淺談10KV變配電室高低壓開關及電氣設備選擇的注意事項

1、淺談10kv變配電室高低壓開關及電氣設備選擇的注意事項 摘要：變配電室是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經濟運行，是聯(lián)系電網和負荷的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。高低壓開關的選型直接關系著變配電房中電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，是變配電室電氣部分投資大小的決定性因素 關鍵詞 變配電室；高壓開關；低壓開關；開關選型 abstract:variable power distribution room is an important part of power system, it directly influences the whole p

2、ower system safe and economic operation of the grid and the load, is the intermediate link, plays a role of transformation and distribution of electricity. high and low voltage switch selection directly affects the power transformation and distribution room in the choice of electrical equipment, pow

3、er distribution device arrangement, relay protection and automatic devices is identified, variable power distribution room electrical part of the investment is the decisive factor of key words:variable power distribution room; switch; low-voltage switch; switch selection 中圖分類號： 文獻標識碼：a 文章編號：2095-210

4、4（2012） 1.引言 在1o kv 變配電系統(tǒng)中，變配電室作為一個主要的供配電單元，起著非常重要的作用。變配電室主設備的形式種類繁雜，特別是在高低壓開關方面尤為突出，而且相互之間的保護配合也不盡合理，給運行管理帶來不少困難。近年來，隨著國家城鄉(xiāng)電網建設的不斷深入以及用戶對電能質量要求的不斷提高，變配電室設備選型已逐步走向規(guī)范化。本文就10 kv變配電室高低壓開關及電氣設備的選擇問題談幾點看法。 2. 高壓開關 21 負荷開關 負荷開關作為僅開斷關合工作電流的開關，國內早已開始使用，起初多為產氣式和壓氣式兩種，進入2o世紀9o年代后，開始使用sf6及真空負荷開關，目前主要以sf6三工位負荷開

5、關和真空負荷開關為主，因其可靠性高、成本低、免維護，日益受到廣大用戶的歡迎。 22 負荷開關-熔斷器組合電器 負荷開關-熔斷器組合電器主要用于保護變壓器的開關設備。其中的負荷開關只開斷和關合工作電流，具有有限的開斷能力，而短路保護功能則由熔斷器來完成。在負荷開關與熔斷器之間存在著一定的過電流區(qū)域段，在該區(qū)段內，只有負荷開關與熔斷器相互協(xié)調、正確配合才能真正實現對配電系統(tǒng)的貼切保護。 23 斷路器 中壓斷路器作為能開斷短路電流的開關，從滅弧介質和絕緣介質類型來看，主要分為sf6斷路器和真空斷路器兩大類。這兩類中壓斷路器采用彈簧操動機構。目前國內有些廠家已經開始了永磁式操動機構的開發(fā)，并取得了一定

6、的成果。隨著繼電保護智能化的發(fā)展，斷路器保護越來越齊全，但一般使用二段或三段式保護，或帶反時限功能的保護。 24配電室高壓開關柜與變電站出線開關柜的保護配合 從目前國內大多數變電站出線開關的保護裝置來看，由于配電網線路較短，配電單元較多，靠電流的整定來實現繼電保護的配合根本無法實現，而由變電站不斷延長時間來實現保護配合是電力系統(tǒng)絕對不允許的。目前，大多數變電站出線開關的速斷跳閘時間均設定為0 s。實際上，開關分斷時間約為4060 ms，繼電保護的響應時間約為3o40 ms，變電站出線開關的全分斷時間約在100 ms左右。對于出線為架空線或架空線與電纜混合的線路，其站內開關設置了一次重合閘。對于

7、全電纜的線路，由于其瞬時性故障極少，重合閘退出運行。在速斷保護上，配電室各進線柜與變電站出線柜之間還未實行短延時的保護配合。那么，當變電站一條饋出線上接有多個斷路器柜形式的配電室時，在主干線選用架空線或架空線與電纜混合線路的情況下，若某一配電室變壓器內部短路故障時，配電室變壓器保護開關柜、進線開關柜以及變電站出線開關柜均速斷跳閘，接著，變電站出線開關重合，恢復非故障段的供電。若主干線為全電纜線路，發(fā)生上述故障時，由于無重合閘配合，將造成全線停電。若配電室開關柜選用負荷開關柜，變壓器保護柜選用負荷開關一熔斷器組合柜，當變壓器內部短路故障時，由于熔斷器具有快速切斷短路故障的優(yōu)良特性，可與變電站出線

8、開關很好的配合。熔斷器熔斷時間約為20 ms，變電站出線開關全分斷時間約為100 ms。 3.變壓器 31 變壓器分類 變壓器通過升高或降低電壓來完成電能的合理輸送、分配和使用。變壓器的分類為油浸式變壓器和干式變壓器。按調壓方式分為有載調壓和無載調壓。 3. 2 變壓器的選擇 變壓器在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全的場所，應選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器；在供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器；對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高場所，宜采用干式電力變壓器； 安裝在總降壓變電所的變壓器通常稱為主變壓器（簡稱主變），35110kv 變電

9、所設計規(guī)范規(guī)定，主變壓器的臺數和容量，應根據地區(qū)供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等條件綜合考慮確定。 4. 低壓開關 41 a類斷路器 低壓開關設備和控制設備第二部分斷路器iec9422使用類別中規(guī)定：“在短路情況下，斷路器無明確指明用作串聯(lián)在負荷側另一短路保護裝置的選擇性保護，即在短路情況下，選擇性保護無人為的短延時，因而不要求額定短時耐受電流?！边@就是a類斷路器，此種斷路器只有過載長延時、短路瞬動，而無短路短延時保護特性。a類斷路器絕大部分是塑殼斷路器，如hm3，cm1，tim1的系列產品，一部分萬能式斷路器，如采用熱繼電器和電磁鐵作過載、短路保護的也屬a類。 42 b類斷路器 ie

10、c9422標準還規(guī)定：“在短路情況下，斷路器明確在作串聯(lián)在負載側的另一短路保護裝置的選擇性保護，即在短路情況下，選擇性保護有人為短延時(可調節(jié))，這類斷路器具有要求的額定短時耐受電流?！边@就是b類斷路器。萬能斷路器、使用電子脫扣器和智能控制器的斷路器都屬于b類，如ha，cw11的系列產品。這類產品有3段保護，即過載長延時、短路短延時和短路瞬動保護。全額保護是指下級負載發(fā)生短路故障時，下級的斷路器瞬動，而此故障短路電流也要流向上一級線路，如果上一級斷路器沒有短路短延時，則在下級發(fā)生短路故障的一瞬間，與下級斷路器一起跳閘，造成大面積停電，這是非選擇保護；如果上級斷路器有短路短延時，當下級斷路器跳閘

11、(通常它的分斷時間在2030 ms之內)，上級斷路器短路的動作時間只要有01 s的延時，則可確保下級斷路器分斷時間內，上級斷路器保持不動，這種配合稱為選擇性保護。 4.3 低壓開關類別的選擇原則 4.3.1 分支線配電開關均選擇a類斷路器。 4.3.2當變壓器高壓側開關為斷路器柜時,低壓總開關宜選擇帶短路短延時的斷路器(b 類斷路器)，以實現高低壓斷路器之間的全額保護配合。 4.3.3 當變壓器高壓側開關為負荷開關-熔斷器組合柜時，經計算,若低壓柜母排短路故障,其短路電流折算至高壓側,對照熔絲反時限特性曲線,如果熔絲熔斷時間高出100ms的兩倍以上,低壓總開關應選擇帶短路短延時的b類斷路器,實

12、現全額保護配合。如果高壓熔絲與低壓總開關、分支開關之間難以實現很好的全額保護配合,提出以下看法: （1）若低壓出線均為大截面電纜出線,其電抗值較小,經計算,在出線的任何一點發(fā)生三相短路,其短路電流值均大于變壓器低壓側額定電流的10倍。那么,低壓總開關宜選擇帶短路短延時功能的b類斷路器。這種保護配合方式,可滿足低壓總開關與低壓出線開關在時間上的配合,其不足之處是當低壓母排或低壓出線出口處發(fā)生三相短路故障時,有可能出現高壓側熔絲熔斷的現象。 （2）若低壓出線均為架空出線,其電抗值較大,經計算,在出線近處(可定為4050m)之外發(fā)生三相短路故障,其短路電流值小于變壓器低壓側額定電流的10倍。那么,低

13、壓總開關宜選擇不帶短路短延時功能的a 類斷路器。這樣可以避免當低壓母排或分支線出口發(fā)生三相短路故障而導致高壓側熔絲熔斷的現象,其不足之處是當低壓出線出口處發(fā)生三相短路故障時,可能導致低壓總開關跳閘。 4.4主要參數選擇 （1）一般額定電壓是指相間電壓,即線電壓。 （2）殼架等級額定電流:代表斷路器的外形大小,以此表示斷路器的最大額定電流。額定電流:在規(guī)定的條件下,保證斷路器正常工作的電流,又稱脫扣器額定電流。 （3）過載、短路保護特性：過載長延時、短路瞬時,短路瞬時分閘時間一般在2030ms之內叫二段式保護；過載長延時、短路短延時、短路瞬時,短路短延時一般為0.1s的倍數叫三段保護。 （4）在

14、規(guī)定的試驗條件下,斷路器能承載的短時耐受電流值。短時耐受電流icw只適用于b類斷路器,即具有短路短延時特性的斷路器。 （5）短路分斷能力又分極限分斷能力icu和運行短路分斷能力ics。根據斷路器的額定短路分斷能力應大于或等于線路的預期短路電流的原則,就存在斷路器的額定短路分斷能力是指極限分斷能力icu還是指運行短路分斷能力ics的問題,目前在電氣工程設計中有兩種意見。筆者認為還是選擇運行短路分斷能力ics為好,保險系數更大些。 5. 高低壓電氣設備選擇原則 電氣設備的選擇是供配電系統(tǒng)設計的重要步驟，其選擇的恰當與否將影響到整個系統(tǒng)能否安全可靠的運行，故必須遵循一定的選擇原則。本章對常用的高、低

15、壓電器即高壓斷路器、高壓隔離開關、儀用互感器、母線、絕緣子、高低壓熔斷器及成套配電裝置（高壓開關柜）等分別介紹了其選擇方法，為合理、正確使用電氣設備提供了依據。 5.1按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設備 （1）根據電氣裝置所處的位置（戶內或戶外）、使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設備型號等。 （2）按工作電壓選擇電氣設備的額定電壓 （3）按最大負荷電流選擇電氣設備的額定電流 或 5.2按短路條件校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定 （1）動穩(wěn)定校驗 或 式中，為電氣設備的極限通過電流峰值；為電氣設備的極限通過電流有效值。 （2）熱穩(wěn)定校驗 式中：為電氣設備的熱穩(wěn)定電流；為熱穩(wěn)定時間。 5.3 開關電器斷流能力校驗 對具有斷流能力的高壓開關設備需校驗其斷流能力，開關設備的斷流容量不小于安裝地點最大三相短路容量。即： ioc ³i ³k.max或soc ³sk.max 6. 結束語 努在配電系統(tǒng)中，配電室的高低壓開關及電氣設備的