10KV供配电系统电压暂降解决方案设计

1、实用湖北三宁化工股份有限公司10KV供配电系统电压暂降解决方案技术可行性报告审批：审核：编制：吴梅尿素厂电气车间2017年1月5日1. 系统参数1.1 110KV港宁站系统接线!* HPW lM.-|aa sT J ilB-ll.W丁nl昙-T二will总 JmH琵dn骨1.2主要设备技术参数1#主变：额定容量：Se=40MVA.额定电压：110/10.5 （kV）阻抗电压：5=16.6%2#、3#主变：额定容量：Se=63MVA.额定电压：110/10.5（ kV）阻抗电压：5=12.03%发电机参数（尿素配电中心W段）：额定功率：25MW额定电压：10.5 （ kV）超瞬变电抗：15.8%

2、 （查发电机参数表得到）目前1#主变、2#主变和3#主变分列运行，110kV变电站（2、3#主变10kV侧）断路器采 用 4000A/40kA。110kV侧短路容量按照110kV侧断路器开断容量40kA的80%考虑；尿素配电中心I段进线柜107接总站214联10KV 8#母线、尿素配电中心U段进线柜 207接总站215联10KV 8#母线、尿素配电中心川段进线柜 307接总站114联10KV 9#母线、尿素配电中心W段进线柜 407接总站115联10KV 9#母线，尿素配电中心W段联有 1台发电机。2. 短路电流计算1. 阻抗计算2#主变和3#主变临时并列运行，按分列运行考虑；1#主变分列运行

3、。系统基准容量100 MVA 基准电压10.5kV基准电流5.5kA.系统供电电源短路容量 S10.5%取0.06s。Td -电动机反馈电流的衰减时间常数（s），取0.03s则简化计算式 Qd =0.211 b2+0.081 bID +0.045I；2，代入数值，Qd1 =368.39 KA2 .s （尿素 配电中心I、U、川段分站出线发生短路故障时），Qd2 =561.28 K/2 .s （尿素配电中心W段 分站出线发生短路故障时）。按照短路电流热效应校验电缆导体的截流面积。C式中，S-导体的载流截面（mn2 ）Qd 短路电流的热效应（A2 .s ）C-与导体材料及发热温度有关的系数，C值取

4、铜排值137o1） 对于尿素配电中心I、U、IH段各分站出线电缆：S - 368.39 1 03 =140mm2。C 1372） 对于尿素配电中心W段各分站出线电缆：561.28 10 172.93mm2C 137由用户电气主接线图可知，尿素配电中心各分站出线额定电流多为 50A、100A和200A。若按 照载流量选型电缆截面只需 35mm、95 mn2。但由于短路热效应的存在，限定了尿素配电 中心I、U、川段分站出线选型电缆截面为150 mm、尿素配电中心W段分站出线选型电缆截面为185 mn2。4. 解决问题方案（SHK-ZRD母线残压保持装置）4.1 SHK- ZRD 概述ZRD由进口快

5、速换流器、综合控制器、电流采集器、限流阻抗、后备开关等构成。快速识别器通过高保真测量单元监视支路电流，当短路电流大于设定值，高速DSPffl过专用算法12ms内快速精确的预测三相短路电流有效值，并发出动作信号。装置中的换流器（换流开关即快速开关）在5ms左右快速开断，短路电流换流进入限流阻抗中，限制短路电 流，短路电流幅值大大降低。本装置可在支路发生短路故障616ms内，将母线残压保持在额定电压的90沖上，保证 其他无故障支路敏感负载的正常工作。同时主变等设备所受到的短路电流冲击大大降低。分支内的短路故障切除后，测控单元检测支路电流接近额定电流时立即控制换流器合闸， 限流高阻抗退出，系统即可恢

6、复正常运行。发生短路故障的支路在短路超过300ms故障没有解除，本装置测控单元认为是故障点的分支路真空断路器拒动或支路的母线故障，立即给 切离开关发出分闸命令，切除该支路。装设SHK-ZR啲馈出线短路时，由于其切除故障的快速性，主母线电压凹陷的时间减少 至20ms以内，系统中的变频器、接触器、电动机等敏感负荷不会停运。同时由于20ms以内机端电压恢复90%以上，发电机强励也不会启动装置原理图见虚线框内I右接幵皆曙-罰踣址障点K舍迪制a4.2 现场实施方案方案一：利用现场尿素配电中心各分站原有107、207、307、407柜体，在原有柜体内部进行改造，加装VFC快速开关、电流互感器、限流阻抗等一

7、次元件，柜体内原有手车断路器作为后备开关。根据现场量取空间尺寸，进行一次元件初步示意，如下图代哈诗需譎不星侧视图由上图示意，现场原有柜体安装空间不足，此方案现场不可实施。方案二：禾I用现场尿素配电中心电缆间，在原有 107、207、307、407柜体正下方电缆 间加装SHK-ZRD截断原有进线柜的电缆，将 SHK-ZR串入安装，107、207、307、407柜体 内原有手车断路器作为后备开关，可由 ZRD发信号跳闸。根据现场量取尺寸，示意图如下。文档三楼107 207307 407原柜电缆间垦顶屋顶梁柱电缆间地面辻接电稣SI3侧视图由上示意图，此方案具有可实施性，但会造成电缆间较为拥挤，必须截

8、断电缆并重 新连接，柜体为非标柜，亦不方便运维检修。施工需要分站主母线停电检修，电缆的截断与 连接施工周期较长。方案三：利用电缆夹层间南侧的空间，将 4台SHK-ZRD巨体安装布置于此空间，截断原 有进线柜的电缆将SHK-ZR串入安装，107、207、307、407柜体内原有手车断路器作为后备 开关，可由ZRD发信号跳闸。根据现场量取尺寸，示意图如下。俯视图电缆间屋顶侧视图由上示意图，此方案同样具有可实施性，但仍同样会造成电缆间较为拥挤，必须截断电 缆并重新连接。柜体为非标柜，亦不方便运维检修。施工需要分站主母线停电检修，电缆的 截断与连接施工周期较长。方案四：将尿素配电中心各分站原有 107

9、、207、307、407柜体退出，置换为SHK-ZRD 柜体原综保装置取消，后备开关由用户总站去各分站的出线断路器代替，可由 ZRD发信号跳 闸。一次系统安装图如下（以尿素配电中心U段 207为例，其余同理）：结构与尺寸（以下示意仅供参考，具体（相序及母排位置等）以设计图为准）正视图侧视图为方便并柜，SHK-ZRD柜宽度可减小少许。此方案具有可实施性，置换柜体后亦方便运维检修，符合电力系统安全规范。施工需要分站主母线停电检修，拆装每段主母排需2天时间。5. SHK-ZRD母线残压保持装置安装效果5.1限制分站母线短路电流当发生短路故障时，SHK-ZRDS置中的换流器（换流开关即快速开关）在 5

10、ms左右快速 开断，短路电流换流进入限流阻抗中，限制短路电流，短路电流幅值大大降低，保证了各分 站出线开关安全正确的开断故障。5.2保持母线电压SHK-ZRD装置可在各分站发生短路故障 616ms内，将10KV 8#、10KV 9#主母线残压保 持在额定电压的90%以上，保证其他无故障支路敏感负载的正常工作。5.3电缆热稳定当发生短路故障时，SHK-ZRD投入限流阻抗，限制短路电流，短路电流幅值大大降低， 同时短路电流热效应计算时间大大缩短（20ms以内），保证了各分站出线电缆的热稳定性。6. SHK-ZRD母线残压保持装置选型6.1负荷计算根据现场负荷，尿素配电中心I、U、M、W段各分站最高总负荷约为25000KV，功率因数按照0.8，则最大负荷电流约为Ifmax：25000718A，根据