高压熔断器加真空接触器回路设计导则(送审稿).doc
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1、中国电力工程顾问集团公司技术标准Technical standard of China Power Engineering Consulting (Group) Corporation Q/ DG2-D03-2005高压熔断器加真空接触器回路设计导则Technical Guide for Designing of High Voltage Fuse and Vacuum Contactor Circuit200X-XX-XX发布 200X-XX-XX 实施中国电力工程顾问集团公司 发 布高压熔断器加真空接触器回路设计技术导则 Q/ DG2-D03-2005中国电力工程顾问集团公司技术标准 本文
2、件的知识产权为中国电力工程顾问集团公司所有,任何单位或个人未经许可不得复制和使用,违者将被追究法律责任!20目 次前 言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14一般规定35真空接触器的选择36高压熔断器的选择47电流互感器的选择68过电压保护69继电保护的配置及整定610控制、信号和测量回路811电缆热稳定截面的选择812布置安装8附录A(资料性附录)10附录B(资料性附录)13附录C(资料性附录)16附录D(资料性附录)18附录E(资料性附录)19附录E(资料性附录)21前 言高压熔断器加真空接触器回路(以下简称F-C回路)由于其可靠的技术性能及具有节省占地、节约投资等优点,已在国内火
3、力发电厂中得到了广泛的应用。目前国内的制造厂已能生产电压等级310kV、开断电流31.550kA全系列产品,并在工程项目中广泛采用。在设计上,火力发电厂厂用电设计技术规定对F-C回路明确可以使用,但未给出具体的选择规定,国内也没有相关的设计规程,在工程设计中急需能够指导和规范F-C回路设计的技术规定,因此,电力工程顾问集团公司组织编写本企业标准:高压熔断器加真空接触器回路设计导则,指导集团公司内部厂用F-C回路的选型设计工作。本标准由中国电力工程顾问集团公司科学技术委员会提出并组织审查。本标准由中国电力顾问集团公司技术管理部负责解释。本标准起草单位:中国电力工程顾问集团东北电力设计院。本标准主
4、要起草人:王喆、李岩山、狄莹、顾学宏、魏显安等。高压熔断器加真空接触器回路设计导则1 范围本标准作为选择高压熔断器加真空接触器回路(以下简称F-C回路)设备参数及规范的设计导则。适用于火力发电厂新建或扩建工程310kV厂用电系统F-C回路的设计。涉外工程、其他行业用电工程可参照使用本标准。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款,凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改或修订均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。DL/T 5222 导体和电器选择设计技术规定DL/T 5153 火力发电厂厂用电设计技术规定GB15166.
5、2 交流高压熔断器限流式熔断器GB15166.5 用于电动机回路的高压熔断器的熔断件选用导则GB15166.6 用于变压器回路的高压熔断器的熔断件选用导则GB/T 14808 交流高压接触器和基于接触器的电动机起动器DL/T5136 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T 593 高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求GB/T 2900电工术语GB156 标准电压3 术语和定义3.1 高压熔断器加真空接触器回路(F-C回路)指采用高压限流熔断器和真空接触器组合来保护和操作电动机、变压器等用电设备的电气设备组合(简称F-C回路)。在F-C回路中真空接触器作为保护和操作电器,当回路电流小
6、于真空接触器和高压限流熔断器保护交接点电流时保护和操作功能通过真空接触器实现;高压熔断器作为保护电器,当回路电流大于真空接触器和高压限流熔断器保护交接点电流时由高压熔断器熔断。3.2 熔断器熔断器指当电流超过给定值一定时间后,通过一根或多根经过专门设计和匹配的熔体的熔化来开断电流并断开回路的一种开关装置。熔断器包含构成完整装置的所有部件,一般由熔体、绝缘外壳、触头帽和撞击器等组成。F-C回路中的高压熔断器指作为后备熔断器使用的高压限流熔断器。是在规定的电流范围内且在它的动作期间和动作结束之前,将电流限制到远低于预期电流峰值的熔断器,其作为保护功能元件,应具有速断保护特性好,且开断电流越大,开断
7、时间越短的特性。3.3 真空接触器主触头在高真空室内,能关合、承载及开断正常电流及规定的过载电流的机械开关装置。3.4 预期电流 即熔断器以阻抗可以忽略的导体代替时,回路中将要流过的电流,按规定是指交流分量有效值。工程中最大预期电流可取计算的厂用电系统母线处短路电流水平对应的电流。3.5 熔断器的时间电流特性曲线在规定的动作条件下,给出的将时间作为预期电流的函数的曲线。指以熔断器的预期电流和弧前时间(也称熔化时间,也有的制造厂采用动作时间)为横、纵坐标的表征熔断器特性的曲线,一般表示在双对数坐标纸上。弧前时间电流特性曲线以平均值表示,电流的允许偏差为20%,时间范围为0.01s至600s及以上
8、。当最小开断电流所对应的弧前时间小于600s时,用虚线引伸到600s,大于600s时应按实际时间(1h或1h以上)给出,曲线图见附录D中时间电流特性。为避免阻碍新型熔断器的未来发展,熔断器时间电流特性曲线至今没有标准化,也没有引证,因此不同制造厂的熔断器的时间电流特性曲线可能会存在差异。3.6 熔断器的截止电流特性曲线也称为切断电流特性或允许通过电流特性,其横坐标是预期电流,纵坐标为允许通过电流峰值,表示的是熔断器的限流特性。即由于熔体元件迅速熔化和灭弧,回路中的预期电流在未达到峰值以前即被切断而产生的限流作用。曲线图见附录D中限流特性。截止电流特性曲线也没有标准化,因此不同制造厂的熔断器特性
9、曲线可能会存在差异,工程中在校验导体和电器动稳定时应注意。3.7 熔断器的电流焦耳积分电流焦耳积分是电流瞬时值的平方在某一时间段上的积分,标志熔断器在熔断过程中通过并传递给被保护回路的能量。制造厂应提供短路电流的弧前焦耳积分最低值和动作焦耳积分最高值。弧前焦耳积分是指在熔断器一相中,熔体从短路电流开始到熔化期间的焦耳积分值,它只与熔体的材料和几何尺寸有关。动作焦耳积分由短路电流燃弧期间的电流确定,它与开断相角、电源电压和短路电流大小、熔体的几何尺寸、熔断器外壳以及填料等有关。熔断器弧前焦耳积分和动作焦耳积分曲线见附录D中I2t曲线,由于电流较大时弧前焦耳积分和动作焦耳积分才开始有显著不同,因此
10、只是在电流较大、弧前时间较短时才开始绘制最大动作焦耳积分。熔断器的电流焦耳积分特性曲线也没有标准化,因此不同制造厂的熔断器的特性曲线可能会存在差异,工程中在校验导体和电器热稳定时应注意。4 一般规定4.1 F-C回路的设计应满足机组安全和经济运行的需要,并应做到技术先进、设备落实、经济合理。4.2 F-C回路的适用范围4.2.1 F-C回路适用于额定电压为310kV,三相短路电流水平为31.550kA的火力发电厂、燃汽蒸汽联合循环电厂的高压厂用电系统作为高压电动机和低压厂用变压器的保护和操作设备。4.2.2 当高压厂用母线三相短路电流水平在31.5kA以下时,是否采用F-C回路应经技术经济比较
11、确定,当技术经济合理时,可以采用F-C回路。4.2.3 对发电厂内容量满足F-C回路供电要求且操作比较频繁的用电负荷推荐采用F-C回路。4.2.4 对发电厂内的单台I类电动机不宜采用F-C回路。4.2.5架空线路、电容负载回路不宜采用F-C回路。4.3 采用F-C回路供电的负荷容量上限4.3.1 采用F-C回路供电的电动机和变压器的最大容量根据本标准提供的F-C回路设备选择方法确定。当高压厂用电系统额定电压为6kV时,可原则确定容量为1250kW及以下的电动机和1600kVA及以下的低压厂用变压器宜选用F-C回路供电,并根据工程中采用的具体设备规范进行核算和调整。4.3.2 当高压厂用电系统额
12、定电压为3kV或10kV时,采用F-C回路供电的电动机和变压器的最大容量可按其额定电流与6kV系统确定的1250kW电动机和1600kVA低压厂用变压器的额定电流相等来原则确定,再根据工程中采用的具体设备规范进行核算和调整。同时最大容量的确定还应满足4.3.3的要求。4.3.3 火力发电厂中2000kW及以上电动机和2000kVA及以上变压器不宜采用F-C回路供电。4.4 F-C回路接线中高压熔断器应位于电源侧,真空接触器位于负荷侧。4.5 地震基本烈度超过7度的地区,F-C回路柜的设计应按有关规程规定采取抗震措施。4.6 海拔超过1000米的地区,应选用适用于该海拔高度的F-C回路柜,其外绝
13、缘的冲击和工频试验电压应符合高压电气设备绝缘试验电压的有关规定。4.7 在有爆炸危险的场所采用F-C回路必须与制造厂协商。5 真空接触器的选择5.1 真空接触器应具有很高的可靠性,能频繁操作,在使用中不应出现误分、误合和拒分、拒和。5.2 真空接触器的额定电压应与厂用电系统的额定电压相匹配。5.3电动机回路真空接触器的等级和型式,应按电动机的容量和工作方式选择。5.4变压器回路真空接触器的额定电流应按大于变压器持续过负荷电流选择。5.5真空接触器应能承受和关合限流熔断器的切断电流。其动稳定电流应按不小于熔断器的最大限流电流峰值选择,其热稳定电流应按能耐受熔断器的开断能量及其本身的开断能量选择。
14、5.6真空接触器应具有优良的开断小感性电流的能力,以完成电动机和变压器的空载操作。5.7真空接触器应具有可靠的机械锁扣装置。5.8真空接触器应具有动作计数器和分合位置指示功能。5.9真空接触器其它技术参数和附件的选择可参照相同用途的真空断路器的技术要求。6 高压熔断器的选择6.1 高压熔断器选择的一般条件。6.1.1 用于F-C回路的熔断器应根据被保护设备的特性选择专用的高压限流型熔断器。6.1.2 高压限流熔断器的额定电压应按系统最高运行电压选择。当发电厂高压厂用电系统额定电压为3kV、6kV和10kV时,选用的高压限流熔断器的额定电压应分别为3.6kV、7.2kV和12kV。为避免熔断器熔
15、断时产生的过电压超过系统过电压允许值,限流熔断器不宜降压使用。6.1.3 F-C回路中高压限流熔断器不宜并联使用。6.1.4熔断器的额定开断电流应大于回路中可能出现的最大预期短路电流周期分量有效值。6.1.5 熔断器额定电流的选择一般应考虑以下因素:6.1.5.1 熔断器熔管的额定电流应大于或等于熔体的额定电流。熔体的额定电流应按高压熔断器的保护熔断特性选择。6.1.5.2 熔断器熔管的额定电流通常高于正常使用电流,熔断器要能安全的通过回路正常和可能过载电流(包括持续谐波电流)。推荐选择的建议一般由制造厂提供。6.1.5.3 由于事故切换产生的过负荷及回路关合过程中的暂态电流要在熔断器的短时容
16、许特性以下。6.1.5.4 熔断器应能承受反复变动的负荷,并留有足够的裕度。6.1.5.5 熔断器的特性要与其他保护装置及回路的设备相配合:a) 熔断器的开断特性及限流特性(通过电流的峰值及开断能量)要比被保护设备的短时容许值低。b) 电源侧断路器保护继电器的动作特性要在熔断器的时间-电流特性的右侧,负荷侧设备的保护继电器的动作特性要在熔断器的短时容许特性左侧。c)在满足可靠性和下一段保护选择性的前提下,当在本段保护范围内发生短路时,应能在最短时间内切除故障,以防止熔断时间过长而加剧被保护电气的损坏。d)在弧前时间(即在实际熔断器刚好熔化之前)内,应能耐受低于最小开断电流的电流,而对自身无热损
17、伤或它的周围环境无影响。e)在电流低于熔断器最小开断电流时,熔断器无损伤的电弧耐受时间应长于联用的真空接触器脱扣时间。6.1.6 环境温度高于+40时,应对高压限流熔断器的特性进行校验。6.1.7 当将熔断器装在封闭柜体内使用时,应按制造厂的产品说明降低额定电流使用,一般情况下可取0.9的降容系数。6.1.8 熔断器应带有撞击器或其他熔断指示联动装置;在F-C回路中,当熔断器分相或全相熔断时应能联动跳开真空接触器,且要求有较高的可靠性。6.1.9 在选择熔断器的型式时,还应考虑最省的投资,最小的占有空间和最低的维护量。6.2 电动机回路高压熔断器的选择原则。6.2.1 熔断器应能安全通过电动机
18、的容许过负荷电流。6.2.2 电动机的启动电流应不损伤熔断器。6.2.3 电动机在频繁的投入、开断或反转时,其反复变化的电流应不损伤熔断器。6.2.4 熔断器应与本回路的真空接触器相配合,配合的条件如下:6.2.4.1 电动机的连续运转电流应小于熔断器的额定电流。6.2.4.2 真空接触器的额定开断电流应大于保护继电器的最小特性与熔断器的全开断特性的交点电流。6.2.4.3 熔断器最小开断电流以下的电流应由真空接触器断开。6.2.4.4 电动机的堵转电流应在真空接触器的开断电流以内,熔断器不应开断。6.2.4.5 启动电流或突然投入电流的时间特性应在保护继电器的最小动作特性以下,以免真空接触器
19、误动作。6.2.4.6 真空接触器应能耐受熔断器的最大限流电流峰值,在热稳定方面应能耐受开断能量。6.2.5 电动机回路限流熔断器额定电流的选择,可参照附录A。6.3 变压器回路高压熔断器的选择原则6.3.1 熔断器应能承受变压器的容许过负荷电流及低压侧电动机成组启动所产生的过电流。6.3.2 变压器突然投入时的励磁涌流不应损伤熔断器,变压器的励磁涌流通过熔断器产生的热效应一般可按10到12倍的变压器满载电流持续0.1秒来计算,必要时可按2025倍的变压器满载电流持续0.01秒来校验。6.3.3变压器高压侧发生短路故障时短路保护由限流熔断器完成。变压器低压侧或变压器内部发生故障时将根据故障电流
20、的大小分别由限流熔断器或真空接触器动作。6.3.4 熔断器应与本回路的真空接触器相配合,配合的条件如下:6.3.4.1 变压器的满载电流应小于熔断器的额定电流。6.3.4.2 真空接触器的额定开断电流应大于保护继电器的最小特性与熔断器的全开断特性的交点电流。6.3.4.3 熔断器最小开断电流以下的电流应由真空接触器断开。6.3.4.4当变压器低压侧或变压器内部发生故障由真空接触器动作时,熔断器宜能对变压器低压侧的短路故障进行保护,熔断器的最小开断电流宜低于预期短路电流。6.3.5变压器回路限流熔断器额定电流的选择,可参照附录B。7 电流互感器的选择7.1 电流互感器的选择应符合DL/T 522
21、2-2005导体和电器选择设计技术规定和DL/T5136-2001火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程的技术要求。7.2 电流互感器在动稳定方面,应能耐受熔断器的最大限流电流峰值,在热稳定方面应能耐受熔断器或真空接触器的开断能量。8 过电压保护8.1 F-C回路应采取措施限制过电压的幅值和陡度,以免造成设备损坏。8.2 F-C回路可采用氧化锌阀片类过电压保护器或(和)阻容过电压吸收器作为过电压保护装置,限制过电压并保护设备绝缘。8.3 F-C回路过电压保护装置通常布置在F-C回路柜内;如果过电压保护装置不能满足保护设备绝缘的需要,则需要调整过电压保护装置的布置位置。为方便进行设备绝缘试验,过
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