KV供配电系统电压暂降解决方案

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

110KV港宁站系统接线

主要设备技术参数

1#主变：额定容量：Se=40MVA.

额定电压：110/（kV）

=%

阻抗电压：U

12

2#、3#主变：额定容量：Se=63MVA.

额定电压：110/ （kV）

=%

阻抗电压：U

12

发电机参数（尿素配电中心Ⅳ段）：

额定功率：25MW

额定电压：（kV）

超瞬变电抗：%（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Ⅱ段进线柜207接总站215联10KV 8#母线、尿素配电中心Ⅲ段进线柜307接总站114联10KV 9#母线、尿素配电中心Ⅳ段进线柜407接总站115联10KV 9#母线，尿素配电中心Ⅳ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。

系统基准容量100 MVA，基准电压基准电流.

系统供电电源短路容量S

K3=3

8

.

40

110⨯

⨯

⨯=6097MVA

系统X

1’=

6097

100

=

2#主变X

2B ’=

63

100

⨯=

3#主变X

3B ’=

63

100

⨯=

发电机X

F ’=

100

25/0.8

⨯=

2. 2#(3#)主变10kV侧尿素配电中心Ⅰ段或Ⅱ段（尿素配电中心Ⅲ段）馈线短路电流

a.2#（3#）主变提供短路电流

1 5.526.520.01640.191K I KA ==+ b. 发电机提供短路电流

5.510.880.5056F I KA ==

c. 电动机的反馈电流

根据用电设备类型：2、3#主变变压器负荷率90%，电机类负荷按照90%考虑，非变频器类电机占电机总容量的90%。2#主变和3#主变分列运行，电动机反馈电流按照5倍考虑。

电机反馈电流：I D =510.53

⨯⨯= 2#(3#)主变10kV 侧尿素配电中心Ⅰ段或Ⅱ段（尿素配电中心Ⅲ段）馈线短路总电流: 总电流有效值：I K2=I K1+I D =

短路电流峰值：I MAX =

×= 短路冲击电流值：I CJ =××=

尿素配电中心Ⅳ段联有发电机，当尿素配电中心Ⅳ段发生短路故障短路总电流:

总电流有效值：I K3=I K1+I F +I D =

短路电流峰值：I MAX =

×= 短路冲击电流值：I CJ =××=

3.系统存在问题

短路电流超标

根据计算，尿素配电中心Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分站出线发生短路故障时，短路电流都达到约40KA ；若尿素配电中心Ⅳ段分站出线发生短路故障，短路电流更是达到。而尿素配电中心各分站出线开关开断能力为，当发生故障时，断路器无法安全切断电路，可能造成触头熔接、爆炸等异常情况，甚至危害系统运行。

电压暂降

三宁化工系统接线较为复杂，10KV总站和10KV分站较多。任何10KV分站出现短路故障时，都会造成所在10KV总站的电压暂降。以10kV尿素厂尿素配电中心Ⅰ段为例说明。

10kV尿素厂尿素配电中心Ⅰ段配电网络中心通过进线柜107接2#主变下的10KV 8#母线214总站馈线开关。当尿素配电中心Ⅰ段配电网络中心开闭所馈出线支路短路时，即使故障支路综保“0”秒速断切除短路，但切除时间至少需要70ms以上（综保判断及出口20ms 以上，断路器动作40ms以上，燃弧时间10～20ms以上），若是后备过流保护切除故障则需要另外增加200mS以上。

综合现场情况：尿素配电中心Ⅰ段配电网络中心开闭所馈出线短路时，故障切除时间70~300mS。在此期间，10kV 8#母线会产生电压跌落，首先造成10kV 8#母线下其他开闭所部分相关负荷失电。例如，尿素配电中心Ⅰ段出线短路故障，会造成10kV 8#母线电压暂降，从而导致8#母线215开关下的尿素配电中心Ⅱ段部分负荷和磷肥厂部分负荷失电停运。

另由于用户负荷的大部分为高压电动机，在电压回升后，电机群会产生二次冲击。二次冲击直接将母线电压拖低至70%Un，造成大量负荷跳闸。

电压凹陷对用电设备的影响具体在下面三个方面。

1）电压凹陷对继电器、接触器影响

二次控制元件在额定电压的70%下能可靠工作，当电压低于额定电压的70%时，接触器和继电器就有可能失电返回。造成设备停运。

2）电压凹陷对电动机影响

当系统短路引起的电压凹陷发生后，因为电动机感抗的存在，此时异步电动机变成异步发电机，原有的磁场在旋转中切割定子，产生的定子电压对外部短路点提供反馈电流。从定子侧看，此时电机等效出一个短路时间常数，该常数对3MW以下的电机而言一般为30ms左右，则100ms左右原有系统提供的磁场能量即可消耗完毕。当电压凹陷故障结束时将会对电动机产生相当于全压启动时的大电流冲击。

3）电压凹陷对变频器影响