軌道交通牽引供變電技術(shù)課件：開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇

軌道交通牽引變電所設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇軌道交通牽引供變電技術(shù)第六節(jié)開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇

開(kāi)關(guān)設(shè)備包括斷路器、熔斷器、隔離開(kāi)關(guān)和負(fù)荷開(kāi)關(guān)等電器，因其各自的技術(shù)特性和功能不同，雖然在選擇時(shí)所依據(jù)的條件有些是相同的，但也各有其特點(diǎn)和不同要求，現(xiàn)分別討論如下。一、高壓斷路器的選擇（一）斷路器類型選擇對(duì)于開(kāi)斷負(fù)荷電流和短路電流的高壓斷路器，首先應(yīng)按使用地點(diǎn)環(huán)境、負(fù)荷種類及使用技術(shù)條件選擇斷路器的類型與型號(hào)，即戶內(nèi)或戶外式，軌道交通牽引供變電技術(shù)軌道交通牽引供變電技術(shù)

以及滅弧介質(zhì)的種類。對(duì)10～220kV三相系統(tǒng)，廣泛采用少油式或SF6斷路器（當(dāng)前者不能滿足要求時(shí)），也可采用帶有壓縮空氣裝置的空氣斷路器；交流牽引負(fù)荷側(cè)由于故障跳閘頻繁，從減少運(yùn)行維修工作量考慮，較普遍采用真空斷路器或SF6斷路器；地鐵與輕軌交通牽引（降壓）變電所交流系統(tǒng)，從安全防火和減少維修考慮廣泛采用真空斷路器。（二）斷路器額定電壓、額定電流的選擇斷路器額定電壓、額定電流應(yīng)滿足：式中，、分別為網(wǎng)絡(luò)工作電壓（kV）和斷路器最大長(zhǎng)期負(fù)荷電流（kA）。

（9.63a）軌道交通牽引供變電技術(shù)（三）按斷路電流或斷路器斷流容量選擇高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流或額定斷流容量應(yīng)滿足以下關(guān)系：

（9.63b）式中，為短路后時(shí)間t內(nèi)短路電流有效值（周期分量），對(duì)快速斷路器，?。粸槎搪泛髏秒短路功率，對(duì)快速斷路器，取。為了求得短路電流有效值，必須確定切斷短路的計(jì)算時(shí)間，即從短路發(fā)生到滅弧觸頭分開(kāi)時(shí)為止的全部時(shí)間，它等于斷電保護(hù)動(dòng)作軌道交通牽引供變電技術(shù)時(shí)間和斷路器固有動(dòng)作時(shí)間之和，故。在設(shè)計(jì)牽引變電所和電氣設(shè)備選擇中，由實(shí)際選擇的保護(hù)裝置與斷路器型號(hào)，可得到和的實(shí)際值，但無(wú)此數(shù)據(jù)時(shí)，一般可按下述情況選取。對(duì)快速動(dòng)作的斷路器，??；而對(duì)非快速動(dòng)作的斷路器，取。對(duì)于繼電保護(hù)，應(yīng)按具有最小動(dòng)作時(shí)間的速斷主保護(hù)作為動(dòng)作時(shí)間，即。因此，對(duì)于快速動(dòng)作的斷路器，切斷短路的計(jì)算時(shí)間；對(duì)于非快速動(dòng)作的斷路器。軌道交通牽引供變電技術(shù)當(dāng)發(fā)生短路后，因短路電流的非周期分量已衰減近完畢，此時(shí)短路電流即為短路周期分量電流的有效值，即。按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，國(guó)產(chǎn)高壓斷路器中僅計(jì)入了20%的短路非周期分量電流。因此，當(dāng)時(shí)，則需計(jì)入短路電流的非周期分量，可按短路電流的全電流進(jìn)行驗(yàn)算。裝有自動(dòng)重合閘裝置的斷路器，當(dāng)操作循環(huán)符合廠家規(guī)定時(shí)，其額定開(kāi)斷電流不變。（四）短路關(guān)合電流和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過(guò)程中，觸頭間在未接觸時(shí)即有巨軌道交通牽引供變電技術(shù)大的短路電流通過(guò)（預(yù)擊穿），更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞，且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)，不可避免地在接通后又自動(dòng)跳閘，此時(shí)再次要求能切斷短路電流。因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即一般斷路器額定關(guān)合電流不會(huì)大于額定動(dòng)穩(wěn)定電流，因此，如，則。這說(shuō)明斷路器在短路電動(dòng)力作用下是穩(wěn)定的。

（9.64）軌道交通牽引供變電技術(shù)（五）校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定性短路電流通過(guò)時(shí)斷路器的熱穩(wěn)定性，可由制造廠給出的在時(shí)間t（t分別為4s、5s或10s）內(nèi)允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流來(lái)表征，即在給定時(shí)間t內(nèi)，通過(guò)斷路器時(shí)，其各部分的發(fā)熱溫度不超過(guò)規(guī)定的短時(shí)大容許發(fā)熱溫度。因此，短路電流通過(guò)斷路器時(shí)，其熱穩(wěn)定條件為式中，為制造廠規(guī)定的t秒熱穩(wěn)定電流；為短路電流發(fā)熱效應(yīng)，。

（9.65）軌道交通牽引供變電技術(shù)二、高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器用以切斷過(guò)負(fù)荷電流和短路電流，選擇時(shí)首先應(yīng)考慮裝置的種類與形式，是屋內(nèi)還是屋外使用，對(duì)污穢地區(qū)的屋外式熔斷器，還應(yīng)保證絕緣泄漏比距的要求，以加強(qiáng)絕緣。選擇高壓熔斷器應(yīng)滿足下列條件：（一）按額定電壓選擇（與斷路器意義相同）對(duì)于充有石英砂起限流作用的熔斷器，只在等于其額定電壓的電網(wǎng)中使用，因它要在達(dá)到最大電流之前截?cái)嚯娏?，產(chǎn)生較大過(guò)電壓（2倍及以上）。軌道交通牽引供變電技術(shù)（二）按熔管和熔體額定電流選擇熔斷器額定電流的選擇包括熔管額定電流和熔體額定電流兩者的選擇，并滿足

（9.66）

（9.67）式中，K為可靠系數(shù)，一般取K＝1.1～1.3，考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)或電力電容器組回路時(shí)K＝1.5～2.0；為被保護(hù)網(wǎng)絡(luò)最大長(zhǎng)期工作電流（對(duì)電力電容器回路，則取額定電流）。軌道交通牽引供變電技術(shù)（三）熔斷器開(kāi)斷電流校驗(yàn)開(kāi)斷電流不應(yīng)小于短路沖擊電流或短路起始周期分量電流，即：

或前者適用于無(wú)限流作用的熔斷器的校驗(yàn)，后者適用于有限流作用的熔斷器，可按短路起始周期分量電流有效值進(jìn)行校驗(yàn)。（四）熔斷器選擇性配合的校驗(yàn)為保證網(wǎng)絡(luò)中前后兩級(jí)熔斷器之間或熔斷器與（9.68）軌道交通牽引供變電技術(shù)

線路繼電保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性，應(yīng)進(jìn)行熔體選擇性相互配合的校驗(yàn)?？衫弥圃鞆S提供的各種型號(hào)熔體熔斷時(shí)的安-秒特性曲線，進(jìn)行動(dòng)作電流與時(shí)間相互配合的校驗(yàn)，以保證熔斷器動(dòng)作的選擇性。對(duì)于保護(hù)電壓互感器用的高壓熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量?jī)身?xiàng)進(jìn)行選擇。圖9.18例9.7電路圖軌道交通牽引供變電技術(shù)三、負(fù)荷開(kāi)關(guān)與隔離開(kāi)關(guān)的選擇負(fù)荷開(kāi)關(guān)與隔離開(kāi)關(guān)的選擇校驗(yàn)條件如表9.6所示。負(fù)荷開(kāi)關(guān)只能切斷負(fù)荷電流，應(yīng)用范圍有所限制。屋外隔離開(kāi)關(guān)的類型較多，它對(duì)配電裝置的運(yùn)行和占地面積影響較大，應(yīng)從使用和運(yùn)行等多方面考慮選擇其形式。表9.6負(fù)荷開(kāi)關(guān)、隔離開(kāi)關(guān)的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目

項(xiàng)目名稱額定電壓額定電流開(kāi)斷充電電流短路關(guān)合電流熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定負(fù)荷開(kāi)關(guān)隔離開(kāi)關(guān)——注：、分別為額定開(kāi)斷充電（電容）電流和實(shí)際線路的電容電流（與線路長(zhǎng)度、電壓值有關(guān)）。為等值發(fā)熱時(shí)間，見(jiàn)本章式（9.30）；為產(chǎn)品給定的熱穩(wěn)定時(shí)間。軌道交通牽引供變電技術(shù)【例9.7】選擇牽引變電所110kV出線斷路器，其電路圖如圖9.18所示。已知數(shù)據(jù)如下：110kV母線短路時(shí)，，，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，短路容量，斷路器長(zhǎng)期工作電流。解：按110kV電壓應(yīng)采用屋外式斷路器，從上述已知數(shù)據(jù)確定選用SW4-110型少油式結(jié)構(gòu)。（1）由附錄附表6.1知該型斷路器的固有分閘時(shí)間，故短路電流計(jì)算時(shí)間，則短路電流熱效應(yīng)為軌道交通牽引供變電技術(shù)

（kA2·s）（kA2·s）（kA2·s）

（2）短路時(shí)機(jī)械穩(wěn)定性校驗(yàn)。從已知數(shù)據(jù)，按選擇斷路器的條件，將已知數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果與SW4-110型斷路器的技術(shù)特性列于表9.7，并進(jìn)行比較。比較表9.7中所列數(shù)據(jù)后可知，所選SW4-110型斷路器能滿足正常工作和短路情況下穩(wěn)定性要軌道交通牽引供變電技術(shù)求，可以使用，并另配CD5-XG型電磁操動(dòng)