这回看了以下几本书:
《工厂配电》 OHM新电工技术系列
《电气装置应用(设计)指南 2006》梅兰日兰
《工业与民用配电设计手册(第三版)》
《注册电气工程师 执业资格考试专业考试复习指导书 供配电专业》 中国电力出版社
对发电机母线出线断路器的跳闸时间(起弧时间)与分断能力有如下说法:
说法A
《电气装置应用(设计)指南 2006》 M19页 有如下叙述:
为避免各种不确定的励磁发生,我们会在第一次峰值(根据Xd"算出的电流达到3~5倍In时)出现时使用无延时的Im保护设置使其跳闸。
但是这段文字是在UPS一章,是否对发电机供UPS设备时的特殊要求呢?
说法B
《电气装置应用(设计)指南 2006》 M3页 有如下叙述:
次瞬态阶段 从 出现故障 至 10~20ms ,短路电流 达到6~12In左右的相对高值
瞬态阶段 故障发生后 100~500ms,短路电流 降至 1.5~2In
稳态阶段 故障发生500ms以后,根据发电机的励磁情况,短路电流 可能达到 2~3In
《电气装置应用(设计)指南 2006》 M4页 中:
发电机短路电流计算,取的是 瞬态值,而Ecodial计算的短路电流,取的也是 瞬态电抗。
是否可以这样看:施耐德使用的计算方法,对发电机短路电流的计算,取的是瞬态值,暗示跳闸时间是在瞬态阶段?
说法C
《工厂配电》P62表格2.7:
列出了各种断路器、熔断器分断实验的短路电流取值和计算时刻。
其中,低压断路器有三种规格,不知道和IEC与GB标准如何对应。计算时刻有1/2周期和起弧时间两种,短路电流取值也分三相平均对称短路电流和交流分量有效值两种。
表下的说明说到:低压断路器的完全断开时间在1/2周期内。
高压断路器取起弧时间的三相平均对称短路电流。
说法D
《工厂配电》P75的例子:
这个例子的特别在于计算的不是400V,而是6.6kV。。
从计算取值看,分断电流的计算时刻取的应该是起弧时间,考虑高压的继电保护有延时时间,取了瞬态电抗的值。但短路电流值用的是交流分量有效值,看不出三相平均对称短路电流。
瞬时用的是次瞬态电抗,计算时刻应该是1/2周期,短路电流值用的是交流分量有效值。
这里可以看到:即使起弧时间是在瞬态阶段,也要满足瞬时的冲击短路电流要求。
说法E
《工业与民用配电设计手册(第三版)》P191的例子:
计算取的结果是1/2周期的值,没有说明任何原因,算出来的周期分量、非周期分量和短路冲击电流都没有说明如何运用。
感觉这里是为了计算短路冲击电流,因为无论什么时候跳闸,都需要熬过短路冲击电流。
所以,我不认为这里是暗示了在1/2周期跳闸。
但是,与说法D有同样的含义:要满足瞬时的冲击短路电流要求。
说法E
从实际的应用上看,发电机母线的出线断路器,用的基本上是带有瞬时脱扣的断路器,根据产品的数据,起弧时间在次瞬态阶段。
初步总结:
在选择发电机母线出线断路器时,断路器的额定运行短路分断能力(Ics)、直流系数(要看制造标准)和额定接通接通电流峰值(耐冲击电流能力)很重要。最大冲击电流发生在1/2周期,根据发电机母线处的X/R值情况,与该时刻短路电流交流分量有效值成倍数关系,《工业与民用配电设计手册(第三版)》P191的例子就是详细的计算,大概在2~2.5倍。断路器的额定接通接通电流峰值,根据不同的额定短路容量,也在额定极限分断能力(Icu,断路器Ics=Icu是一种趋势)的2~2.5倍。如果耐冲击电流能力满足,断路器基本可以满足额定运行短路分断能力。
直流系数和耐冲击电流倍数有一定关系,暂时还想不太清楚,不过应该能保证。
所以,用1/2周期的短路电流交流分量有效值来初定发电机母线出线断路器的额定分断能力,然后再用冲击电流来校正一下,是比较稳妥的做法。
对发电机出口的断路器,如果有瞬时脱扣,与发电机母线出线断路器选择方法相同;如果没有瞬时脱扣,由于起弧时间短路电流交流分量有效值明显变小,只需满足1/2周期的冲击电流即可。除非发电机母线处的X/R值很小,导致1/2周期冲击电流与短路电流交流分量有效值(次瞬态短路电流交流分量有效值)的比值为1.5倍左右,否则差别很小。
实际计算时,由于计算时刻用1/2周期,所以应该用发电机的次瞬态参数而不是瞬态参数。在软件计算方面,西门子的SIMARIS
Design使用的就是次瞬态参数,按说明填入即可;施耐德的Ecodial使用的是瞬态参数,不知道填入次瞬态参数会不会有问题。
有一个特例,如果发电机母线处的X/R值很小,1/2周期冲击电流与次瞬态短路电流交流分量有效值的比值为1.5倍左右,而断路器的额定接通接通电流峰值/额定运行短路分断能力为3倍左右(比如CW1-2000),而发电机出口的断路器取消了瞬时脱扣,起弧时刻在瞬态阶段。由于发电机的瞬态电抗一般是次瞬态电抗的2倍,瞬态短路电流交流分量有效值为次瞬态短路电流交流分量有效值的1/2,这种情况下,按瞬态短路短路电流交流分量有效值选择断路器的额定运行短路分断能力是合适的。
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