浅析热电联产电厂10kV断路器的选择

【前言】浅析热电联产电厂10kV断路器的选择由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2、断路器的选择原则 高压断路器是热电联产发电厂电气主系统的重要开关电器，是保障整个电厂供电可靠性的重点，应满足《导体和电器选择设计技术规定( DL 5222-2005)》以及《3~110 kV高压配电装置设计规范(GB50060-2008)》等规范的要求, 断路器的选择是电气设计的主要...

摘要：在发电厂电气系统中, 高压断路器是发电厂和变电站电气主系统的重要开关电器。本文结合工程实例对热电联产电厂设计中10kv断路器的选择进行论述。

关键词：最大持续工作电流 短路电流产生的热效应 三相短路电流最大冲击值 额定开断电流

中图分类号：F470.6 文献标识码：A

1、前言

“热电联产、集中供热”具有节约能源、增加电力供应、提高人民生活质量等综合效益，一直都受到国家的重视。断路器作为热电联产电厂电气一次系统的重要组成部分，其型号参数的选择尤为重要。本文系统地总结整理了热电联产电厂断路器的选择方法及过程，以供探讨。

2、断路器的选择原则

高压断路器是热电联产发电厂电气主系统的重要开关电器，是保障整个电厂供电可靠性的重点，应满足《导体和电器选择设计技术规定( DL 5222-2005)》以及《3~110 kV高压配电装置设计规范(GB50060-2008)》等规范的要求, 断路器的选择是电气设计的主要内容之一,应遵循以下几项原则[1]．

(1) 断路器种类和型式的选择；

(2) 按正常工作条件选择额定电压和额定电流；

(3) 按装设地点和环境条件选择；

(4) 按短路情况来校验电器设备的动稳定和热稳定；

(5) 按装置地点的三相短路容量来校验高压断路器的遮断容量。

3、断路器选择计算实例：

电气主接线示意图

某工程发电机有功功率为，，，，发电机出口短路时，系统侧电抗，基准容量，配电装置室内最高温度+40℃，，，，，，，发电机后备保护时间，选择发电机出口断路器。

3.1 断路器种类和型式的选择

按照断路器采用的灭弧介质可分为多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、六氟化硫断路器、真空断路器、固体产气断路器和磁吹断路器等。中、小型热电厂中大多采用真空断路器、油断路器、六氟化硫断路器等[1]。

鉴于真空断路器具有体积小、重量轻、触头开距小、运动部件质量小、需要的合分闸操作功率小；电气寿命和机械寿命长；结构简单、维修量小；工作中不产生高压气体和有毒气体等其他断路器无法比拟的优点，本工程采用真空断路器，与开关柜配套使用。

3.2按正常工作条件选择额定电压和额定电流

3.2.1额定电压

校验公式[2]： （1）

式中：—分别为断路器和所在回路的额定电压，kV；

—分别为断路器和所在回路的最高工作电压，kV；

发电机出口的额定电压为10.5kV，系统标称电压10kV，系统最高电压12kV，所选真空断路器的额定电压为。

3.2.2额定电流：

校验公式[2]：（2）

式中：—分别为断路器的额定电流和该回路的最大持续工作电流，A；

发电机最大持续工作电流[3]：（3）

计算结果：

所选真空断路器的额定电流为A。

3.3按装设地点和环境条件选择

工程地点位于山东某地，当地环境条件如下：

（1）周围空气温度最高35℃；

（2）海拔100~300米；

（3）周围空气没有明显受到尘埃、烟、腐蚀性和/或可燃性气体、蒸汽和/或盐雾的污染；

（4）月相对湿度平均值不超过68%；

3.3.1根据周围环境温度可对断路器的最大工作电流进行修正：

（1）时，环境温度每降低1℃，最大工作电流可增加0.5%，但最大不得超过20%；

（2）时，环境温度每增高1℃，最大工作电流应减少1.8%；

式中：—实际环境温度，℃；

—额定环境温度，普通型和湿热带型为+40℃，干热带型为+45℃；

3.3.2当断路器安装地点海拔高度超过1000m时，可采取下列措施：

断路器的外绝缘水平降低而内绝缘水平不变，可在标准参考大气条件下的绝缘耐受电压乘以绝缘修正系数进行计算确定使用场所要求的绝缘耐受电压，并通过采取加强保护或加强绝缘等措施，保证断路器的安全运行。

在高海拔（不超过4000m）地区使用高压断路器时，计及空气温度的影响，可以忽略海拔高度对断路器温升的影响，断路器实际通过的电流可以按照额定电流进行选择。

现场条件满足规范中对普通型断路器应用环境条件的要求，断路器采用普通型，并据当地运行经验在开关柜内设置加热驱潮回路。

3.4短路稳定性校验

3.4.1热稳定校验：

校验公式[3]： （4）

式中：—断路器在t时间内允许通过的短时耐受电流有效值，kA；

—断路器热稳定允许通过的短时耐受电流耐受时间，S；

—短路电流周期分量引起的热效应，；

短路电流持续时间[3]： （5）

计算结果：=2.07 S

式中：—短路电流持续时间，S；

—继电保护装置后备保护动作时间[4]，S；

—断路器的全分闸时间，S；

因≥1S，不计非周期分量热效应。

短路电流周期分量产生的热效应[3]：（6）

式中：

—短路电流瞬时值，kA；

—短路时间时的短路电流周期分量有效值，kA；

计算结果：

选择断路器允许的热稳定值为

3.4.2短路动稳定校验

校验公式[3] ： （7）

—回路中可能通过的三相短路电流最大冲击值，kA；

—断路器极限通过电流峰值（通过样本查得），kA；

本工程三相短路电流最大冲击值为66.4kA，选择断路器的极限通过电流峰值为80kA

3.5按断路器的断流容量校验

校验公式[3]： （8）

式中：—断路器额定开断电流周期分量有效值，kA；

—超瞬变短路容量，；

—断路器额定开断容量，；

断路器的实际开断时间≥0.2S，取短路时间为0.2S的短路电流周期分量有效值进行验算，即 。

，选择断路器额定开断电流周期分量有效值为31.5kA。

3.6 断路器选择结果

表1列出断路器的有关参数，并与计算数据进行比较，可见所选断路器合格。

表1断路器选择结果

4、结束语

目前，真空断路器具有其他断路器无法比拟的优点，在35kV及以下的电气系统中得到广泛的应用，但是各厂家的断路器型式、参数不尽相同，需要对系统可能发生的短路情况进行分析计算，并结合保护动作时间进行校验，选择适合项目情况的优质产品。只有合适的断路器，才能充分的体现电气主接线方案的优势，才能使电厂获得最大的效益。

5、参考文献

[1] 熊信银,朱永利,律方成. 高压断路器和隔离开关的原理与选择.发电厂电气部分（第三版）,2004,08:168-182.

[2] 任元会,卞铠生,姚家祎.高压电气及开关柜的选择.工业与民用配电设计手册,2005.10:199-252.

[3] 程祖本,陶伟.高压电气设备的选择. 中小型热电联产工程设计手册,1989,12:893-900.

[4] 弋东方,钟大文.高压电器选择.电力工程电气设计手册,1989,12:231-240.