V F C 快速斷路器在T R T 中的應(yīng)用實踐

陳 均 趙澤文 黃振禮 劉東曉

隨著我國鋼鐵工業(yè)不斷進(jìn)步、電能需求不斷提升，大型同步電動機(jī)、發(fā)電機(jī)的應(yīng)用面更廣，對供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、連續(xù)性、可靠性提出了更高的要求。因為一旦發(fā)生大面積停電事故，就可能導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成危及人員及設(shè)備安全的事故。為避免和降低相關(guān)問題的出現(xiàn)幾率，為企業(yè)安全生產(chǎn)提供保障，減少經(jīng)濟(jì)損失，需要加強(qiáng)供配電系統(tǒng)的建設(shè)與改造，與實際效果相結(jié)合，將相關(guān)問題作出預(yù)判，并提出全面解決的方案。

1.VFC快速斷路器開關(guān)的特點

高爐煤氣余壓透平發(fā)電裝置（Blast Furnace To p Gas Recovery Turbine Unit，以下簡稱TRT），是利用高爐冶煉的副產(chǎn)品——高爐爐頂煤氣具有的壓力能及熱能，使煤氣通過透平膨脹機(jī)做功，將其轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。TRT工藝流程是：高爐產(chǎn)生的煤氣，經(jīng)重力除塵器、干法布袋除塵，進(jìn)入TRT裝置。經(jīng)入口電動碟閥—入口插板閥—調(diào)速閥—快切閥，經(jīng)透平機(jī)膨脹做功，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，自透平機(jī)出來的煤氣進(jìn)入低壓管網(wǎng)，與煤氣系統(tǒng)中減壓閥組并聯(lián)。發(fā)電機(jī)出口斷路器連接于煉鐵廠10KV主站系統(tǒng)母線與電網(wǎng)，當(dāng)TRT運行時，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)送電；當(dāng)高爐短期休風(fēng)時，發(fā)電機(jī)不解列作電動運行。TRT裝置由透平主機(jī)、大型閥門系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)、液壓伺服系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、氮氣密封系統(tǒng)、高低發(fā)配電系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)八大系統(tǒng)部分組成。

1.1 存在問題

煉鐵廠TRT發(fā)電系統(tǒng)采用西安陜鼓透平機(jī)和南洋防爆大型同步發(fā)電機(jī)（3MW）。發(fā)電機(jī)在運行中存在的技術(shù)問題亟待解決。

（1）煉鐵廠1號110KV變電站系統(tǒng)建設(shè)規(guī)模大，大型變壓器、同步電動機(jī)、同步發(fā)電機(jī)應(yīng)用廣泛，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)容量大，一旦系統(tǒng)發(fā)生短路故障，將會產(chǎn)生較大的短路電流。

（2）大型同步發(fā)電機(jī)一旦發(fā)生短路故障，應(yīng)在限制系統(tǒng)短路電流的同時，快速使發(fā)電機(jī)解列，脫離電網(wǎng)，以保證配電系統(tǒng)安全。短路故障設(shè)置功能必須在設(shè)計時有預(yù)設(shè)。

（3）發(fā)電機(jī)出口若使用普通真空斷路器，短路電流容量有限，且斷開時間長（40～65ms），很容易發(fā)生大面積停電事故，嚴(yán)重時會引起整個配電系統(tǒng)癱瘓，造成無法估量的后果。

（4）要解決系統(tǒng)短路電流超標(biāo)，重視斷路器安全開斷能力不足的問題。

1.2 要重視系統(tǒng)短路電流計算

（1）系統(tǒng)中假設(shè)110KV母線側(cè)發(fā)生短路。

（2）系統(tǒng)中假設(shè)10KV母線側(cè)發(fā)生短路。

（3）系統(tǒng)分別統(tǒng)計計算三相短路電流、單相短路、兩相短路、兩相對地短路容量及短路電流值。

2.VFC快速斷路器的零損耗深度限流裝置

ZLB系列零損耗深度限流裝置（以下簡稱ZLB裝置），是由換流器、限流電抗器并聯(lián)而成的開關(guān)設(shè)備（見圖1），再經(jīng)由K1、K2點串接在供電線路中。其中換流器是以加拿大Max-Swi公司制造的VFC系列“渦流驅(qū)動”快速斷路器為主要元件，并整合了短路電流快速判斷的測控裝置的組合電器；“限流電抗器”在發(fā)電機(jī)正常運行時被接入換流器，旁路處于退出狀態(tài)，損耗為零，僅在短路故障時才投入，故障解除后再自動退出。

圖1 ZLB系列零損耗深度限流裝置示意圖

配置于TRT發(fā)電機(jī)出口斷路器，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重斷路時，能有效治理短路電流超標(biāo)現(xiàn)象，保護(hù)供電網(wǎng)絡(luò)安全，避免由于普通高壓斷路器無法開斷極限短路電流，而造成系統(tǒng)不可預(yù)測的毀滅性破壞的風(fēng)險。

3.使用效果分析

從圖2 中可以看出三相短路電流最高達(dá)到37.712KA，需要選擇分?jǐn)嗄芰?0KA及以上斷路器，才能保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。但由于普通真空斷路器分?jǐn)鄷r間較長（40ms～65ms），當(dāng)發(fā)電機(jī)出現(xiàn)短路故障時，不能在一個周期內(nèi)分?jǐn)嘟饬须娋W(wǎng)，可能造成越級跳閘或更大范圍內(nèi)跳閘停電事故，同時也不利于保護(hù)發(fā)電機(jī)本身。采用以加拿大Max-Swi公司制造的VFC系列“渦流驅(qū)動”快速斷路器，該斷路器分閘時間小于5ms、合閘時間小于15ms，能在一個周期內(nèi)實現(xiàn)分合閘，能有效保護(hù)發(fā)電機(jī)及電網(wǎng)安全，使配電系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

圖2 VFC系列“渦流驅(qū)動”快速斷路器工作示意圖

4.結(jié)束語

煉鐵廠內(nèi)分布著大量一、二級供電負(fù)荷，對供電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性要求極高。保證供配電系統(tǒng)設(shè)備穩(wěn)定運行，減少異常停電導(dǎo)致的重大經(jīng)濟(jì)損失、人身安全事故，是企業(yè)技術(shù)人員義不容辭的責(zé)任和使命。在科技發(fā)展日新月異的今天，企業(yè)技術(shù)人員必須緊跟科技進(jìn)步的浪潮，不斷創(chuàng)新求進(jìn)，增強(qiáng)駕馭先進(jìn)設(shè)備的能力，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。