中压与高压断路器选用指南(2)

2019-08-30 14:22

一般断路器的海拔高度以1000米为标准,如海拔超过1000米,则对其能承受电压和脉冲电压值要加以修正,对海洋石油而言,此指标不重要,因为海洋石油设施均在海拔1000米以下。 (23)防护等级

ABB 断路器为IP2x

一般断路器均安装在配电盘内,防护等级主要是取决于配电盘的防护等级,可以是IP2x或IP3x,对断路器的防护等级要求不是主要的。 (24)断路器断开特殊负荷的能力

今以ABB HD4 SF6断路器为例 断路器额定电流(A) 断开空载变压器(A) 630 10 1250 1600 2000 2500 3150 3600 4000 10 31.5 630 630 630 10 31.5 10 31.5 10 31.5 10 31.5 10 31.5 10 31.5 断开空载电缆或线路(A) 31.5 断开容性电流(A) 400 1000 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 1250 断开补偿性电抗电流(A) 630 断开电动机额定电流(A) 630 注:以上是考虑了在所有断开情况时的最大过电压不超过此断路器额定值的2.5倍。

由以上分析知,断路器在限于上表中电流值下断开, 最大过电压<2.5x断路器额定电压(线电压)<2.5x3额定相电压

<4.33额定相电压

以上过电压值基本可满足于中性点直接接地,中性点低阻接地的要求,同时基本满足中性点高阻接地的要求,因为高阻接地系统的过电压为系统相电压的4~4.5倍。

由于所选断路器的额定电压通常是高于系统的额定电压,因此上述的特殊负荷的断开电流值有可能也能满足于中性点是消弧线圈接地或中性点不接地系统。

例如电力系统电压为13.8KV,中性点不接地,其过电压值大多数为(4.5~5)倍相电压,即(4.5~5)x

13.83=(35.85~39.84)KV。如此系统选用ABB的17.5KV

额定电压的断路器,其能承受电压为38KV,其能承受电压还可能满足在13.8KV

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的不接地系统中使用。(最高过电压值39.84KV,超过断路器的能承受电压38KV) (25)短路点的短路功率因数

此项内容不列入断路器的产品目录的参数中,但对于选用断路器还是很重要的。

断路器产品的出厂检验,在检验断路器的断开电流能力时,常以IEC标准进行。如一个断路器的断开能力为50KA,检验时断路器通以IEC标准50KA的短路功率因数为0.2的50KA电流,然后使其跳闸,检查断路器能否切断此电流。 但在实际使用中,短路点的短路功率因数可能小于0.2之值,此时断路器的实际切断电流的能力就要降低,其真正原因在于功率因数降低,代表电路中的电阻分量下降,电抗分量上升的结果。这正好表明此电路中的短路电流衰减变慢,电流衰减缓慢,切断电流就困难,断路器的切断电流能力下降。

断路器的实际切断能力可由下列步骤计算求得 1. 计算断路器所在电路在短路时的功率因数; 2. 短路时的电抗电阻值取自短路后

T时的值(实际应取在断路器断开时的值); 23. 根据短路cos?值在n’~cos?曲线(见图一)上查得n’值; 4. 根据断路器的接通电流和断开电流值求得其比值n

n=

接通电流

断开电流nx断开电流 n'5. 实际断开电流=

例如:ABB断路器额定电流630A,额定电压17.5KV

接通电流63KA,断开电流25KA 如短路点功率因数0.05 查n’~cos?曲线,得n’=2.65 实际断开电流=

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63/252.52x25?x25?23.77KA 2.652.63图一、n’~cos?曲线

2.92.82.72.62.52.42.32.2n'2.121.91.81.71.61.51.400.10.20.30.40.50.60.70.80.91cos

(26)断路器验收试验电压

断路器在验收时都要进行高电压试验,其试验电压为交流工頻有效值,加高压试验电压持续时间为1分钟,其试验电压值以断路器所在系统的接地情况而定。试验电压值一般均应等于或稍高于此接地系统可能出现的大多数机率的过电压值,对于海洋石油常用的接地系统的试验电压为:

中性点直接接地系统 中性点低阻接地系统 中性点高阻接地系统

3.5U 4U 4.5U

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中性点不接地系统 其中U为系统的相电压

5U

试验电压应施加于每个断开的动静触头以及它们与外壳(接地)之间,共有9个加压试验值。 (27)断路器的合闸系统

断路器的合闸系统中使断路器合闸的驱动力是合闸弹簧,但使弹簧处于拉紧状态的则是一个弹簧储能电动机。控制弹簧做合闸操作的则是控制电磁铁。

电动机和磁铁的电源可以是任选的,一般有 直流:24V,48V,110V,120V等; 交流:24V,110V,120V,208V,220V等。 电源设备

直流:蓄电池,交流变直流整流器

交流:由汇流排或发电机经电压互感器提供110V或120V交流,也可以由UPS提供110V或120V交流。

对选用断路器合闸电源应考虑的方面: 1.供电的可靠性 2.日常维护的要求 3.误操作预防效果 4.投资费用的高低 有关供电可靠性的分析

提到供电可靠性,首先是考虑合闸电源用蓄电池供电。其理由是不论断路器

所在系统的交流是否有电或无电,由蓄电池供电的合闸系统总是有电的,对断路器合闸操作用蓄电池供电具有相当高的可靠性,从这观点出发陆上的变电站不少都备有蓄电池和蓄电池充电系统,作断路器的操作电源。

近代技术的发展,不断电电源UPS已广泛应用,从供电可靠性看,UPS也

具有很高的可靠性,因此UPS电源被用作断路器的合闸电源也被广泛采用,如目前我国南海的海洋油田电站,多数为英美设计,它们的断路器的合闸电源多数选用UPS供电,UPS电源都是交流。

电源电压的高与低,它也会影响可靠性,低电压如24V,其优点是电压低,

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对操作人员受电击危害少。但在海洋油田也有不利的方面,其原因是海洋大气的腐蚀性大,低压电源的电路中有多处接线端子,在这些端子上出现腐蚀产生铜绿,就会造成导电不良,使用电端电压降低而不能工作。对海洋石油电站,电源电压以110V左右为佳。

直流在控制触头断开时易产生电弧,其灭弧要比交流困难,从这方面考虑海

洋石油断路器合闸电源,多采用交流。

有关日常维护的分析

对于蓄电池的使用,需要日常维护的工作量相对要多一些,为此目前合闸电

源多不用蓄电池作电源,但在采用UPS供电方案时,UPS也是有蓄电池的,但由于断路器的合闸电源容量不大,其容量只是UPS容量中的一小部分,可以不把此部分作重点考虑。

有关投资费用的分析

如果对合闸电源配置专用的UPS,则其投资费用无疑是最高的,但如果对于

一个已有30~50KVA UPS容量的海洋石油电站,则容量约在1KVA以下的合闸电源系统,采用UPS作为电源,其影响投资费用的增加并不一定是大的。

专用的蓄电池作电源方案的投资费用也是较高的。

采用汇流排电源或发电机电源经电压互感器供电的费用是最低的。因为电压

互感器是系统中必需的设备,合闸电源由其供电,仅需增大一些互感器的KVA容量而已。

有关误操作预防的分析

这是一个操作安全上要特别注意的问题。 例如

图二

汇流排

汇流排上三台发电机G1、G2、G3,G2、G3并联运行,G1为备用,此时

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