓相對(duì)值約為94%，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)端子電壓相對(duì)值約為92%。，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)母線電壓相對(duì)值約為90%，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)端子電壓相對(duì)值約為88%。

結(jié)論：阻抗電壓6%和12%兩種情況下最大一臺(tái)低壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)機(jī)端和低壓母線上的電壓損失均滿足相關(guān)規(guī)范要求。

3 考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素后斷路器短路分?jǐn)嗄芰Φ倪x擇

3.1 以某國(guó)內(nèi)一線品牌低壓斷路器為參考，計(jì)算本案例不同短路分?jǐn)嗄芰Φ蛪簲嗦菲骺們r(jià)，數(shù)量來(lái)自本項(xiàng)目低壓系統(tǒng)圖的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。本案例采用70kA分?jǐn)嗄芰嗦菲骺們r(jià)約為76.24萬(wàn)元，本案例采用50kA分?jǐn)嗄芰嗦菲骺們r(jià)約為51.7萬(wàn)元。

3.2 以某國(guó)內(nèi)一線品牌變壓器為參考，選擇不同阻抗電壓價(jià)格對(duì)比。SCB10-2500，6.3±2x2.5%/0.4kV，Dyn11的變壓器，阻抗電壓為6時(shí)價(jià)格約為23.1萬(wàn);阻抗電壓為12時(shí)價(jià)格約為24.1萬(wàn)。

3.3 通過(guò)對(duì)低壓斷路器和變壓器價(jià)格進(jìn)行綜合比較，方案二較方案一總價(jià)少23.5萬(wàn)元，故方案二投資經(jīng)濟(jì)合理。

總結(jié)論：通過(guò)提高變壓器阻抗電壓來(lái)限制低壓側(cè)短路電流，從而降低低壓斷路器短路分?jǐn)嗄芰Γ诶碚撋鲜强尚械模谕顿Y上也是經(jīng)濟(jì)合理的。

參考文獻(xiàn)：

[1]工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)/中國(guó)航空規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院有限公司組編.-4版.北京：中國(guó)電力出版社，2016.12

[2]電機(jī)學(xué)/湯蘊(yùn)璆編著.—4版. —北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.5