10KV供配電系統(tǒng)電壓暫降解決方案設(shè)計(jì)

1、實(shí)用湖北三寧化工股份有限公司10KV供配電系統(tǒng)電壓暫降解決方案技術(shù)可行性報(bào)告審批：審核：編制：吳梅尿素廠電氣車間2017年1月5日1. 系統(tǒng)參數(shù)1.1 110KV港寧站系統(tǒng)接線!* HPW lM.-|aa sT J ilB-ll.W丁nl曇-T二will總 JmH琵dn骨1.2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：5=16.6%2#、3#主變：額定容量：Se=63MVA.額定電壓：110/10.5（ kV）阻抗電壓：5=12.03%發(fā)電機(jī)參數(shù)（尿素配電中心W段）：額定功率：25MW額定電壓：10.5 （ kV）超瞬變電抗：15.8%

2、 （查發(fā)電機(jī)參數(shù)表得到）目前1#主變、2#主變和3#主變分列運(yùn)行，110kV變電站（2、3#主變10kV側(cè)）斷路器采 用 4000A/40kA。110kV側(cè)短路容量按照110kV側(cè)斷路器開(kāi)斷容量40kA的80%考慮；尿素配電中心I段進(jìn)線柜107接總站214聯(lián)10KV 8#母線、尿素配電中心U段進(jìn)線柜 207接總站215聯(lián)10KV 8#母線、尿素配電中心川段進(jìn)線柜 307接總站114聯(lián)10KV 9#母線、尿素配電中心W段進(jìn)線柜 407接總站115聯(lián)10KV 9#母線，尿素配電中心W段聯(lián)有 1臺(tái)發(fā)電機(jī)。2. 短路電流計(jì)算1. 阻抗計(jì)算2#主變和3#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

3、。系統(tǒng)基準(zhǔn)容量100 MVA 基準(zhǔn)電壓10.5kV基準(zhǔn)電流5.5kA.系統(tǒng)供電電源短路容量 S10.5%取0.06s。Td -電動(dòng)機(jī)反饋電流的衰減時(shí)間常數(shù)（s），取0.03s則簡(jiǎn)化計(jì)算式 Qd =0.211 b2+0.081 bID +0.045I；2，代入數(shù)值，Qd1 =368.39 KA2 .s （尿素 配電中心I、U、川段分站出線發(fā)生短路故障時(shí)），Qd2 =561.28 K/2 .s （尿素配電中心W段 分站出線發(fā)生短路故障時(shí)）。按照短路電流熱效應(yīng)校驗(yàn)電纜導(dǎo)體的截流面積。C式中，S-導(dǎo)體的載流截面（mn2 ）Qd 短路電流的熱效應(yīng)（A2 .s ）C-與導(dǎo)體材料及發(fā)熱溫度有關(guān)的系數(shù)，C值取

4、銅排值137o1） 對(duì)于尿素配電中心I、U、IH段各分站出線電纜：S - 368.39 1 03 =140mm2。C 1372） 對(duì)于尿素配電中心W段各分站出線電纜：561.28 10 172.93mm2C 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。若按 照載流量選型電纜截面只需 35mm、95 mn2。但由于短路熱效應(yīng)的存在，限定了尿素配電 中心I、U、川段分站出線選型電纜截面為150 mm、尿素配電中心W段分站出線選型電纜截面為185 mn2。4. 解決問(wèn)題方案（SHK-ZRD母線殘壓保持裝置）4.1 SHK- ZRD 概述ZRD由進(jìn)口快

5、速換流器、綜合控制器、電流采集器、限流阻抗、后備開(kāi)關(guān)等構(gòu)成?？焖僮R(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DSPffl過(guò)專用算法12ms內(nèi)快速精確的預(yù)測(cè)三相短路電流有效值，并發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。裝置中的換流器（換流開(kāi)關(guān)即快速開(kāi)關(guān)）在5ms左右快速開(kāi)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616ms內(nèi)，將母線殘壓保持在額定電壓的90沖上，保證 其他無(wú)故障支路敏感負(fù)載的正常工作。同時(shí)主變等設(shè)備所受到的短路電流沖擊大大降低。分支內(nèi)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)立即控制換流器合閘， 限流高阻抗退出，系統(tǒng)即可恢

6、復(fù)正常運(yùn)行。發(fā)生短路故障的支路在短路超過(guò)300ms故障沒(méi)有解除，本裝置測(cè)控單元認(rèn)為是故障點(diǎn)的分支路真空斷路器拒動(dòng)或支路的母線故障，立即給 切離開(kāi)關(guān)發(fā)出分閘命令，切除該支路。裝設(shè)SHK-ZR啲饋出線短路時(shí)，由于其切除故障的快速性，主母線電壓凹陷的時(shí)間減少 至20ms以內(nèi)，系統(tǒng)中的變頻器、接觸器、電動(dòng)機(jī)等敏感負(fù)荷不會(huì)停運(yùn)。同時(shí)由于20ms以內(nèi)機(jī)端電壓恢復(fù)90%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)虛線框內(nèi)I右接幵皆曙-罰踣址障點(diǎn)K舍迪制a4.2 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，在原有柜體內(nèi)部進(jìn)行改造，加裝VFC快速開(kāi)關(guān)、電流互感器、限流阻抗等一

7、次元件，柜體內(nèi)原有手車斷路器作為后備開(kāi)關(guān)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量取空間尺寸，進(jìn)行一次元件初步示意，如下圖代哈詩(shī)需譎不星側(cè)視圖由上圖示意，現(xiàn)場(chǎng)原有柜體安裝空間不足，此方案現(xiàn)場(chǎng)不可實(shí)施。方案二：禾I用現(xiàn)場(chǎng)尿素配電中心電纜間，在原有 107、207、307、407柜體正下方電纜 間加裝SHK-ZRD截?cái)嘣羞M(jìn)線柜的電纜，將 SHK-ZR串入安裝，107、207、307、407柜體 內(nèi)原有手車斷路器作為后備開(kāi)關(guān)，可由 ZRD發(fā)信號(hào)跳閘。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量取尺寸，示意圖如下。文檔三樓107 207307 407原柜電纜間墾頂屋頂梁柱電纜間地面辻接電穌SI3側(cè)視圖由上示意圖，此方案具有可實(shí)施性，但會(huì)造成電纜間較為擁擠，必須截

8、斷電纜并重 新連接，柜體為非標(biāo)柜，亦不方便運(yùn)維檢修。施工需要分站主母線停電檢修，電纜的截?cái)嗯c 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 4臺(tái)SHK-ZRD巨體安裝布置于此空間，截?cái)嘣?有進(jìn)線柜的電纜將SHK-ZR串入安裝，107、207、307、407柜體內(nèi)原有手車斷路器作為后備 開(kāi)關(guān)，可由ZRD發(fā)信號(hào)跳閘。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)量取尺寸，示意圖如下。俯視圖電纜間屋頂側(cè)視圖由上示意圖，此方案同樣具有可實(shí)施性，但仍同樣會(huì)造成電纜間較為擁擠，必須截?cái)嚯?纜并重新連接。柜體為非標(biāo)柜，亦不方便運(yùn)維檢修。施工需要分站主母線停電檢修，電纜的 截?cái)嗯c連接施工周期較長(zhǎng)。方案四：將尿素配電中心各分站原有 107

9、、207、307、407柜體退出，置換為SHK-ZRD 柜體原綜保裝置取消，后備開(kāi)關(guān)由用戶總站去各分站的出線斷路器代替，可由 ZRD發(fā)信號(hào)跳 閘。一次系統(tǒng)安裝圖如下（以尿素配電中心U段 207為例，其余同理）：結(jié)構(gòu)與尺寸（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)）正視圖側(cè)視圖為方便并柜，SHK-ZRD柜寬度可減小少許。此方案具有可實(shí)施性，置換柜體后亦方便運(yùn)維檢修，符合電力系統(tǒng)安全規(guī)范。施工需要分站主母線停電檢修，拆裝每段主母排需2天時(shí)間。5. SHK-ZRD母線殘壓保持裝置安裝效果5.1限制分站母線短路電流當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，SHK-ZRDS置中的換流器（換流開(kāi)關(guān)即快速開(kāi)關(guān)）在 5

10、ms左右快速 開(kāi)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，保證了各分 站出線開(kāi)關(guān)安全正確的開(kāi)斷故障。5.2保持母線電壓SHK-ZRD裝置可在各分站發(fā)生短路故障 616ms內(nèi)，將10KV 8#、10KV 9#主母線殘壓保 持在額定電壓的90%以上，保證其他無(wú)故障支路敏感負(fù)載的正常工作。5.3電纜熱穩(wěn)定當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)，SHK-ZRD投入限流阻抗，限制短路電流，短路電流幅值大大降低， 同時(shí)短路電流熱效應(yīng)計(jì)算時(shí)間大大縮短（20ms以內(nèi)），保證了各分站出線電纜的熱穩(wěn)定性。6. SHK-ZRD母線殘壓保持裝置選型6.1負(fù)荷計(jì)算根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷，尿素配電中心I、U、M、W段各分站最高總負(fù)荷約為25000KV，功率因數(shù)按照0.8，則最大負(fù)荷電流約為Ifmax：25000718A，根據(jù)