王秉讓,楊建峰,連建軍,李占庭,穆文濤
(中國(guó)電子系統(tǒng)工程第四建設(shè)有限公司,河北石家莊 050000)
以圖1 所示的低壓系統(tǒng)為例,分析帶低壓綜保的配電系統(tǒng)故障切除時(shí)間。
圖1 10 kV/0.4 kV 配電系統(tǒng)單線圖
(1)根據(jù)低壓配電系統(tǒng)參數(shù),對(duì)短路點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 10 kV/0.4 kV 短路點(diǎn)參數(shù)
(2)對(duì)高低壓開(kāi)關(guān)進(jìn)行整定,結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 高低壓開(kāi)關(guān)整定值
(3)根據(jù)高低壓開(kāi)關(guān)整定值,未加弧光保護(hù)的故障切除時(shí)間(DL2 開(kāi)啟瞬時(shí)保護(hù))見(jiàn)表3。
表3 未加弧光保護(hù)的故障切除時(shí)間(DL2 開(kāi)啟瞬時(shí)保護(hù))
K1 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)10.9 kA,達(dá)到DL1 開(kāi)關(guān)的速斷保護(hù)值2.68 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
K2 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,達(dá)到DL1 開(kāi)關(guān)的短延時(shí)保護(hù)值0.4 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,加延時(shí)時(shí)間600 ms,故障切除時(shí)間685 ms。
K3 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,達(dá)到DL2 開(kāi)關(guān)的速斷時(shí)保護(hù)值0.96 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
K4 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,達(dá)到DL3 開(kāi)關(guān)的速斷時(shí)保護(hù)值0.64 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
(4)根據(jù)高低壓開(kāi)關(guān)整定值,未加弧光保護(hù)的故障切除時(shí)間(DL2 關(guān)閉瞬時(shí)保護(hù))見(jiàn)表4。
表4 未加弧光保護(hù)的故障切除時(shí)間(DL2 關(guān)閉瞬時(shí)保護(hù))
K1 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)10.9 kA,達(dá)到DL1 開(kāi)關(guān)的速斷保護(hù)值2.68 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
K2 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,達(dá)到DL1 開(kāi)關(guān)的短延時(shí)保護(hù)值0.4 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,加延時(shí)時(shí)間600 ms,故障切除時(shí)間685 ms。
K3 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,達(dá)到DL2 開(kāi)關(guān)的短延時(shí)時(shí)保護(hù)值0.36 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,加延時(shí)時(shí)間400 ms,故障切除時(shí)間485 ms。
K4 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,達(dá)到DL3 開(kāi)關(guān)的速斷時(shí)保護(hù)值0.64 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
(5)根據(jù)高低壓開(kāi)關(guān)整定值,加弧光保護(hù)的故障切除時(shí)間(DL2 關(guān)閉瞬時(shí))見(jiàn)表5。
表5 加弧光保護(hù)的故障切除時(shí)間(DL2 關(guān)閉瞬時(shí))
K1 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)10.9 kA,達(dá)到開(kāi)關(guān)DL1 的速斷保護(hù)值2.68 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
K2 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,弧光短路判據(jù)加達(dá)到DL1 開(kāi)關(guān)的弧光保護(hù)值0.4 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,加延時(shí)時(shí)間0 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
K3 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,弧光短路判據(jù)加達(dá)到DL1 開(kāi)關(guān)的短延時(shí)保護(hù)值0.4 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms 加延時(shí)時(shí)間0 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
K4 點(diǎn)弧光短路,兩相短路電流可達(dá)1.77 kA,達(dá)到DL3 開(kāi)關(guān)的速斷時(shí)保護(hù)值0.64 kA,故障判斷及斷路器切斷時(shí)間總計(jì)85 ms,故障切除時(shí)間85 ms。
半導(dǎo)體行業(yè)現(xiàn)有綜保系統(tǒng),低壓總開(kāi)關(guān)DL2 速斷保護(hù)關(guān)閉,保證在低壓開(kāi)關(guān)DL3 饋出的電纜或母線發(fā)生短路時(shí),不會(huì)引起DL2 速斷動(dòng)作而造成故障停電范圍擴(kuò)大。但通過(guò)表4 可以看出,在變壓器低壓出線至低壓饋出開(kāi)關(guān)DL3 上口的銅排、母線弧光短路時(shí),在K2 點(diǎn)的故障切除時(shí)間為685 ms;在K3 點(diǎn)的故障切除時(shí)間為485 ms。在低壓柜內(nèi)發(fā)生弧光短路超過(guò)100 ms就會(huì)造成低壓柜不可恢復(fù)的損壞。
根據(jù)以上分析可以看出,半導(dǎo)體行業(yè)的供電可靠性非常重要,但恢復(fù)供電時(shí)間也是重中之重。現(xiàn)在外資品牌施耐德、西門(mén)子、ABB 以及國(guó)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)眾多品牌都有弧光短路保護(hù)產(chǎn)品。在變壓器低壓接線柱至低壓饋出開(kāi)關(guān)DL3 上口的主母排安裝弧光短路保護(hù)感光探頭進(jìn)行弧光保護(hù),并與高壓開(kāi)關(guān)DL1 的過(guò)流保護(hù)進(jìn)行聯(lián)鎖發(fā)出DL1 跳閘信號(hào),可以使K2、K3 處的弧光短路時(shí)總的故障切除時(shí)間達(dá)到85 ms,保護(hù)低壓柜內(nèi)設(shè)備,使弧光短路故障發(fā)生后的恢復(fù)供電時(shí)間大大縮短。
發(fā)生弧光短路的低壓總開(kāi)關(guān)DL2 如圖2 所示,弧光短路發(fā)生時(shí)的故障錄波如圖3 所示。
圖2 發(fā)生弧光短路的低壓總開(kāi)關(guān)DL2
圖3 發(fā)生弧光短路DL2開(kāi)關(guān)的故障錄波
圖3 所示的故障錄波是DL2 開(kāi)關(guān)的電壓、電流波形,從上到下依次為A 相電壓、A 相電流、B 相電壓、B相電流、C 相電壓、C 相電流。電流數(shù)值來(lái)自開(kāi)關(guān)下口電流互感器,故在DL2 上口發(fā)生弧光短路時(shí)感測(cè)不到故障電流,在弧光短路移動(dòng)到其下口以后才感測(cè)到故障電流。從圖中可以看出,弧光短路發(fā)生后,電壓波形發(fā)生畸變。根據(jù)故障錄波波形,開(kāi)關(guān)DL2 上口先發(fā)生弧光短路,經(jīng)過(guò)15 個(gè)周波(300 ms)后,孤光短路由DL2 上口移動(dòng)到DL2 下口,又經(jīng)過(guò)19 個(gè)周波(380 ms)后,高壓開(kāi)關(guān)DL1 跳閘,總計(jì)故障切除時(shí)間為680 ms。該時(shí)間同表4 中K2 點(diǎn)弧光短路故障的切除時(shí)間685 ms 相同。
通過(guò)上述分析,可以得出以下結(jié)論:
(1)對(duì)于低壓供配電系統(tǒng),由于變壓器高壓開(kāi)關(guān)的速斷保護(hù)值超過(guò)低壓三相短路電流值。故在變壓器低壓接線柱至低壓總開(kāi)關(guān)上口發(fā)生三相短路時(shí),故障切除時(shí)間為高壓開(kāi)關(guān)的短延時(shí)保護(hù)延時(shí)時(shí)間加斷路器動(dòng)作時(shí)間(約85 ms),故障總切除時(shí)間達(dá)到600 ms 以上,遠(yuǎn)大于低壓柜要求的100 ms 弧光短路切除時(shí)間,故加弧光短路保護(hù)是必要的。
(2)半導(dǎo)體行業(yè)低壓配電綜保系統(tǒng),低壓進(jìn)線斷路器關(guān)閉瞬時(shí)保護(hù),故在變壓器低壓接線柱至低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)上口發(fā)生三相短路時(shí),故障切除時(shí)間為高壓開(kāi)關(guān)的短延時(shí)加斷路器動(dòng)作時(shí)間85 ms,故障總切除時(shí)間達(dá)到600 ms 以上。在低壓總開(kāi)關(guān)下口至低壓饋出開(kāi)關(guān)上口母排發(fā)生三相短路時(shí),故障切除時(shí)間為低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)的短延時(shí)加斷路器動(dòng)作時(shí)間(85 ms),故障總切除時(shí)間達(dá)到400 ms 以上,大于低壓柜要求的100 ms 弧光短路切除時(shí)間,故加弧光短路保護(hù)是必要的。
(3)現(xiàn)在外資品牌的綜保產(chǎn)品自帶弧光保護(hù)接口,設(shè)計(jì)時(shí)可以選帶弧光保護(hù)的綜保產(chǎn)品。
(4)加裝弧光保護(hù)的低壓綜保系統(tǒng),可以大大減少低壓柜發(fā)生弧光短路故障時(shí)的損失,并大大減少恢復(fù)送電時(shí)間。