....三寧化工股份10KV技術可行性報告審 批：審 核：編 制：吳梅尿素廠電氣車間202315...系統參數110KV主要設備技術參數1#主變： 額定容量：Se=40MVA.額定電壓：110/10.5〔kV〕阻抗電壓：U12=16.6%2#、3#主變： 額定容量：Se=63MVA.額定電壓：110/10.5〔kV〕阻抗電壓：U12=12.03%發電機參數〔尿素配電中心Ⅳ段：25MW....額定電壓：10.5〔kV〕超瞬變電抗：15.8%〔查發電機參數表得到〕4000A/40kA。110kV110kV40kA80%考慮；尿素配電中心Ⅰ10721410KV820721510KV830711410KV9#母線、尿素配電中心40711510KV91短路電流計算阻抗計算33#主變臨時并列運行，按分列運行考慮；1#主變分列運行。100MVA10.5kV5.5kA.3SK3=110400.8

=6097MVA系統X’=100 =0.01641

6097’=0.1203100=0.1912B 63

’=0.1203100=0.1913B 63

’=0.158 100 =0.5056F25/0.8F2#(3#10kV〔尿素配電中心Ⅲ段〕饋線短路電流2#〔3#〕主變供給短路電流I 5.5K1 0.01640.191

26.52KA發電機供給短路電流IF

5.50.5056

10.88KA電動機的反響電流630.90.90.910.5 3630.90.90.910.5 3電機反響電流：I=

5=12.62kAD2#(3#10kV〔尿素配電中心Ⅲ段〕饋線短路總電流:總電流有效值：IK2=IK1+ID=39.14kA短路電流峰值：IMAX= ×39.14=55.35kA短路沖擊電流值：ICJ= ×1.85×39.14=102.4kA總電流有效值：IK3=IK1+IF+ID=49.02KA短路電流峰值：IMAX= ×49.02=69.32kA短路沖擊電流值：ICJ= ×1.85×49.02=128.25kA系統存在問題短路電流超標依據計算，尿素配電中心Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分站出線發生短路故障時，短路電流都到達約40KA；假設尿素配電中心Ⅳ段分站出線發生短路故障，短路電流更是到達49.02KA。而尿素配電中心各分站出線開關開斷力量為31.5KA，當發生故障時，斷路器無法安全切斷電路，可能造成觸頭熔接、爆炸等特別狀況，甚至危害系統運行。電壓暫降三寧化工系統接線較為簡單，10KV10KV10KV10KV10kV10kV1072#主變下的10KV8#2140s〔s0～s，假設是后備過流保護切除故障則200mS綜合現場狀況：尿素配電中心Ⅰ段配電網絡中心開閉所饋出線短路時，故障切除時間所局部相關負荷失電。例如，尿素配電中心Ⅰ段出線短路故障，會造成10kV8#母線電壓暫821570%Un，造成大量負荷跳閘。1〕電壓凹陷對繼電器、接觸器影響二次掌握元件在額定電壓的70%下能牢靠工作，當電壓低于額定電壓的70%時，接觸器和繼電器就有可能失電返回。造成設備停運。2〕電壓凹陷對電動機影響子側看，此時電機等效出一個短路時間常數，該常數對3MW30ms左右，則100ms左右原有系統供給的磁場能量即可消耗完畢。當電壓凹陷故障完畢時將會...3〕電壓凹陷對變頻器影響電時，電容的電壓降落是典型的指數函數：UU0

et，其中的

0Pn

，Pn，C當電網消滅電壓凹陷時，直流母線電壓高于溝通側電壓，此時二極管受到反向電壓而截止，溝通側無電流。此時電容C上存儲的電場能量W

1c2CU2維持著向電機的運行，隨著電場c復時整流二極管完全有可能因受到大電流的沖擊而損壞。另外一個因素是，對于低壓變頻器而言其掌握電源，包括開關電源和模塊電源，往往取C，也有的直接取自前置輸入母線。當凹陷發生時，同前所述，會導致變頻器掌握失電。為了防止此類損害，變頻器中設計了保護功能，即當直流電壓ut下降到U0的70%時，馬上封鎖變頻器的觸發脈沖，使電容器不再連續向電機供給能量，把殘存的電壓保持在0.7

。假設從方程U0.7U000

Uett，我們得到：0tln142.5ms0.3566715.16ms0.7....電容不再向外輸出能量1.2短路電流熱效應短路電流在電纜導體會產生熱效應Qd

(KA2。熱效應 t

T

TT Q i2dtI“2(tTd B 0

)4I“I“D(1eID)BD2

BD 1.5I“2TB DTT B DI””-短路電流電源周期重量的起始有效值BI ””電動機反響電流電源周期重量的起始有效值D0.15s。I””-電源短路電流周期重量的起始有效值〔KA〕BBT 〔，Us。BT 〔D則簡化計算式Q

0.21I“20.08I“I“

0.045I“2，代入數值，Q

d B BD D d1電中心Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段分站出線發生短路故障時，Q 8A〔尿素配電中心Ⅳ段分d2站出線發生短路故障時。依據短路電流熱效應校驗電纜導體的截流面積。QdCSQdC(mm2〕Q —短路電流的熱效應〔A2.s〕dC-與導體材料及發熱溫度有關的系數，C137。：S≥QdQd

103140mm2。Qd368.39C Qd368.39561.28561.28S≥ 103172.93mm2C 137由用戶電氣主接線圖可知，尿素配電中心各分站出線額定電流多為50A、100A和200A。假設依據載流量選型電纜截面只需35mm2、95mm2。但由于短路熱效應的存在，限定了尿150mm2、尿素配電中心Ⅳ段分站出線185mm2。解決問題方案〔SHK-ZRD〕SHKZRDZRD快速識別器通過高保真測量單元監視支路電流，當短路電流大于設定值，高速DSP通1~2ms器〔換流開關即快速開關〕在5ms左右快速開斷，短路電流換流進入限流阻抗中，限制短路電流，短路電流幅值大大降低。本裝置可在支路發生短路故障6~16ms，將母線殘壓保持在額定電壓的90%以上，保分支的短路故障切除后，測控單元檢測支路電流接近額定電流時馬上掌握換流器合閘，限流高阻抗退出，系統即可恢復正常運行。發生短路故障的支路在短路超過300ms，故障給切離開關發出分閘命令，切除該支路。20ms20ms90%以上，發電機強勵也不會啟動。....裝置原理圖見虛線框現場實施方案方案一：利用現場尿素配電中心各分站原有107、207、307、407柜體，在原有柜體部進展改造，加裝VFC快速開關、電流互感器、限流阻抗等一次元件，柜體原有手車斷路器作為后備開關。依據現場量取空間尺寸，進展一次元件初步示意，如以下圖。側視圖由上圖示意，現場原有柜體安裝空間缺乏，此方案現場不行實施。方案二：利用現場尿素配電中心電纜間，在原有107、207、307、407柜體正下方電SHK-ZRDSHK-ZRD107、207、307、407柜體原有手車斷路器作為后備開關，可由ZRD發信號跳閘。依據現場量取尺寸，示意圖如下。側視圖連接施工周期較長。方案三：利用電纜夾層間南側的空間，將4SHK-ZRDZRD俯視圖側視圖...截斷與連接施工周期較長。107207307407SHK-ZRD，ZRD跳閘。一次系統安裝圖如下〔7：〔以下示意僅供參考，具體(相序及母排位置等〕以設計圖為準〕...為便利并柜，SHK-ZRD柜寬度可減小少許。此方案具有可實施性，置換柜體后亦便利2間。SHK-ZRD限制分站母線短路電流〕在5ms分站出線開關安全正確的開斷故障。保持母線電壓SHK-ZRD6~16ms，將10KV8#、10KV9#主母線殘壓90%以上，保證其他無故障支路敏感負載的正常工作。