快速开关在10KV供电系统电压暂降的解决方案论文_王永志,程书全

（中国平煤神马集团许昌首山化工科技有限公司 河南许昌 461000）

摘要：随着工厂生产自动化程度的提高，生产设备对电压暂降问题变得越来越敏感，因此对电能质量的要求越来越高。电压暂降每次造成停机都会给企业造成至少数百万元的经济损失，主要原因是故障支路切除时间太长，超过敏感设备对电压暂降的承受极限。利用快速开关切除故障或隔离故障点，快速恢复非故障区域的母线电压作为避免敏感设备的大范围停运的解决方案。并经某化工系统应用，结果表明：当馈线及其所带的开闭所分支线发生短路故障时，可以在20ms之内隔离故障点，上一级母线电压快速恢复，能够避免非故障区域敏感设备的停运。

关键词：电压暂降；敏感设备；快速开关；快速涡流驱动技术；连续运行

0 引言

电压暂降产生的原因涉及电力系统和用户两方面。短路故障是引起较为严重电压暂降主要原因。

中国平煤神马集团许昌首山化工科技有限公司属煤焦化连续生产作业型企业，对供电可靠性要求高，110kV变电站10kV母线带有多个10kV开闭所，10kV系统接线较为复杂，故障率较高，任何一点发生短路都会造10kV系统持续时间为100ms左右的电压暂降。而无压释放时间：交流接触器20～30ms，交流电磁阀30～40ms，低电压保护20～30ms。变频器超过20ms以上会停止对外供电。由此导致的电气设备停运每年都有发生，特别是焦炉煤气风机停机给企业造成重大经济损失。多年的运行经验表明，若不能在最短的时间内将故障支路切除或隔离故障点，就会发生大范围设备停运。而普通开关速度不够快，总体切除时间至少70ms，不能有效避免大范围停运。本文分析了造成电压暂降导致停产的原因，归纳了现有解决措施的效果，阐述了治理电压暂降的根本方法，介绍了基于快速开关的母线电压快速恢复装置避免大范围停运的解决方案，并以某化工企业的甲醇配电中心10kV系统为例，证明了母线电压快速恢复装置对于避免大范围停运的应用效果。

1  现有解决方案分析

1.1  采用光纤纵差保护

光纤纵差保护是利用负荷电流、线路分布电容电流、制动系数k和电流互感器TA特性构成的一种分相式相电流突变量差动保护，利用线路两侧电流构成差动后备保护新方案，可以无延时地切除全线故障。由于采用普通断路器作为执行部件，包括继电器保护出口时间20～40ms、断路器固有分闸时间40～60ms和燃弧时间10～20ms，电压暂降持续时间长达70～120ms，已远远超过敏感设备的容忍时间。必须大幅度提高断路器动作速度、缩短继电保护出口时间，才可能真正解决电压暂降引起的大范围停运。

1.2  馈线出口串联电抗器

有些国内大型企业常在馈线出口串联限流电抗器，以提高母线残压。出于避免非故障支路电压暂降的考虑，希望馈线出口电抗率越高越好，但这又会导致正常运行设备端电压严重降低甚至电压质量不合格。大量的运行实践表明，串联限流电抗器后母线残压一般不超过60%，并不能避免变频器、继电器等敏感设备的停运，而且还会产生巨大的电能损耗。

2  母线电压快速恢复装置

母线电压快速恢复装置由快速换流器、限流阻抗、后备开关、综合控制器、电流采集器等构成，如图1中虚线框内所示。

4  结语

本文通过对电压暂降根本原因进行分析，提出利用母线电压快速恢复装置实现20ms内快速隔离故障点，迅速恢复上一级母线电压的解决方案。结合某化工电气系统的实际案例，分析了方案实施后的效果，表明采用母线电压快速恢复装置能够快速恢复上一级母线电压，保证非故障支路的敏感类设备连续可靠运行，避免电压暂降导致的电气设备大范围停运，进而给大中型连续型作业型企业如石化、化工、冶金、铸造等企业，挽回重大的经济损失。从此方案的实施及使用效果分析，母线电压快速恢复装置能够有效避免电压暂降带来的危害，值得推广。

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论文作者:王永志,程书全

论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期

论文发表时间:2020/4/30