一种变配电系统高压断路器选择改进方法技术方案

本发明专利技术提供一种变配电系统高压断路器选择改进方法，总结出开断短路电流周期分量与直流分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式。区别于传统的计算方法，分别计算短路电流的周期分量与直流分量，然后再与断路器的开断电流做比较，从而判断断路器的开断电流能否满足要求。利用关系式找出了相对简单且易查找与计算的“时间‑周期分量”的关系，推导出了在配电系统中时间常数的取值范围，给出了计算方法；且通过开断时间比较，从而确定断路器的开断能力。计算过程简单清晰、原始计算数据易于获取，计算结果精确。由于准确度大幅度提高，可以精确的选用性价比高的电气设备。

An improved method for high voltage circuit breaker selection in power distribution system

The invention provides an improved selection method for the high-voltage circuit breaker of the transformer and distribution system, summarizes the relationship between the periodic components of the breaking short circuit current and the DC component, and improves the calculation formula of the breaking capacity of the circuit breaker. Different from the traditional calculation method, the periodic components and DC components of the short-circuit current are calculated respectively, and then compared with the interrupting current of the circuit breaker, so as to determine whether the interruption current of the circuit breaker can meet the requirements. The relationships found relatively simple and easy to search and calculate the time periodic component \, derived from the range of time constants in the distribution system, gives the calculation method; and the break time of the comparison, so as to determine the breaking capacity of circuit breaker. The calculation process is simple and clear, the original calculation data are easy to obtain, and the calculation results are accurate. As the accuracy is greatly improved, the electrical equipment with high performance price ratio can be selected accurately.

【技术实现步骤摘要】
一种变配电系统高压断路器选择改进方法
本专利技术涉中高压配电
，特别涉及一种变配电系统高压断路器选择改进方法。
技术介绍
配电断路器的选择，短路电流的开断能力是一项最为重要的技术指标。目前主要选择方法有如下几种：1、《钢铁企业电力设计手册》中给出的选择方法如下：按断流容量选择配电系统的断路器应满足以下公式的要求：Sdn≥S"或Idn≥I"式中，Sdn―设备的额定断流容量，MVA；S"―故障处的短路容量，MVA；Idn―额定开断电流，kA；I"―故障处的短路电流，kA；2、《工业与民用配电设计手册》第四版中给出的选择方法如下：高压交流断路器的额定开断电流，包括开断短路电流的交流分量方均根值和开断直流分量百分比两部分。当短路电流中直流分量不超过交流分量幅值的20％时，可只按开断短路电流的交流分量均方根值选择断路器；当短路电流中直流分量超过交流分量幅值的20％时，应分别按额定短路开断电流交流分量均方根值和开断直流分量百分比选择。按开断电流的交流分量均方根值选择高压断路器时，宜取断路器实际开断时间(继电保护动作时间与断路器固有分闸时间之和)的短路电流作为选择条件，即满足式以下公式的要求Isc≥Ib式中，Isc―断路器额定短路开断电流交流分量均方根值，kA；Ib―断路器第一对触头开始分离瞬间的短路电流交流分量值，kA。高压断路器额定短路开断电流的直流分量采用对交流分量幅值的百分数表示，可按如下公式计算式中，dc％─高压断路器额定短路开断电流直流分量的百分数；Top─直流分量百分数对应于时间间隔等于断路器首先分闸极的最短分闸时间，ms，可向断路器制造厂索取；τ─时间常数，ms；TN─额定频率的一个半波时间，ms，对于自脱扣断路器应设定为0ms；对于仅由辅助动力脱扣的断路器，当额定频率为50Hz时,TN＝10ms。时间常数τ可按式如下公式计算式中，τ─时间常数，ms；X─系统元件的电抗；R─系统元件的电阻。直流分量的百分数也可以由图1查出。图1中τ1＝45ms为标准时间常数，足以覆盖大多数的实际工况。下列时间常数为与断路器额定电压相关的特殊工况下的时间常数：1)额定电压为40.5kV及以下时τ4＝120ms。2)额定电压为72.5～363kV时τ2＝60ms。3)时间常数τ3＝75ms用于额定电压550kV及以上。例如，断路器的额定开断电流为50kA，但断路器安装地点的短路电流值为50kA，但断路器安装地点的短路电流值仅达能达到30kA，当机构快速动作后致使开断电流中的直流分量达到60％时，直流分量值达到18√2kA，以断路器的额定开断电流50kA核算其直流分量百分数为18√2/50√2＝36％。传统计算方法计算过程复杂，并且其中关于系统中的时间常数Ta的确定，一值没有给出明确的量化计算方法，而是采用估算法或查表法，存在较大的误差。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所述问题，本专利技术提供一种变配电系统高压断路器选择改进方法，通过对西昌冷轧10kV配电系统的短路电流的计算结合继电保护的设置分析，总结出了在以电缆为主要配电线路的电网中，开断短路电流周期分量与直流分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式，区别于传统的计算方法，分别计算短路电流的周期分量与直流分量，然后再与断路器的开断电流做比较，从而判断断路器的开断电流能否满足要求。利用关系式找出了相对简单且易查找与计算的“时间-周期分量”的关系，通过该关系式，至少可以省略计算过程中的3个计算步骤，分别是“直流分量计算、开断电流幅值计算、直流分量百分数计算”。推导出了在配电系统中时间常数的取值范围，给出了计算方法；且通过开断时间比较，从而确定断路器的开断能力。计算过程相对简单清晰、原始计算数据易于获取，故计算结果比较准确。由于准确度大幅度提高，不同于传统估算需要留有较大的裕量，故可以在断路器选型时选用价格相对低廉的设备。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种变配电系统高压断路器选择改进方法，适用于10kV及以下配电系统的断路器选择；在以电缆为主要配电线路的电网中，总结出断路器开断时间与短路电流周期分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式，公式如下：t＝tb+tgu+tr(3)式中：t____断路器的开断时间；tb____主保护装置动作时间；tgu____断路器固有分闸时间；tr____继电保护装置的反应时间，约为0.5周波，10ms；ω____角频率，2πf＝314.16；Ta____时间常数X∑/R∑,X∑：归算至故障点的电抗和；R∑：归算至故障点的电阻和；____计算短路电流；Idn____断路器允许开断电流；公式1可以直接通过短路电流的周期分量与分断时间的关系确定开断电流是否满足要求，避免了复杂的非周期分量计算；对于普通的配电断路器如果同时满足公式1与2，即满足了短路电流的开断要求。对于公式2，一般配电断路器的直流分量的型式试验为20％，以此为约束条件，若选择高直流分量开断能力的变压器，则公式2应做如下改动：式中：dc％____断路器直流分量开断百分数；其余符号意义同公式2。通过变配电系统的电气结构分析，在忽略系统高压侧电阻分量的情况下，得出了时间常数的取值范围，简化了公式1与公式2，可以在缺少资料及可研、初设阶段作为选择断路器开断电流的主要依据，公式如下：0.1≤Ta≤36(5)式中符号含义同公式1-3。通过公式1与公式2的对数函数性质，可知当短路电流符合公式8时，可仅采用公式2校验断路器开断能力；当短路电流符合公式9时，可不考虑直流分量对断路器开断能力的影响；式中符号含义同公式1-3。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，简便快捷、效率高；主要体现在本专利技术区别于传统的计算方法，分别计算短路电流的周期分量与直流分量，然后再与断路器的开断电流做比较，从而判断断路器的开断电流能否满足要求。本专利技术是利用关系式找出了相对简单且易查找与计算的“时间-周期分量”的关系，通过该关系式，至少可以省略计算过程中的3个计算步骤，分别是“直流分量计算、开断电流幅值计算、直流分量百分数计算”。2、本专利技术的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，准确度高，节约成本；相比传统的计算方法，查表法或计算法；传统计算方法中关于系统中的时间常数Ta的确定，一值没有给出明确的量化计算方法，而是采用估算法或查表法，存在较大的误差。本专利技术推导出了在配电系统中时间常数的取值范围，给出了计算方法；且通过开断时间比较，从而确定断路器的开断能力。计算过程相对简单清晰、原始计算数据易于获取，故计算结果比较准确。由于准确度大幅度提高，不同于传统估算需要留有较大的裕量，故可以在断路器选型时选用价格相对低廉的设备。3、本专利技术的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，方案简单，易于实现。附图说明图1为直流分量百分数、时间常数与时间间隔的关系曲线；图2为短路电流波形图；图3为断路器分闸动作时间图；图4为微机继电保护装置的实际动作时间图；图5为X/R计算阻抗图；图6为全厂供配电系统图；图7为k1(总降变电站10kV母线)点短路故障阻抗图；图8为k2(1#连退主电室10kV母线)点短路故障阻抗图；图9为k3(2#连退主电室10kV母线)点短路故障阻抗图；图10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变配电系统高压断路器选择改进方法，适用于10kV及以下配电系统的断路器选择，其特征在于：在以电缆为主要配电线路的电网中，总结出断路器开断时间与短路电流周期分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式，公式如下：

【技术特征摘要】
1.一种变配电系统高压断路器选择改进方法，适用于10kV及以下配电系统的断路器选择，其特征在于：在以电缆为主要配电线路的电网中，总结出断路器开断时间与短路电流周期分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式，公式如下：t＝tb+tgu+tr(3)式中：t-断路器的开断时间；tb-主保护装置动作时间；tgu-断路器固有分闸时间；tr-继电保护装置的反应时间，约为0.5周波，10ms；ω-角频率，2πf＝314.16；Ta-时间常数X∑/R∑,X∑：归算至故障点的电抗和；R∑：归算至故障点的电阻和；I"k-计算短路电流；Idn-断路器允许开断电流；公式1，可以直接通过短路电流的周期分量与分断时间的关系，确定开断电流是否满足要求，避免了复杂的非周期分量计算；对于普通的配电断路器如果同时满足公式1与2，即满足了短路电流的开断要求。2.根据权利要求1所述的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，其特征在于，对于公式2，一般配电断路器的直流分量的型式试验为20％，以此为约束条件，若选择高直流分量开断能力的变压器，则公式2应做如下改动：

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伟，李鹏，巴月娥，许伟，宋刚，季维鸿，高贵军，郑诗源，富钢，滕站，
申请(专利权)人：鞍钢集团工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21