高压电器和导体的短路稳定校验

□梁寒光 杨泽恒 张 旭

一、引言

集中供热工程关系到千家万户的取暖，关系着民生问题。供热站内中压配电系统具有接受和分配电能的双重作用，是配电系统中的重要环节。

二、工程实例

石家庄某大型集中供热站10kV系统，当额定功率为1，120kW的#1循环水泵发生三相短路时，对其配电回路中主要电器及导体进行选择与校验项目如表1所示。

表1

图1

短路电流计算所需参数如下:系统侧短路容量为500MVA，供电电压等级为10kV，进线电源电缆为ZR-YJV-8.7/10kV-3×(3×185)mm2，长度1，500m。供热站内10kV系统为单母线分段接线形式，两段间设置母线联络开关。10KV开关柜至就地#1循环水泵之间的电缆为ZR-YJV-8.7/10kV-3×70mm2，距离60m。

经计算，系统最大运行方式下(远端短路)短路点(K1)的三相短路电流有效值I″为23.88KA，短路全电流峰值iP为62.56KA。

(一)断路器的动、热稳定校验。

1.动稳定校验公式。ip3≤imax。式中:ip3—三相短路峰值(冲击)电流，KA;imax—电器额定峰值耐受电流，KA，由样本查得。

本工程中10kV真空断路器选用常州森源开关有限公司生产的VS1-12/1250A型断路器，若取断路器额定短路开断电流为31.5KA，其额定短路关合电流(峰值)及额定峰值耐受电流均为80KA。10kV短路点三相短路电流I″=23.88KA，按公式:

动稳定校验满足要求。

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VS1-12/1250A型断路器在4秒热稳定电流有效值为31.5KA，分闸时间20～50ms，属高速断路器，按短路延续时间为0.1秒计算得出:

即热稳定校验满足要求。

此外，断路器的额定短路关合电流(峰值)为80kA，大于使用地点预期短路电流的最大峰值62.56KA，满足使用要求。

(二)电流互感器的动、热稳定校验。

1.动稳定校验公式。ip3≤idyn。式中:ip3—三相短路峰值(冲击)电流，KA;idyn—电流互感器额定动稳定电流，KA;由样本查得，通长为额定短时热电流2.5倍。

本工程10kV系统保护用电流互感器型号为LZZBJ9-10-300/5A，0.5/10P20 15VA系列，其额定短时热电流及额定动稳定电流分别为36kA(1秒)及90kA，按公式:

动稳定校验满足要求。

热稳定校验满足要求。

(三)中压电缆的选择。当cosφ=0.8时，回路计算电流:

图2 不同电价经济电流密度曲线

按照经济电流密度选择截面:供热站一年冬季运行4个月，年最大负荷利用小时数为2，880h，当地非普工业用电价格为0.85元，查经济电流密度曲线见图2。

j=1.255 A/mm2，则:

S=Imax/J=76.1/1.255=60.64mm2

热稳定校验公式:

Smin—电缆允许最小截面，mm2;Qt—短路电流热效应，kA2·s;c—热稳定系数，6～35kV交联聚乙烯绝缘电缆的热稳定系数为137;

因Qt=It2×t=(23.88kA)2×0.1=57 kA2·s

得Smin≥55.1mm2

根据GB 50217-2007《电力工程电缆设计规范》，无铠装空气中敷设ZR-YJV-8.7/10kV-3×70mm2电缆载流量(环境温度40℃)为229.62A，考虑电缆在梯架中单层敷设方式，电缆载流量校正系数按0.8考虑，经核算，选用70mm2电缆时的载流量及电缆截面满足上述各项校验。

三、结语

由于供电系统和电源情况不同，高压电器及导体的短路稳定校验过程也不相同。本文以实际工业项目为例，对远端系统就地高压用电设备处发生三相短路时，此配电回路上的电器及导体的动、热稳定等参数进行校验，保证设计准确性，提高了供电的可靠性。

［1］中国航空工业规则设计研究院.工业与民用配电设计手册(第三版)［M］.北京:中国电力出版社，2006

［2］GB 50054-2011低压配电设计规范