高壓電器和導(dǎo)體的短路穩(wěn)定校驗

□梁寒光 楊澤恒 張 旭

一、引言

集中供熱工程關(guān)系到千家萬戶的取暖，關(guān)系著民生問題。供熱站內(nèi)中壓配電系統(tǒng)具有接受和分配電能的雙重作用，是配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。

二、工程實例

石家莊某大型集中供熱站10kV系統(tǒng)，當(dāng)額定功率為1，120kW的#1循環(huán)水泵發(fā)生三相短路時，對其配電回路中主要電器及導(dǎo)體進(jìn)行選擇與校驗項目如表1所示。

表1

圖1

短路電流計算所需參數(shù)如下:系統(tǒng)側(cè)短路容量為500MVA，供電電壓等級為10kV，進(jìn)線電源電纜為ZR-YJV-8.7/10kV-3×(3×185)mm2，長度1，500m。供熱站內(nèi)10kV系統(tǒng)為單母線分段接線形式，兩段間設(shè)置母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)。10KV開關(guān)柜至就地#1循環(huán)水泵之間的電纜為ZR-YJV-8.7/10kV-3×70mm2，距離60m。

經(jīng)計算，系統(tǒng)最大運行方式下(遠(yuǎn)端短路)短路點(K1)的三相短路電流有效值I″為23.88KA，短路全電流峰值iP為62.56KA。

(一)斷路器的動、熱穩(wěn)定校驗。

1.動穩(wěn)定校驗公式。ip3≤imax。式中:ip3—三相短路峰值(沖擊)電流，KA;imax—電器額定峰值耐受電流，KA，由樣本查得。

本工程中10kV真空斷路器選用常州森源開關(guān)有限公司生產(chǎn)的VS1-12/1250A型斷路器，若取斷路器額定短路開斷電流為31.5KA，其額定短路關(guān)合電流(峰值)及額定峰值耐受電流均為80KA。10kV短路點三相短路電流I″=23.88KA，按公式:

動穩(wěn)定校驗滿足要求。

現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展迅速，所以在教學(xué)中筆者經(jīng)常以多媒體的形式，為學(xué)生播放與英語相關(guān)的內(nèi)容，其內(nèi)容形式多樣化，有英語流行歌曲MV形式，也有英語電影片斷，讓學(xué)生們在輕松的氣氛中學(xué)得一定的英語知識。高年級的學(xué)生由于距離工作崗位的時間越來越近，在教學(xué)的課間筆者還會給學(xué)生們播放英語國家日常交流或工作的情境對話，讓學(xué)生感知外國的文化氛圍。必要的時候筆者還鼓勵學(xué)生在課堂上演繹相關(guān)的對話情景，當(dāng)他們演繹完成后筆者會給予他們相應(yīng)的評價，也會對其中有問題的地方給予指點，這種形式既鍛煉了學(xué)生敢于表達(dá)自己的勇氣，也提高了他們的學(xué)習(xí)熱情。

VS1-12/1250A型斷路器在4秒熱穩(wěn)定電流有效值為31.5KA，分閘時間20～50ms，屬高速斷路器，按短路延續(xù)時間為0.1秒計算得出:

即熱穩(wěn)定校驗滿足要求。

此外，斷路器的額定短路關(guān)合電流(峰值)為80kA，大于使用地點預(yù)期短路電流的最大峰值62.56KA，滿足使用要求。

(二)電流互感器的動、熱穩(wěn)定校驗。

1.動穩(wěn)定校驗公式。ip3≤idyn。式中:ip3—三相短路峰值(沖擊)電流，KA;idyn—電流互感器額定動穩(wěn)定電流，KA;由樣本查得，通長為額定短時熱電流2.5倍。

本工程10kV系統(tǒng)保護(hù)用電流互感器型號為LZZBJ9-10-300/5A，0.5/10P20 15VA系列，其額定短時熱電流及額定動穩(wěn)定電流分別為36kA(1秒)及90kA，按公式:

動穩(wěn)定校驗滿足要求。

熱穩(wěn)定校驗滿足要求。

(三)中壓電纜的選擇。當(dāng)cosφ=0.8時，回路計算電流:

圖2 不同電價經(jīng)濟(jì)電流密度曲線

按照經(jīng)濟(jì)電流密度選擇截面:供熱站一年冬季運行4個月，年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為2，880h，當(dāng)?shù)胤瞧展I(yè)用電價格為0.85元，查經(jīng)濟(jì)電流密度曲線見圖2。

j=1.255 A/mm2，則:

S=Imax/J=76.1/1.255=60.64mm2

熱穩(wěn)定校驗公式:

Smin—電纜允許最小截面，mm2;Qt—短路電流熱效應(yīng)，kA2·s;c—熱穩(wěn)定系數(shù)，6～35kV交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜的熱穩(wěn)定系數(shù)為137;

因Qt=It2×t=(23.88kA)2×0.1=57 kA2·s

得Smin≥55.1mm2

根據(jù)GB 50217-2007《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》，無鎧裝空氣中敷設(shè)ZR-YJV-8.7/10kV-3×70mm2電纜載流量(環(huán)境溫度40℃)為229.62A，考慮電纜在梯架中單層敷設(shè)方式，電纜載流量校正系數(shù)按0.8考慮，經(jīng)核算，選用70mm2電纜時的載流量及電纜截面滿足上述各項校驗。

三、結(jié)語

由于供電系統(tǒng)和電源情況不同，高壓電器及導(dǎo)體的短路穩(wěn)定校驗過程也不相同。本文以實際工業(yè)項目為例，對遠(yuǎn)端系統(tǒng)就地高壓用電設(shè)備處發(fā)生三相短路時，此配電回路上的電器及導(dǎo)體的動、熱穩(wěn)定等參數(shù)進(jìn)行校驗，保證設(shè)計準(zhǔn)確性，提高了供電的可靠性。

［1］中國航空工業(yè)規(guī)則設(shè)計研究院.工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊(第三版)［M］.北京:中國電力出版社，2006

［2］GB 50054-2011低壓配電設(shè)計規(guī)范