斷路器設(shè)計全文(5篇)

摘要：蒲石河抽水蓄能電站是我國東北地區(qū)第一座大型純抽水蓄能電站，安裝4臺單機(jī)容量為30萬kW的發(fā)電機(jī)組，于2012年底全部投產(chǎn)發(fā)電并與東北電網(wǎng)并網(wǎng)。在機(jī)組發(fā)電、電壓及SFC設(shè)備安裝過程中嚴(yán)格遵守各種規(guī)范，結(jié)合實際科學(xué)施工，使設(shè)備安裝質(zhì)量的優(yōu)良率達(dá)到100％。本文對蒲石河抽水蓄能電站機(jī)組發(fā)電、電壓及SFC設(shè)備施工程序、安裝要求、施工工藝等進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，以期為其他抽水蓄能電站機(jī)組發(fā)電、電壓及SFC設(shè)備的安裝提供參考。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站；發(fā)電設(shè)備；SFC設(shè)備；施工工藝；安裝要求蒲石河抽水蓄能電站是我國東北地區(qū)第一座大型純抽水蓄能電站，安裝4臺單機(jī)容量為30萬kW的發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量120萬kW，于2012年底全部投產(chǎn)發(fā)電并與東北電網(wǎng)并網(wǎng)，擔(dān)負(fù)調(diào)峰填谷、調(diào)頻、事故備用任務(wù)［1］。本文著重介紹了蒲石河抽水蓄能電站機(jī)組發(fā)電、電壓及SFC設(shè)備安裝施工程序、安裝要求、施工工藝等，以期為其他抽水蓄能電站發(fā)電設(shè)備的安裝提供參考。

1設(shè)備安裝內(nèi)容及工序

機(jī)組發(fā)電電壓及SFC設(shè)備安裝內(nèi)容包括：靜止變頻啟動裝置和離相封閉主母線、離相封閉分支母線、離相封閉啟動母線、發(fā)電機(jī)斷路器、電制動斷路器、廠用變斷路器、SFC斷路器、勵磁變壓器、廠用變壓器，接地開關(guān)、換相隔離開關(guān)、啟動隔離開關(guān)、啟動母線隔離開關(guān)、發(fā)電機(jī)中性點隔離開關(guān)，接地電阻、接地變壓器，限流電抗器、輸出電抗器，避雷器、電壓互感器、電流互感器以及電力電纜等。這些設(shè)備主要布置在廠房的母線洞、母線豎井、主變洞、SFC高壓室、SFC變頻室、SFC電抗器室內(nèi)。設(shè)備安裝施工工序：施工準(zhǔn)備→離相封閉母線構(gòu)架安裝→設(shè)備基礎(chǔ)制作安裝→電流互感器檢查試驗→離相封閉母線吊裝就位、調(diào)整→電流互感器安裝→封閉母線導(dǎo)體和外殼焊接→勵磁變壓器安裝→發(fā)電機(jī)斷路器安裝→換相隔離開關(guān)安裝→電制動斷路器安裝→電壓互感器柜和避雷器柜安裝→起動母線隔離開關(guān)安裝→限流電抗器、輸出電抗器安裝→SFC斷路器安裝→廠用變壓器安裝→廠變斷路器安裝→中性點設(shè)備柜安裝→靜止變頻啟動裝置安裝→熱風(fēng)保養(yǎng)裝置安裝→設(shè)備電氣試驗和封閉母線耐壓試驗→封母與設(shè)備連接。

2施工準(zhǔn)備

2．1場地和工具準(zhǔn)備

制作清洗母線洞時支撐母線洞的馬凳3副，在每個樓層用包裝板制作工作平臺2個；清理施工場地，使場地干凈清潔；在母線洞7．50m高程和13．20m高程選擇合適的房間或用包裝板搭設(shè)簡易工具房，存放施工中所需的工器具、材料和設(shè)備部件，準(zhǔn)備好施工中所需的工器具、材料。

摘要：隨著光伏電站大量建成投運(yùn)，電站的運(yùn)營管理安全風(fēng)險日益突出。由于光伏直流發(fā)電系統(tǒng)電壓高，保護(hù)配置不完善，一旦發(fā)生短路故障，極易造成設(shè)備拉弧燒毀，從而導(dǎo)致設(shè)備起火。本文從并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)保護(hù)配置的角度分析直流側(cè)發(fā)生短路時各級保護(hù)動作情況，并對這一情況提出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：光伏直流發(fā)電系統(tǒng)；保護(hù)配置；改進(jìn)措施

太陽能作為清潔、可再生能源得到世界各國的高度重視，光伏發(fā)電系統(tǒng)得到了大規(guī)模的推廣和應(yīng)用，光伏產(chǎn)業(yè)作為世界高度關(guān)注的新興能源產(chǎn)業(yè)，近年來，發(fā)展非常迅猛。與此同時，光伏電站暴露出的各種安全問題帶給光伏行業(yè)越來越多的擔(dān)憂。對于大型并網(wǎng)型光伏電站來說，太陽能電池組件、匯流箱、直流電纜等設(shè)備數(shù)量多、分布廣、運(yùn)行環(huán)境惡劣，隱患難以察覺，最容易出現(xiàn)直流側(cè)電氣短路故障，如果沒有可靠的電氣保護(hù)，一旦發(fā)生短路故障，小則造成單個設(shè)備燒毀，大則造成大面積起火。本文著重對直流側(cè)發(fā)生短路時各級保護(hù)動作情況進(jìn)行分析，并對當(dāng)前直流側(cè)保護(hù)配置提出改進(jìn)措施。

1光伏直流發(fā)電系統(tǒng)原理

太陽電池組件是通過光伏效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔艿牟考枪夥娬镜暮诵牟考?。太陽電池組件通過合理的連接，形成電站所需的太陽電池方陣，并與逆變器構(gòu)成直流發(fā)電單元，大型光伏并網(wǎng)電站是由很多光伏發(fā)電單元系統(tǒng)疊加而成的，每個發(fā)電單元1MWp。直流發(fā)電系統(tǒng)系指太陽電池方陣到逆變器直流側(cè)的電氣系統(tǒng)，包括太陽電池組件、匯流箱、直流配電柜及逆變器。

2直流發(fā)電系統(tǒng)保護(hù)配置

以我公司光伏電站為例，每1MWp方陣有180個組串，每個組串有22塊多晶硅電池板，每個匯流箱（圖2）同時接入16路光伏組串，每路輸入回路配有高壓直流熔絲進(jìn)行保護(hù)，其耐壓值為DC1000V，額定電流為15A,直流輸出母線端配有200A的直流斷路器。每個直流防雷配電柜有8路匯流箱輸入端口，直流輸入母線端配有200A的光伏專用直流斷路器。具體配置參數(shù)如表1。

1.常用備投方案

國內(nèi)現(xiàn)有的備投型式大致可分為三種：①傳統(tǒng)繼電器型式，雖價格便宜，但備投裝置體積大，開關(guān)動作慢，接線復(fù)雜，觸電易損壞，靈活性較差，現(xiàn)今已經(jīng)很少使用；②微機(jī)型備投裝置，其特點是有完善的故障邏輯判別和可靠的故障響應(yīng)，維護(hù)方便；僅適用于內(nèi)部邏輯預(yù)置的模式，用于典型廠用電接線；③可編程控制器控制（PLC）備投裝置，PLC備投裝置具有通用性強(qiáng)，靈活性好，接線簡單，易擴(kuò)展，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，定時準(zhǔn)確等優(yōu)點。本站10.5kV三段母線及0.4kV自用廠用電四段母線備投均采用PLC備投裝置。但此方案中，PLC裝置本身不具有繼電保護(hù)功能，需要另配母線、進(jìn)線及母聯(lián)的微機(jī)保護(hù)裝置。

1.1概述

10.5kV廠用電分三段母線供電，分別定義為為I、II、III段，兩兩之間設(shè)有母聯(lián)斷路器，進(jìn)線共四條。參與備投控制的斷路器有21QF，22QF，61QF，413QF，432QF，412QF。6QF為常閉狀態(tài)，不參加備投操作。PLC可根據(jù)母線及斷路器輸入的不同的狀態(tài)，通過內(nèi)部程序的邏輯判斷，發(fā)出執(zhí)行命令，動作相關(guān)斷路器，實現(xiàn)廠用電的備投功能。其內(nèi)部程序可根據(jù)不同工況進(jìn)行修改。

1.2備投動作分析

動作原則a.正常情況下I，II段母線互為備投，PLC判斷I，II段母線任一段有電情況下，不啟動III段備投；只有判斷I,II段母線均失電，才b.為了簡化在“母線檢修”情況下的程序并保證運(yùn)行安全，三個聯(lián)絡(luò)開關(guān)均設(shè)允許/禁止合閘限制位（置“1”為允許合閘；置“0”為禁止合閘）；三段母線各設(shè)檢修狀態(tài)位（置“1”為檢修狀態(tài)）。限制位及狀態(tài)位信號均輸入PLC。c.此動作原則并非通用原則，而是根據(jù)電站的運(yùn)行特點，為了更方便、安全的完成供電任務(wù)而制定，僅適用于本電站高壓廠用電的設(shè)計，必要時可進(jìn)行修改。幾種工況的動作說明工況1、I段（或II段）母線失電，另兩條母線正常運(yùn)行a.當(dāng)PLC檢測出I段（或II段）母線失壓無流，且II段（或I段）母線有壓時，根據(jù)（1）項中原則a，PLC發(fā)出命令分I段（或II段）母線進(jìn)線斷路器21QF（或22QF），合I，II段母聯(lián)斷路器412QF；b.在a過程中，如故障范圍擴(kuò)大，PLC檢測I，II段均失壓無流且III段母線有壓時，PLC發(fā)出命令分兩段進(jìn)線斷路器21QF和22QF及I，II段母聯(lián)斷路器412QF，合I，III段母聯(lián)斷路器413QF和II，III段母聯(lián)斷路器432QF。工況2、I，II段母線同時失電，III段母線正常運(yùn)行a.當(dāng)PLC檢測I段和II段母線同時失壓無流，且III段母線有壓，PLC發(fā)令分進(jìn)線斷路器21QF，22QF，分I，II段母聯(lián)斷路器412QF，合I，III段母聯(lián)斷路器413QF和II，III段母聯(lián)斷路器432QF。b.在a過程中，如故障范圍擴(kuò)大，PLC檢測I，II，III段母線均失壓無流時，進(jìn)入“黑啟動”準(zhǔn)備狀態(tài)，同時通過通訊接口向0.4kV廠用電PLC發(fā)出進(jìn)入黑啟動狀態(tài)指令。PLC發(fā)出指令分21QF，22QF，412QF，413QF，432QF；并發(fā)出指令跳開10.5kV母線上部分負(fù)荷回路（即甩負(fù)荷，保留重要負(fù)荷回路以保證電廠內(nèi)安全，如滲漏排水泵。具體跳開哪些回路可在PLC邏輯中設(shè)定），并要求有跳閘反饋信號送回至PLC，10.5kV負(fù)荷跳閘完成信號作為啟動柴油發(fā)電機(jī)的一個條件待用。工況3、I，II，III段母線同時失電PLC檢測I、II、III段母線同時失壓無流時，PLC直接進(jìn)入黑啟動準(zhǔn)備狀態(tài)，PLC操作過程與b狀態(tài)相同。工況4、I段（或II段）母線檢修，另兩條母線正常運(yùn)行根據(jù)（1）項中原則c，I段（或II段）母線檢修態(tài)置“1”，I，II和I，III母聯(lián)開關(guān)412QF和432QF合閘允許位置“0”，即禁止合閘。如此時II段（或I段）母線發(fā)生失電，PLC發(fā)出合II，III段母聯(lián)斷路器432QF。工況5、III段檢修，I，II段母線正常運(yùn)行根據(jù)（1）項中原則c，III段母線檢修態(tài)置“1”，I，III和II，III母聯(lián)開關(guān)合閘允許位置“0”，即禁止合閘。如此時I段（或II段）母線發(fā)生失電，合I，II段母聯(lián)斷路器412QF。以上幾種工況是電站運(yùn)行中較為常見的工況，其他未列出工況出現(xiàn)幾率較小，這里不予論證。

2.0.4kV廠用電備投設(shè)計簡析

摘要：建筑住宅線路需要進(jìn)行合理的規(guī)劃，采取過流保護(hù)措施，降低事故發(fā)生的概率，其中住宅電氣中的線路屬于低壓配電線路，過流保護(hù)要從多個方面入手，做好各個環(huán)節(jié)的對接工作?；诖?，文中就住宅電氣設(shè)計的過流保護(hù)方案相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了一個較為詳細(xì)的概述。

關(guān)鍵詞：住宅電氣設(shè)計；配電線路；過流保護(hù)；規(guī)范要求

1斷路保護(hù)

基于住在電氣設(shè)計的特殊性，對低壓配電線路的保護(hù)可以劃分為幾種方式，具體有短路保護(hù)、過負(fù)載保護(hù)等，這些保護(hù)都是需要依托于斷路器進(jìn)行實現(xiàn)的。一座住宅樓設(shè)計的配電線路種類較為多樣化，這就增加了線路規(guī)劃難度，因為線路之間具有連接性，但某一用戶的線路出現(xiàn)短路，就有可能對其他用戶用電造成影響，一般是切斷斷電用戶的供電回路，使電流重新回歸，保證其他用戶可以正常用電。正是基于此，短路保護(hù)更是側(cè)重于對斷路器的應(yīng)用，主要以斷路器的電流波動值而決定，在不同的情況下我們可以設(shè)置不同短路保護(hù)裝置。如果導(dǎo)線內(nèi)部線芯截面面積減少，外界環(huán)境發(fā)生改變，明顯能夠感覺到載流量降低時，我們可以不設(shè)短路保護(hù)，短路保護(hù)的設(shè)立主要根據(jù)住宅實際情況而定。當(dāng)上一級線路出現(xiàn)損壞，斷電器線路無法正常有效保護(hù)線路；電源側(cè)邊的流通電流低于20A，且安裝有短路保護(hù)器的架空路線時，在這種情況下，我們也可以不設(shè)短路保護(hù)。斷路器的連接較為穩(wěn)定，其連接節(jié)點一般設(shè)置在保護(hù)線路與電源線路的中間點，因為線路交叉不穩(wěn)定，所以與連接點位置要保持一定的距離。線路長度要控制在一個合理的范圍，正常情況下不超過3m，需要提前采取預(yù)防措施，將短路風(fēng)險系數(shù)降至最低，線路排版的時候不能靠近火源或者可燃物附近。如果配電線路發(fā)生短路，線路電流就會成一個不穩(wěn)定流動趨勢，引發(fā)短路電流，在電流的作用下，設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行，出現(xiàn)設(shè)備過熱的情況，同時還有可以誘導(dǎo)出一些其他安全問題。電流不穩(wěn)定波動會使得配電網(wǎng)的電壓出現(xiàn)變化，影響其他設(shè)備的正常使用，基于這種情況，我們需要提前計算出配電線路的預(yù)期短路電流，對斷路器進(jìn)行合理的調(diào)控，分化短路能力，保證線路出現(xiàn)短路情況后，斷路器可以第一時間采取合適切斷措施，將短路的線路切斷，避免短路電流對正常設(shè)備造成影響［1］。短路電流值不能低于斷路器額定電流值的1.3倍，當(dāng)短路點靠近變壓器的時候，線路短路電流值的波動幅度最大，其斷路器的運(yùn)行能力就越強(qiáng)。住宅電氣設(shè)計過程中，要考慮的因素比較多，主要側(cè)重于線路方面，變配電室的線路一般采用樹干叫配電的方式，從實際的環(huán)境特點出發(fā)，做好線路規(guī)劃方案，經(jīng)過樓層的導(dǎo)線相接，控制導(dǎo)線截面大小，使之與配電箱相匹配，然后就是表箱，正常情況下，線路的連接隨著導(dǎo)線截面的減少而減緩，保護(hù)線路斷路器的電流值會發(fā)生一定的趨勢變化，主要呈一個下降的趨勢。如果用戶配電線路出現(xiàn)短路問題，可以采用的線路保護(hù)方式比較有針對性，一般是使用高分辨率的小型斷路器，這樣可以起到一個很好的過流保護(hù)作用。小型斷路器的內(nèi)部的電流極差比較大，不會對斷路器的運(yùn)行造成過大的影響［2］。

2斷路器過負(fù)荷的選擇性

配電線路在使用過程中，應(yīng)該提前裝設(shè)負(fù)荷保護(hù)，這樣斷路器在運(yùn)行過程中可以保證負(fù)荷電流處于一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)，當(dāng)負(fù)荷電流升高，會對導(dǎo)體各構(gòu)件造成較大的損害，過負(fù)荷保護(hù)一般是結(jié)合斷路器的反限時特性，通過分析能力的動態(tài)變化判斷斷路器的預(yù)期短路電流，可以承受通過的最大短路能量。針對于住宅線路的保護(hù)規(guī)劃，可以使用斷路器，斷路器主要是起到一個過負(fù)荷保護(hù)作用，這種過負(fù)荷保護(hù)是基于繼電器和電子脫扣器的基礎(chǔ)上進(jìn)行實現(xiàn)的，不同的斷路器其熱脫扣曲線的檢驗標(biāo)準(zhǔn)是不一樣的，在驗收過程中，主要根據(jù)線路運(yùn)行負(fù)荷而定。很多住宅都是使用的小型斷路器，為了避免尖峰處出現(xiàn)負(fù)荷電流，一般是通過斷路器進(jìn)行控制，要保證斷路器的正常運(yùn)行，不能切斷線路正常供電，根據(jù)斷路器的特征曲線進(jìn)行合理的調(diào)控。小型斷路器的脫扣特征曲線主要有四種變化，分別為A、B、C、D，不同的特征曲線其適用標(biāo)準(zhǔn)不同，適用范圍也有所區(qū)別。特征曲線A適用于沒有延時性脫扣的電子設(shè)備，故障電流值整體偏低，對設(shè)備運(yùn)行的影響比較低。B用于脫扣速度比較快切短路電流不是很大的場所，比標(biāo)準(zhǔn)電流值超了3-4倍。C的適用性比較廣，可以適用于大部分照明回路，允許通過的短期負(fù)載比較大，短峰電流值遠(yuǎn)大于額定電流值。D適用于高峰值電流的電器設(shè)備，峰值電流越高其運(yùn)行效率越穩(wěn)定，峰值的電流小于10倍的額定電力值，可以對電器運(yùn)行起到一個很好的保護(hù)作用［3］。

3結(jié)語

摘要：從設(shè)計角度分析了海洋油氣田電力系統(tǒng)供電安全方面存在的問題，結(jié)合實際工程項目案例提出了相關(guān)問題的解決方案，對于未來海上油氣田開發(fā)項目中電力系統(tǒng)的方案設(shè)計提供了可參考和借鑒的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：海洋油氣田；電力系統(tǒng)；供電安全

1海洋平臺電力系統(tǒng)特點

安全、可靠的電能是海洋油氣田開發(fā)的重要電力保障。海洋石油平臺電力系統(tǒng)受海洋環(huán)境和服務(wù)行業(yè)的影響，其電力系統(tǒng)構(gòu)成、電壓等級、電站的總裝機(jī)容量以及電氣設(shè)備和負(fù)載的種類與性質(zhì)都與陸地有很大的差別。海洋平臺電力系統(tǒng)主要有以下特點：（1）為集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的孤立電網(wǎng)；（2）單機(jī)容量和總裝機(jī)容量都比較小，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于陸地電網(wǎng)；（3）供電電壓較低，輸電距離較短；（4）發(fā)電機(jī)出線與母線直接連接，多臺發(fā)電機(jī)共母線運(yùn)行；（5）電力輸送主要通過電纜傳輸，輸電線路的對地電容較大；（6）相對于主發(fā)電機(jī)，電動機(jī)、變壓器容量較大，電動機(jī)啟動壓降大，變壓器空投時勵磁涌流高。

2海洋平臺供電安全存在的問題

隨著海洋石油“深水戰(zhàn)略”和“二次跨越”的實施，海洋油氣田開發(fā)的步伐不斷加快，海上平臺電力系統(tǒng)也得到了長足發(fā)展，逐步由過去單個平臺的小型電站發(fā)展為目前集發(fā)電、變電、輸電、配電于一體的較大的電力網(wǎng)，逐步由過去單個平臺的孤立電站發(fā)展為目前多個平臺間互聯(lián)以至整個油田群組網(wǎng)的較為復(fù)雜的電力網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)前，海洋油氣田電力系統(tǒng)單機(jī)容量、電站總?cè)萘坎粩嗵岣?，變電變壓器的功率不斷增大，電壓等級越來越高，輸電距離越來越遠(yuǎn)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。因此，出現(xiàn)了一些影響平臺供電安全、穩(wěn)定的新情況、新問題，例如，短路電流直流分量高造成短路時斷路器分?jǐn)嗬щy；大容量變壓器空載合閘時產(chǎn)生巨大的勵磁涌流，會對系統(tǒng)造成嚴(yán)重的沖擊。這些問題對海上平臺電力系統(tǒng)的供電安全和穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響，一旦系統(tǒng)中某個節(jié)點出現(xiàn)故障，不但直接影響本平臺的供電安全，甚至可能使組網(wǎng)運(yùn)行的整個區(qū)域的電力網(wǎng)供電中斷，造成油田群大面積的停電停產(chǎn)，甚至還可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故，造成重大財產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)損失。

3供電安全分析與解決方案