K1断开,K2、K3断路器闭合,如果断路器的合闸电源由蓄电池、UPS、以及汇流排上的互感器供电,这些电源都是存在的,当人误按断路器K1的合闸按钮后,K1就会闭合,而此时发电机G1是备用,原动机并未驱动,它处于静止状态。当K1闭合后,就有电流送入发电机,而此时同步发电机不会起动旋转,其电枢中无感应电势产生。因此此时流入发电机的电流很大,此误操作会导致G1发电机烧坏。渤海的某一油田电站就曾因为这样的一次误操作将一台处于备用状态下的发电机烧毁。
从这一误操作事故,海洋石油设计者得出一个结论,断路器的合闸电源应取自自身的电源。
图三
合闸合闸电磁铁 由上图知,欲使断路器K闭合,其必要条件是发电机G已发电至正常电压,
这样才能由电压互感器供电至合闸电路,使断路器合闸。如果此时发电机未运行并发电,就是误按合闸按钮,断路器因为没有合闸电源,所以K不可能闭合,这样合闸电源的设计可以避免由于误操作而引起的危害设备的事故。对于有反送电危害的设备,也可以根据此办法设计,以避免误操作会造成人员和设备的危害。
对于电压互感器PT的电路,要特别对汇流排上的短路容量,即短路后电源
T)的短路电流值予以注意。电压互感器的熔断器的短路容量2的半个周波时(即
要满足要求外,对联接于熔断器高压边的电缆也要加以特别的注意。
例如系统的三相短路电流的交流分量的有效值为IK,则在发电机直联系统
中,二相短路时,其短路电流值可达三相短路电流值的1.2~1.6倍,一般可取1.5倍计算。
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即选择电压互感器的熔断器时,虽然熔断器的额定电流一般为1~2A,但其
短路容量为1.5IK,往往需要数十千安的容量,对于这点往往会被忽视,要特别注意。否则在大短路电流作用下,熔断器会爆裂或切不断短路的事故发生。
对于熔断器高压侧电缆,其最小截面积应根据下列公式计算 A=
1.5IKt 145其中A
IK t
145 1.5
— 电缆最小截面积(mm2) — 短路电流的交流分量有效值(A) — 短路电流允许持续时间(秒)
— 常数,适用于工作温度为85oC,最高允许温度为250oC的电缆 — 为二相短路时,短路电流值比三相短路增大1.5倍估计
一般熔断器在流过数十千安短路电流时,约能在20ms内熔断并熄灭电弧。
为安全起见,可以20~40ms作为短路电流的持续时间,则电缆的最小截面积应为
21.5IK0.02~0.04IK1.5(0.02~0.04)IK2.25(0.02~0.04)A===
145145145 =
IK0.045~0.09IK(0.141~0.3)==(0.97~2.07)IK x10-3≈1~2 IK mm2(IK以
145145KA表示)
对于由蓄电池、UPS及汇流排互感器作合闸电源的系统,为防止误操作出现,
对合闸电路中应加以连锁控制。检查上述这些供电电源有无联锁,对断路器的合闸电路是很重要的。不恰当或没有联锁,在出现误操作时会出现设备损坏和人身伤害事故。
例如在下列的供电系统中
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图四
正常情况时,发电机G1和G2,变压器T1和T2均并联运行,如T2变压器10.5KV
进线处出现故障,需要修理,正常操作程序为:
1. 断开高压真空断路器VCB4 → 断开低压空气断路器ACB2 → 对变压器T2进
线端进行放电 → 对T2进线端的A、B、C三线接地,使形成三相短接接地 →人员进入进行维修。
2. 断开ACB2 →断开VCB4 →对T2进线端对地放电 → 对T2进线端三相接地
→ 人员进入进行维修。
从以上两种操作程序比较,第一种程序是正确的,而第二种操作程序存在不合理,其理由是先断开ACB2后,变压器T2是空载运行,此时再断开VCB4时,VCB4切断的是变压器的空载电流,如果变压器的容量较大,其相对的空载电流也大,此时切断VCB4就会产生较高的过电压,会引起系统中各电气设备的绝缘受损。
以上原因可以参见前面的ABB断路器对切断特殊负荷的说明,当各种额定电流等级的断路器(630A~4000A),允许切断空载变压器的电流为10A,这样才能保证切断时产生的过电压不超过断路器额定电压值的2.5倍。
现在再进一步讨论误操作的问题。
如果在维修时,有人误按ACB2的合闸按钮,ACB2就会合闸,400V的汇流
排就会将400V的电压送入变压器T2,而T2就会变出10.5KV电压送至维修点,如果维修处已三相接地,此时就会出现三相短路故障,ACB2的合闸操作就是一
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个在已短路的情况下合闸。例如400V汇流排的短路电流值为65KA,则ACB2合闸时的电流可能达1.82?65KA=165.5KA,它必然会对系统造成巨大的冲击,会引起系统跳闸停电事故。如果维修点没有进行三相接地联接,此时10.5KV电压送至维修点,则必然会使维修人员受电击而造成伤亡事故。由此可以看出对高压设备的维修工作,为了防止维修人员的伤亡事故发生,对维修处电路的三相接地是非常重要的。
为了防止误操作对并联运行的变压器的高压与低压侧的断路器加以联锁保护是非常重要的,其联锁保护在单线图上以如下方式表示:
图五高压汇流排低压汇流排
它们的联锁程序一般为
VCB断开 →联锁使ACB随之断开
这种联锁方式是VCB断开后,其辅助触头使ACB的跳闸电路接通,使其跳
闸。也可以使ACB的欠电压继电器电路断开,使欠电压保护动作使ACB跳闸,但欠电压动作一般都设定有时延1~10秒。
如果在ACB跳闸后,再按合闸按钮,由于合闸电源如由蓄电池、UPS或汇
流排上的电压互感器供电,则电源存在,合闸按钮闭合就能使ACB合闸,此时就还会产生上述的事故。
因此从联锁看,它是存在,但到底是如何联锁,必须要对配电盘的联锁控制
进行检查,联锁方法必须是在VCB断开时,同时使ACB跳闸电路动作使ACB跳闸,同时还必须使ACB合闸电路断开,使其不能再合闸。对这种联接的安全性
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检查是比较麻烦的。因为它涉及配电盘的控制系统的电路。
如果ACB的合闸电源取自其进线端的电压互感器,当VCB跳闸后,变压器无电输出,ACB的合闸电源无电,它因此也没有可能再合闸,这样可以防止误操作的发生。比较上述结果,我曾提出断路器的合闸电源取其自身的进线电源,这方案一直在海洋石油中应用。 (28)断路器的跳闸系统
为了尽快的控制事故的发生,断路器的切断是非常重要的,也就是断路器的
跳闸脱扣系统是很重要的。它应具有非常重要的可靠性,其供电电源如合闸电源分为:
直流:24V,48V,110V,120V 交流:24V,110V,120V 以上是可以任选的。
目前断路器的跳闸电源陆上变电站有用蓄电池的,也有用UPS的,对海洋石油电站,现在基本都是采用UPS110V或120V电源。 2.0断路器选用合理性校核
今以南海某平台电力系统为例来对所选用的断路器进行校核。 2.1供电系统
图六
?海缆(3- 15 -