10kV真空接觸器-限流熔斷器組合電器在發(fā)電廠中的應(yīng)用

張光慶

摘 要 目前，國(guó)內(nèi)各大火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)方案中1600kVA及以下容量的變壓器回路、 1200kW及以下容量高壓電動(dòng)機(jī)回路更多采用高壓真空接觸器（Contactor）與熔斷器（Fuse）組合，簡(jiǎn)稱(chēng)“FC開(kāi)關(guān)”，超出此范圍之外則多采用斷路器[1-2]。本文針對(duì)某2×660MW火力發(fā)電機(jī)廠10kV廠用電系統(tǒng)中FC開(kāi)關(guān)的應(yīng)用進(jìn)行介紹，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)案例對(duì)熔斷器的配置方案、保護(hù)定值核算進(jìn)行了分析，這為其他饋線(xiàn)負(fù)荷FC開(kāi)關(guān)選擇及保護(hù)配置提供了經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞 10kV 廠用電系統(tǒng) FC開(kāi)關(guān) 熔斷器配置 保護(hù)配置

中圖分類(lèi)號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2020）02-0027-02

在F-C回路中，高壓真空接觸器作為操作元件，由于其特殊結(jié)構(gòu)，十分適用于大量分閘、合閘操作循環(huán)場(chǎng)合，是頻繁操作的理想電器選擇。作為短路保護(hù)功能元件，高壓限流熔斷器在F-C回路中，當(dāng)電流超額定值足夠時(shí)間時(shí)熔斷器熔化，切斷所接入回路的器件。熔斷器具有良好的速斷保護(hù)特性，且具有開(kāi)斷電流越大，開(kāi)斷時(shí)間越短的顯著特征[3-4]。另外高壓真空接觸器及限流熔斷器組合回路較斷路器占地面積小、費(fèi)用低在發(fā)電廠的高壓廠用電系統(tǒng)中得到廣泛使用。

1 原理介紹

1.1 真空接觸器動(dòng)作原理

真空接觸器通常是由絕緣隔電框架、金屬底座、傳動(dòng)拐臂、電磁系統(tǒng)、輔助開(kāi)關(guān)和真空泡等部件組成。當(dāng)電磁線(xiàn)圈通過(guò)控制電壓時(shí)，銜鐵帶動(dòng)拐臂轉(zhuǎn)動(dòng)使真空泡內(nèi)主觸頭接通，電磁線(xiàn)圈斷電后，因分閘彈簧作用，促使主觸頭分?jǐn)唷?/p>

真空泡是以上封蓋、下封蓋、金屬波紋管以及陶瓷管等組成，該真空泡外殼使用瓷絕緣材料制成波紋式的瓷管，具有爬電距離大、機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱以及耐沖擊的顯著特點(diǎn)。真空泡內(nèi)封裝一對(duì)動(dòng)靜觸頭，其材料采用耐磨且低截流值材料制作而成，這樣在符合開(kāi)斷性能的情況下，減小開(kāi)斷過(guò)程中因截流引發(fā)的過(guò)電壓，提高了真空泡的使用電壽命。當(dāng)金屬波紋管軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，則帶動(dòng)動(dòng)觸頭做分合閘動(dòng)作。

真空接觸器用滅弧室和斷路器用滅弧室相比較而言具有載流水平低、觸頭抗磨損、電壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此適用于（6-10）kV頻繁操作負(fù)載。

1.2 限流熔斷器動(dòng)作原理

高壓限流熔斷器在F-C回路中，作為短路保護(hù)功能元件，在電流超過(guò)額定值一定時(shí)間時(shí)，會(huì)通過(guò)熔化熔體，開(kāi)斷電流切斷所接入回路的器件。熔斷器具有速斷保護(hù)特性，且開(kāi)斷電流越大，開(kāi)斷時(shí)間越短。

限流熔斷器的主要參數(shù)有額定電壓、額定電流、額定開(kāi)斷電流等。限流熔斷器額定電壓按相應(yīng)系統(tǒng)額定電壓選擇，不宜降低電壓使用。熔斷器額定電流選擇需要考慮回路的正常和可能過(guò)載電流、電動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)現(xiàn)象及與其它保護(hù)裝置配合關(guān)系等因素。

F-C回路中，高壓限流熔斷器作為后備熔斷器，對(duì)回路正常和可能過(guò)載的電流來(lái)講為后備保護(hù)，即在回路電流等于或者小于真空接觸器額定開(kāi)斷電流時(shí)，應(yīng)該由綜合保護(hù)裝置動(dòng)作由接觸器切斷電流;在回路電流大于綜合保護(hù)裝置整定電流或真空接觸器拒動(dòng)時(shí)，才能使熔斷器動(dòng)作。

2 10kV真空接觸器-高壓限流熔斷器應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)概述

某火力發(fā)電機(jī)組首期2×660MW國(guó)產(chǎn)超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，兩臺(tái)機(jī)組采用發(fā)電機(jī)-變壓器組單元接線(xiàn)，經(jīng)主變升壓后接入廠內(nèi)500kV升壓站。每臺(tái)機(jī)組發(fā)電機(jī)出口T接一臺(tái)63/38-38MVA的分裂結(jié)構(gòu)高壓廠用變壓器。廠用電采用10kV電壓等級(jí)，開(kāi)關(guān)及保護(hù)裝置均為廈門(mén)ABB開(kāi)關(guān)有限公司產(chǎn)品。

2.2 10kV真空接觸器-高壓限流熔斷器介紹

（1）10kV廠用電系統(tǒng)中饋線(xiàn)負(fù)荷1120kW及以下容量的電動(dòng)機(jī)、1600kVA及以下容量的干式變壓器采用“F+C”回路開(kāi)關(guān)柜供電，接觸器型號(hào)VSC/P12 DCO 額定電流400A，額定電壓12kV，額定短路開(kāi)斷電流40kA;

（2）10kV母線(xiàn)的額定熱穩(wěn)定電流40kA/4s，額定動(dòng)穩(wěn)定電流100kA;

（3）10kV保護(hù)裝置采用ABB REM615、REF615系列產(chǎn)品;

（4）高壓熔斷器配置情況如表1所示。高壓熔斷器按真空接觸器80%短路開(kāi)斷能力（3200A）校核熔斷器熔斷時(shí)間，當(dāng)回路電流達(dá)到3200A時(shí)，各類(lèi)型熔斷器熔斷時(shí)間均不超過(guò)0.02s。該火力發(fā)電廠10kV保護(hù)裝置不具備大電流閉鎖功能，為確保設(shè)備短路出現(xiàn)大電流時(shí)熔斷器可靠先于接觸器動(dòng)作，參照《DL/T1502-2016廠用電繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》第7.3條高壓廠用電動(dòng)機(jī)保護(hù)整定計(jì)算電流速斷保護(hù)整定原則，對(duì)電流速斷保護(hù)設(shè)置了0.3s延時(shí)。

2.3 實(shí)例分析

脫硫漿液循環(huán)泵E電動(dòng)機(jī)額定容量1120kW，額定電壓10000V，額定電流75.1A，生產(chǎn)廠家是上海電氣集團(tuán)上海電機(jī)廠有限公司，該電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流約為額定電流的7倍，啟動(dòng)時(shí)間15s，每小時(shí)動(dòng)作次數(shù)2次。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流計(jì)算如下：

根據(jù)熔斷器選擇曲線(xiàn)確定熔斷器額定電流范圍200A，與就地熔斷器選型參數(shù)相符?；芈冯娏鬟_(dá)到3200A時(shí)，該熔斷器熔斷時(shí)間0.02s。保護(hù)裝置中速斷電流高定值動(dòng)作時(shí)間整定為0.04s，滿(mǎn)足在大電流發(fā)生初期，保護(hù)裝置閉鎖出口，熔斷器動(dòng)作斷開(kāi)故障回路，保護(hù)真空接觸器。

3 注意事項(xiàng)

（1）高壓限制熔斷器的配置合理性將決定FC回路運(yùn)行的可靠性，因此要充分根據(jù)負(fù)載額定電流、啟動(dòng)時(shí)間、周期時(shí)間內(nèi)的啟動(dòng)次數(shù)等參數(shù)并根據(jù)廠家設(shè)備說(shuō)明書(shū)配置選型原則校核高壓限制熔斷器的選型配置。

（2）真空接觸器安裝熔斷器時(shí)，要注意熔斷器的安裝方向，要確保撞針與接觸器的機(jī)械配合正確，在任何一相熔斷器熔斷后保證接觸器可靠分閘，或當(dāng)缺少任何一相熔斷器時(shí)禁止合閘。針對(duì)項(xiàng)需要通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)檢查安裝正確性。

（3）當(dāng)回路電流等于或小于真空接觸器額定開(kāi)斷電流時(shí)，應(yīng)由保護(hù)裝置動(dòng)作控制接觸器分閘切斷電流;當(dāng)回路電流大于保護(hù)裝置整定電流或真空接觸器拒動(dòng)時(shí)，才能由熔斷器動(dòng)作來(lái)切除故障回路。

（4）很多國(guó)產(chǎn)保護(hù)裝置均設(shè)置了接觸器閉鎖電流值，此電流值根據(jù)接觸器允許分?jǐn)嚯娏髡?，?dāng)回路電流超過(guò)此閉鎖電流時(shí)，閉鎖保護(hù)裝置出口，此時(shí)通過(guò)熔斷器分?jǐn)喙收想娏?，?dāng)電流低于閉鎖電流時(shí)，接觸器才動(dòng)作于跳閘。

（5）對(duì)于不具備設(shè)置閉鎖電流的綜保裝置，需要通過(guò)驗(yàn)算接觸器的允許分?jǐn)嚯娏髦祵?duì)應(yīng)熔斷器的實(shí)際熔斷時(shí)間，并通過(guò)綜保裝置設(shè)置延時(shí)，來(lái)實(shí)現(xiàn)大電流時(shí)熔斷器的正確動(dòng)作。對(duì)于此點(diǎn)，《DL/T1502-2016廠用電繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》第7.3條已有明確要求。

4 結(jié)語(yǔ)

高壓熔斷器-高壓限流熔斷器在火力發(fā)電廠中已廣泛使用，但與斷路器相比需要關(guān)注的技術(shù)問(wèn)題更多，因此需要了解接觸器、熔斷器的技術(shù)特性，并結(jié)合合理的保護(hù)整定，才能確保真空接觸器-高壓限流熔斷器的正常運(yùn)行及動(dòng)作。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊崢.高壓真空接觸器-限流熔斷器組合電器在發(fā)電廠中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代冶金，2015，43（02）：67-70.

[2] 沈興元.高壓真空接觸器-高壓限流熔斷器組合電器在發(fā)電廠中的應(yīng)用[J].電力設(shè)備，2006（02）：72-75.

[3] 康奕.高壓真空接觸器與限流熔斷器組合電器的研究[D].西安工程大學(xué)，2012.

[4] 馮建興.真空接觸器-熔斷器組合電器的應(yīng)用[J].電氣制造， 2007（06）：62-65.

淮北申皖發(fā)電有限公司，安徽 淮北