1、某省 220kV 变电站直流系统短路电流计算书1. 系统描述蓄电池容量：350Ah 220V 104 节，2 电 2 充，无分屏各级保护电器使用情况：蓄电池出口保护电器：NT 系列熔断器：250A直流屏出口保护电器：至 220kV 测控保护屏：C20A 断路器至 35kV 开关室：C63A 断路器测保屏出口保护电器：至 220kV 测控保护负载：C3A 或 C6A 断路器至 35kV 开关室：C3A 或 C6A 断路器导线截面和长度使用情况：蓄电池出口电缆：S=35mm 2，L=20m 直流屏至测保屏电缆：至 220kV 测控保护屏：S=4mm 2，L=35m至 35kV 开关室：S=25mm
2、 2，L=150m测保屏到负载导线：S=2.5 mm 2，L=1m2. 现状分析以下分析使用直流系统分析软件，本直流系统分析软件是直流系统辅助计算工具，能够快速、准确的计算出直流系统中各处短路电流值大小，进而为设备的合理选型提供依据。本软件以 DL/T5004-2004 为基础，以完善的、准确的校验准则库及产品数据库为支撑，不仅能对已有的直流系统进行分析、校核，也能对新的直流系统的设计起到辅助设计的作用。软件中的校验准则包括：导线/电缆压降校核、开关灵敏度校核、额定电流校核、工作电压校核及上下级开关选择性校核。图 1 所示为对此 220kV 变电站 分析结果至 220kV 测控保护屏 至 35
3、kV 开关室图 1 220kV 变电站现状分析图中蓝色部分表示设备选型合理，红色部分表示设备选型存在问题，计算书如下：（1） 蓄电池出口电缆压降校验实际压降=4.05V ；许可压降=2.2V ；不合格（2） 蓄电池出口保护电器灵敏度校验熔断器额定电流 250A；负载电流 192.5A；合格负载短路电流：2569.26A；动作上限: 3467.58A；不合格（3） 馈电屏断路器灵敏度校验以及与上级蓄电池出口熔断器选择性校验第一支路（至 220kV 测控保护屏）本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：540.89A；动作上限:300A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：2369.63A；本级动
4、作上限： 300.0A；合格上级实际短路电流：2369.63A；上级瞬动下限： 3467.58A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级熔断器短延时 t2=60.0ms；合格第二支路（至 35kV 开关室）本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：726.04A；动作上限:945A ；不合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：2506.48A；本级动作上限： 945.0A；合格上级实际短路电流：2506.48A；上级瞬动下限： 3467.58A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级熔断器短延时 t2=60.0ms；合格（4） 负载断路器灵敏度校验以及与上级馈电屏断路器选择性校验：第一支路（至 22
5、0kV 测控保护负载）：第一分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：300.12A；动作上限:45A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：306.12A；本级动作上限：45.0A；合格上级实际短路电流：306.12A；上级瞬动下限：140.0A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=0.0ms；不合格第二分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：470.21A；动作上限:90A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：485.08A；本级动作上限：90.0A；合格上级实际短路电流：485.08A；上级瞬动下限：140.0A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上
6、级断路器短延时 t2=0.0ms；不合格第二支路（至 35kV 开关室）：第一分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：349.59A；动作上限:45A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：357.75A；本级动作上限：45.0A；合格上级实际短路电流：357.75A；上级瞬动下限：441.0A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=0.0ms；合格第二分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：604.14A；动作上限:90A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：628.92A；本级动作上限：90.0A；合格上级实际短路电流：628.92A；上级瞬动下限：4
7、41.0A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=0.0ms；不合格3. 系统建议方案一：时间选择性方案根据直流系统分析，为了使直流系统满足级差配合和其他各项要求，实现全选择性保护，我们提出了以下建议方案：蓄电池出口保护电器使用 GMB400M/2400R 250A 三段保护断路器，短延时时间为为 60ms。这有效的解决了熔断器的离散性大的问题，同时，又能可靠与下级三段保护断路器（短延时时间为 30ms 或 7ms）实现选择性保护。馈电屏中使用 GMB100M/2400R 63A 30ms 或 GM5B-32/16A 7ms 三段保护断路器，可与下级测保屏中两段保护断路器自
8、然实现选择性保护。方案二：限流方案蓄电池出口保护电器使用 GM5FB-250-2P/250A 全选择性保护断路器，与下级二段保护断路器自然实现选择性保护馈电屏中使用 GM5-63H/2C20A 或 63A 延迟动作型二段保护断路器，经下级 L 型断路器限流并分断后的短路电流峰值小于上级断路器额定电流的 20 倍时，可靠实现选择性保护。4. 系统分级分析图和计算书对建议方案一进行分析，结果如“图 2”：至 220kV 测控保护屏 至 35kV 开关室图 2 220kV 变电站直流系统建议方案一分级分析图计算书如下：（1） 蓄电池出口电缆压降校验原系统中采用的 35mm2 导线经压降校核，压降高于
9、标准中规定值 2.2V，故本系统中建议选用 70mm2 导线，经压降校核，实际压降=2.02V；许可压降=2.2V；合格（建议方案二中导线截面选取原因同上） 。（2） 蓄电池出口保护电器灵敏度校验：断路器额定电流 250A；负载电流 192.5A；合格负载短路电流：2908.09A；动作上限:3000A ；动作概率达到 99.28%，基本合格（3） 馈电屏断路器灵敏度校验以及与上级蓄电池出口断路器选择性校验第一支路（至 220kV 测控保护屏）本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：543.8A ；动作上限 :240A；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：2426.56A；本级动作上限： 24
10、0.0A；合格上级实际短路电流：2426.56A；上级瞬动下限：12000A；本级断路器短延时t1=7.0ms；上级断路器短延时 t2=30.0ms；合格第二支路（至 35kV 开关室）本级断路器灵敏度校验：原方案中直流屏内选用的为 C63A 断路器，经校核分析，灵敏度不满足要求，即当本级末端（含断路器负载端至下一级断路器之间的连接导线）发生短路时，本级断路器将不能有效分断此短路电流，因此，建议将本级断路器负载端导线截面由原来的 25mm2 变为 35mm2，此时负载短路电流：945.06A；本级断路器动作上限:756A；合格（建议方案二中导线建议截面原因同上） 。断路器选择性校验：本级实际短
11、路电流：2783.28A；本级动作上限： 756.0A；合格上级实际短路电流：2783.28A；上级瞬动下限： 12000.0A；本级断路器短延时t1=10.0ms；上级断路器短延时 t2=30.0ms；合格（4） 负载断路器灵敏度校验以及与上级分电屏断路器选择性校验第一支路（至 220kV 测控保护负载）：第一分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：301.02A；动作上限:45A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：307.05A；本级动作上限：45.0A；合格上级实际短路电流：307.05A；上级瞬动下限：1200A；本级断路器短延时 t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=
12、7.0ms；合格第二分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：472.41A；动作上限:90A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：487.43A；本级动作上限：90A；合格上级实际短路电流：487.43A；上级瞬动下限：1200A；本级断路器短延时 t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=7.0ms；合格第二支路（至 35kV 开关室）：第一分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：393.5A ；动作上限 :45A；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：403.87A；本级动作上限：45.0A；合格上级实际短路电流：403.87A；上级瞬动下限：4800A；本级断路器短延时
13、t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=10.0ms；合格第二分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：748.48A；动作上限:90A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：786.89A；本级动作上限：90A；合格上级实际短路电流：786.89A；上级瞬动下限：4800A；本级断路器短延时 t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=10.0ms；合格对建议方案二进行分析，结果如“图 3”：至 220kV 测控保护屏 至 35kV 开关室图 3 220kV 变电站直流系统建议方案二分级分析图计算书如下：（1） 蓄电池出口电缆压降校验实际压降=2.02V ；许可压降=2.2V ；合格（
14、2） 蓄电池出口保护电器灵敏度校验：本级断路器灵敏度校验：断路器额定电流 250A；负载电流 192.5A；合格负载短路电流：2906.96A；动作上限:1562.5A ；合格（3） 馈电屏断路器灵敏度校验以及与上级蓄电池出口断路器选择性校验第一支路（至 220kV 测控保护屏）本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：554.45 A；动作上限:300A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：2653.99 A；本级动作上限： 300.0A；合格上级实际短路电流：1802.29A；上级瞬动下限： 4000A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=15.0ms；合格第二支路（
15、至 35kV 开关室）本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：950.04A；动作上限:945 A；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：2826.86A；本级动作上限： 945.0A；合格上级实际短路电流：2117.22 A；上级瞬动下限：4000A ；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=15.0ms；合格（4） 负载断路器灵敏度校验以及与上级分电屏断路器选择性校验：第一支路（至 220kV 测控保护负载）：第一分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：264.96A；动作上限:30A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：269.62A；本级动作上限：30.0A；
16、合格上级实际短路电流：225.56A；上级瞬动下限：400A；本级断路器短延时 t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=0.0ms；合格第二分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：397.5A ；动作上限 :60A；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：408.08A；本级动作上限：60A；合格上级实际短路电流：324.59A；上级瞬动下限：400A；本级断路器短延时 t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=0.0ms；合格第二支路（至 35kV 开关室）：第一分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：330.78A；动作上限:30A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：338.07A；本级动作上限：30.0A；合格上级实际短路电流：282.98A；上级瞬动下限：1260.0A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=0.0ms；合格第二分支路：本级断路器灵敏度校验：负载短路电流：556.56A；动作上限:60A ；合格断路器选择性校验：本级实际短路电流：588.4A；本级动作上限：60.0A；合格上级实际短路电流：449.78A；上级瞬动下限：1260.0A；本级断路器短延时t1=0.0ms；上级断路器短延时 t2=0.0ms；合格
