CN107505570A

CN107505570A - 一种变配电系统高压断路器选择改进方法

Info

Publication number: CN107505570A
Application number: CN201710812410.XA
Authority: CN
Inventors: 郑伟; 李鹏; 巴月娥; 许伟; 宋刚; 季维鸿; 高贵军; 郑诗源; 富钢; 滕站
Original assignee: Ansteel Engineering Technology Corp Ltd
Current assignee: Ansteel Engineering Technology Corp Ltd
Priority date: 2017-09-11
Filing date: 2017-09-11
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2037-09-11
Also published as: CN107505570B

Abstract

本发明提供一种变配电系统高压断路器选择改进方法，总结出开断短路电流周期分量与直流分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式。区别于传统的计算方法，分别计算短路电流的周期分量与直流分量，然后再与断路器的开断电流做比较，从而判断断路器的开断电流能否满足要求。利用关系式找出了相对简单且易查找与计算的“时间‑周期分量”的关系，推导出了在配电系统中时间常数的取值范围，给出了计算方法；且通过开断时间比较，从而确定断路器的开断能力。计算过程简单清晰、原始计算数据易于获取，计算结果精确。由于准确度大幅度提高，可以精确的选用性价比高的电气设备。

Description

一种变配电系统高压断路器选择改进方法

技术领域

本发明涉中高压配电技术领域，特别涉及一种变配电系统高压断路器选择改进方法。

背景技术

配电断路器的选择，短路电流的开断能力是一项最为重要的技术指标。目前主要选择方法有如下几种：

1、《钢铁企业电力设计手册》中给出的选择方法如下：

按断流容量选择配电系统的断路器应满足以下公式的要求：

S_dn≥S"或I_dn≥I"

式中，S_dn―设备的额定断流容量，MVA；

S"―故障处的短路容量，MVA；

I_dn―额定开断电流，kA；

I"―故障处的短路电流，kA；

2、《工业与民用配电设计手册》第四版中给出的选择方法如下：

高压交流断路器的额定开断电流，包括开断短路电流的交流分量方均根值和开断直流分量百分比两部分。

当短路电流中直流分量不超过交流分量幅值的20％时，可只按开断短路电流的交流分量均方根值选择断路器；当短路电流中直流分量超过交流分量幅值的20％时，应分别按额定短路开断电流交流分量均方根值和开断直流分量百分比选择。

按开断电流的交流分量均方根值选择高压断路器时，宜取断路器实际开断时间(继电保护动作时间与断路器固有分闸时间之和)的短路电流作为选择条件，即满足式以下公式的要求

I_sc≥I_b

式中，I_sc―断路器额定短路开断电流交流分量均方根值，kA；

I_b―断路器第一对触头开始分离瞬间的短路电流交流分量值，kA。

高压断路器额定短路开断电流的直流分量采用对交流分量幅值的百分数表示，可按如下公式计算

式中，dc％─高压断路器额定短路开断电流直流分量的百分数；

T_op─直流分量百分数对应于时间间隔等于断路器首先分闸极的最短分闸时间，ms，可向断路器制造厂索取；

τ─时间常数，ms；

T_N─额定频率的一个半波时间，ms，对于自脱扣断路器应设定为0ms；对于仅由辅助动力脱扣的断路器，当额定频率为50Hz时,T_N＝10ms。

时间常数τ可按式如下公式计算

式中，τ─时间常数，ms；

X─系统元件的电抗；

R─系统元件的电阻。

直流分量的百分数也可以由图1查出。

图1中τ₁＝45ms为标准时间常数，足以覆盖大多数的实际工况。下列时间常数为与断路器额定电压相关的特殊工况下的时间常数：

1)额定电压为40.5kV及以下时τ₄＝120ms。

2)额定电压为72.5～363kV时τ₂＝60ms。

3)时间常数τ₃＝75ms用于额定电压550kV及以上。

例如，断路器的额定开断电流为50kA，但断路器安装地点的短路电流值为50kA，但断路器安装地点的短路电流值仅达能达到30kA，当机构快速动作后致使开断电流中的直流分量达到60％时，直流分量值达到18√2kA，以断路器的额定开断电流50kA核算其直流分量百分数为18√2/50√2＝36％。

传统计算方法计算过程复杂，并且其中关于系统中的时间常数T_a的确定，一值没有给出明确的量化计算方法，而是采用估算法或查表法，存在较大的误差。

发明内容

为了解决背景技术中所述问题，本发明提供一种变配电系统高压断路器选择改进方法，通过对西昌冷轧10kV配电系统的短路电流的计算结合继电保护的设置分析，总结出了在以电缆为主要配电线路的电网中，开断短路电流周期分量与直流分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式，区别于传统的计算方法，分别计算短路电流的周期分量与直流分量，然后再与断路器的开断电流做比较，从而判断断路器的开断电流能否满足要求。利用关系式找出了相对简单且易查找与计算的“时间-周期分量”的关系，通过该关系式，至少可以省略计算过程中的3个计算步骤，分别是“直流分量计算、开断电流幅值计算、直流分量百分数计算”。推导出了在配电系统中时间常数的取值范围，给出了计算方法；且通过开断时间比较，从而确定断路器的开断能力。计算过程相对简单清晰、原始计算数据易于获取，故计算结果比较准确。由于准确度大幅度提高，不同于传统估算需要留有较大的裕量，故可以在断路器选型时选用价格相对低廉的设备。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种变配电系统高压断路器选择改进方法，适用于10kV及以下配电系统的断路器选择；

在以电缆为主要配电线路的电网中，总结出断路器开断时间与短路电流周期分量的关系，改进了断路器分断能力的计算公式，公式如下：

t＝t_b+t_gu+t_r (3)

式中：t____断路器的开断时间；

t_b____主保护装置动作时间；

t_gu____断路器固有分闸时间；

t_r____继电保护装置的反应时间，约为0.5周波，10ms；

ω____角频率，2πf＝314.16；

T_a____时间常数X_∑/R_∑,X_∑：归算至故障点的电抗和；R_∑：归算至故障点的电阻和；

____计算短路电流；

I_dn____断路器允许开断电流；

公式1可以直接通过短路电流的周期分量与分断时间的关系确定开断电流是否满足要求，避免了复杂的非周期分量计算；

对于普通的配电断路器如果同时满足公式1与2，即满足了短路电流的开断要求。

对于公式2，一般配电断路器的直流分量的型式试验为20％，以此为约束条件，若选择高直流分量开断能力的变压器，则公式2应做如下改动：

式中：dc％____断路器直流分量开断百分数；

其余符号意义同公式2。

通过变配电系统的电气结构分析，在忽略系统高压侧电阻分量的情况下，得出了时间常数的取值范围，简化了公式1与公式2，可以在缺少资料及可研、初设阶段作为选择断路器开断电流的主要依据，公式如下：

0.1≤T_a≤36 (5)

式中符号含义同公式1-3。

通过公式1与公式2的对数函数性质，可知当短路电流符合公式8时，可仅采用公式2校验断路器开断能力；当短路电流符合公式9时，可不考虑直流分量对断路器开断能力的影响；

式中符号含义同公式1-3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，简便快捷、效率高；主要体现在本发明区别于传统的计算方法，分别计算短路电流的周期分量与直流分量，然后再与断路器的开断电流做比较，从而判断断路器的开断电流能否满足要求。本发明是利用关系式找出了相对简单且易查找与计算的“时间-周期分量”的关系，通过该关系式，至少可以省略计算过程中的3个计算步骤，分别是“直流分量计算、开断电流幅值计算、直流分量百分数计算”。

2、本发明的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，准确度高，节约成本；相比传统的计算方法，查表法或计算法；传统计算方法中关于系统中的时间常数Ta的确定，一值没有给出明确的量化计算方法，而是采用估算法或查表法，存在较大的误差。本发明推导出了在配电系统中时间常数的取值范围，给出了计算方法；且通过开断时间比较，从而确定断路器的开断能力。计算过程相对简单清晰、原始计算数据易于获取，故计算结果比较准确。由于准确度大幅度提高，不同于传统估算需要留有较大的裕量，故可以在断路器选型时选用价格相对低廉的设备。

3、本发明的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，方案简单，易于实现。

附图说明

图1为直流分量百分数、时间常数与时间间隔的关系曲线；

图2为短路电流波形图；

图3为断路器分闸动作时间图；

图4为微机继电保护装置的实际动作时间图；

图5为X/R计算阻抗图；

图6为全厂供配电系统图；

图7为k1(总降变电站10kV母线)点短路故障阻抗图；

图8为k2(1#连退主电室10kV母线)点短路故障阻抗图；

图9为k3(2#连退主电室10kV母线)点短路故障阻抗图；

图10为k4(净环主电室10kV母线)点短路故障阻抗图；

图11为k5(酸洗主电室10kV母线)点短路故障阻抗图；

图12为k6(连轧主电室10kV母线)点短路故障阻抗图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明提供的具体实施方式进行详细说明。

t＝t_b+t_gu+t_r (3)

式中：t____断路器的开断时间；

t_b____主保护装置动作时间；

t_gu____断路器固有分闸时间；

t_r____继电保护装置的反应时间，约为0.5周波，10ms；

ω____角频率，2πf＝314.16；

____计算短路电流；

I_dn____断路器允许开断电流；

公式1，可以直接通过短路电流的周期分量与分断时间的关系，确定开断电流是否满足要求，避免了复杂的非周期分量计算；

式中：dc％____断路器直流分量开断百分数；

其余符号意义同公式2。

0.1≤T_a≤36 (5)

式中符号含义同公式1-3。

本发明的方法具体推导过程为：

1、断路器开断短路电流公式推导的理论依据

参考DL/T402-2007《高压交流断路器订货技术条件》第4.101条的要求，图2说明如下：

AA’，BB’____电流滤的包络线；

BX____正常的零线；

CC’____任一时刻电流波形零线的偏移；

DD’____任一时刻电流交流分量的有效值，从CC’测取；

EE’____触头分离时刻(起弧)；

I_MC____关合电流；

I_AC____EE’时刻电流的交流分量峰值；

____EE’时刻电流的交流分量有效值；

I_DC____EE’时刻电流的直流分量；

____直流分量百分数；

2、公式(1)的推导方法

根据图1与DL/T5222-2005《导体和设备选择设计规范》的附录F，当EE’为开断时刻时，可知短路电流的周期分量的幅值与直流分量代数和即为此时刻的短路电流最大幅值所以断路器的开断电流的幅值应大于此幅值。故应满足如下关系。

式中符号说明同公式(1)～(3)。两边同约去√2，得公式：

公式(11)两边同除以I_k"后，移项可得公式：

公式(12)两边同取ln对数，可得公式：

公式(13)整理后，即可得公式(1)，即：

3、公式(2)推导的方法

参考DL/T402-2007《高压交流断路器订货技术条件》4.101条“注1”如果直流分量不超过20％，额定短路开断电流仅由交流分量的有效值表征。

所以

式中符号说明同公式(1)～(3)。两边同约去√2，得公式：

公式(15)两边同取ln对数，可得公式：

公式(16)整理后，即可得公式(2)，即：

4、公式(3)的相关说明

动作时间t是由“断路器固有分闸时间t_gu”、“继电保护的主保护动作时间t_b”、以及“继电保护装置的反应时间t_r”，共三分部组成。

1)继电保护装置的反应时间t_r，单位ms。

是指图3中的“分闸脱扣器带电时刻”，依据DL/T402-2007《高压交流断路器订货技术条件》4.101条规范的推荐值为10ms。而在实际应用中该数值约在14ms左右。

2)断路器固有分闸时间t_gu，单位ms。

是指图3中断路器的触头分离时刻，即图2中“分闸时间”。一般可在厂家提供的断路器样本中查到，一般在45～70ms左右。

3)继电保护的主保护动作时间t_b，单位ms。

配电网中继电保护是非常重要的，特别是继电保护“选择性”，所以在配电网中不同点发生短路故障时，继电保护的配置及动作时间都是不一样的，这里我们仅以各处的“主保护”动作时间作为选择条件。

以图4为例，说明冷轧配电网中不同点继电保护的保护配置及主保护动作时间，功能代码见表1。

表1 继电保护功能代码表

5、公式(4)的推导方法

当选用高直流分量的断路器时，额定短路开断电流中的直流分量开断能力校验应满足下式要求：

式中：dc％____断路器直流分量开断百分数；其余符号意义同式中符号说明同公式(1)～(3)。两边同约去√2，得公式(18)。

公式(18)两边同取ln对数，可得公式(19)。

公式(19)整理后，即可得公式(4)，即：

但此时的断路器开断能力必须同时满足“中”公式1的要求。

6、公式(5)推导方法及说明

配电网衰减时间常数T_a一般是按照DL/T5222-2005《导体和电器选择技术规定》附表F3.3.3-2来进行选择的，它的基本计算公式为X_∑/R_∑，其中X_∑归算至故障点的电抗和，R_∑为归算至故障点的电阻和。

依据DL/T5222-2005的表F3.3.3-2，可知当变压器容量为10～90MVA时，变压器的X/R的取值范围是10～20，而在实际应用中多数变压器已经达了34(见实施例的1节)，所以实际的X/R的取值范围更加接近100～360MVA变压器的推荐值17～36。三芯电缆的X/R的取值范围是0.1～1.1。

在短路计算中，忽略系侧的电阻值与电抗值，仅从变压器开始计算X/R值，这主要是因为变压器的电抗值一般要比系统的短路电抗大上约12倍左右(见实施例的2节)，所以在计算X/R的比值时是可以忽略的，虽然这样计算结果对于选择断路来说是偏于保守的，但是更加可靠。对于冷轧的供配电系统其计算X/R的等值电路图，见图5。

1)在当K₁点发生短路故障时，衰减时间常数T_ak1的计算公式如下：

式中：为系统以及变压器的电阻、电抗标幺值；

由于所以忽略系统阻抗后，可得当K₁点发生短路故障时，的时间常数值约为：

2)当K₂点发生短路故障时，衰减时间常数T_ak2的计算公式如下：

忽略系统阻抗后，根据变压器与电缆线路的电抗比值：

将公式(23)与(24)代入公式(22)，可得：

由于：

式中：为系统、变压器、电缆的电阻、电抗标幺值；

所以时间常数T_ak2的取值范围为min{0.1,10}≦T_ak2≦max{1.1,36}，整理后可得公式(5)，即：

0.1≤T_a≤36

当短路点距离总降变电站较近时T_a的取值趋向大数值，当短路点距离总降变电站较远时T_a的取值趋向小数值。

7、公式(6)、(7)推导方法及说明

在缺少上级配电系统资料的情况下，由第6节时间常数的推导可知，冷轧10kV配电系统时间常数T_a的最大值为36，将此数值代入公式1、与公式2可即可得公式6与公式7。

此公式可用于可研或初设阶段设备的估算使用。

8、公式(8)与公式(9)推导方法及说明

根据公式1与公式2的对数函数性质，因对数函数的定义域内取值为≤1时，对数函数值≤0，由动作时间的t性质可知，其必然是≥0的数值方才合理，所以

根将公式30与公式31整理后可得即可得“”中公式8与公式9，即

当短路电流符合公式8时，可仅采用公式2校验断路器开断能力；当短路电流符合公式9时，可不考虑直流分量对断路器开断能力的影响。

【具体实施例】

新建2030mm冷轧生产线工程，包括：一条酸轧-轧机联合机组、两条连续退火机组、一条电镀锌机组、一条热镀锌机组、一条重卷检查机组、一条重卷剖分机组、一条半自动包装机组和相应的公辅设施，形成年生产210万吨规模。

建一座110/10kV总降压变电所，5座10kV主电室，分别是：110/10kV冷轧总降压变电站、连轧主电室、酸洗主电室、1#连退线主电室、2#连退线主电室以及净环泵站主电室。

总降变电站电压等级为110/10kV，设置有三台63MVA的主变，110kV侧为线路变压器组与10kV侧主结线型式均为单母线分段。

总降变电站110kV系统最大运行方式下的短路容量为6155MVA，最小运行方式下的短路容量为978MVA。

采用的配电断路器为VB2-PLUS-12型断路器，12kV，短时耐受电流31.5kA(4s)，峰值耐受电流80kA，固有分闸时时间65ms，燃弧时间15ms，DC％＝52。

本实施例中，一次系统图如图6所示，等效的电力系统单线图如图4所示；

本实施例中，采用本发明所述的改进计算方法主要解决以下关键技术问题：

1、总降变电站主变压器的阻抗比X/R；

依据DL/T5222-2005的表F3.3.3-2，可知当变压器容量为10～90MVA时，变压器的X/R的取值范围是10～20，而在实际应用中多数变压器已经达了34。

本实施例中，变压器的阻抗电压Uk％＝12，变压器的额定短路损为220kW。所以

1)变压器的阻抗标幺值计算如下：

式中：____变压器阻抗标幺值；

U_k％____变压器的阻抗电压；

S_j____基准容量，一般取100MVA；

S_n____变压器额定容量；

2)变压器的电阻标幺值计算如下：

式中：____变压器阻抗标幺值；

P_k____变压器的额定损耗kW；

U_n____变压器额定二次电压；

S_n____变压器额定容量；

Z_j____变压器阻抗基准值，

3)变压器的电抗标幺值计算如下：

4)变压器的X/R计算如下：

由上述计算可知变压器在计算短路电流周期分量时，电抗标幺值完全可以取代阻抗标幺值。

2、110kV总降变电站主变压器的电抗与系统电抗的比值：

3、10kV电缆标幺值归算

1)ZR-YJV-8.7/10kV(3×240)电缆每公里标幺值：

基准电抗：

2)ZR-YJV-8.7/10kV(3×185)电缆每公里标幺值

基准电抗：

3)ZR-YJV-8.7/10kV(3×240)电缆4根并联，每根700m，标幺值

4)ZR-YJV-8.7/10kV(3×240)电缆4根并联，每根600m，标幺值

5)ZR-YJV-8.7/10kV(3×185)电缆2根并联，每根310m，标幺值

6)ZR-YJV-8.7/10kV(3×240)电缆2根并联，每根900m，标幺值

7)ZR-YJV-8.7/10kV(3×240)电缆8根并联，每根700m，标幺值

4、110kV总降变电站10kV母线发生三相短路故障时的断路器开断能力校验短路电流计算的阻抗归算图见图7。

1)归算至短路点电抗标幺值计算如下：

2)归算至短路点电阻标幺值计算如下：

3)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

4)短路电流周期分量有效值计算如下：

I_j—10kV侧基准值电流，

5)车间主电室馈电的断路器的动作时间

根据图4可知，至1#、2#连退主电室等5处车间10kV主电室的断路器的主保护(时限速断保护)的动作时间为0.5s,所以断路器的动作时间为：

t＝t_b+t_gu+t_r＝0.5s+0.065s+0.01s＝0.575s

6)所用变压器馈电的断路器动作时间

根据图4可知，主保护(速断保护)的动作时间为0s,所以断路器的动作时间为：

t＝t_b+t_gu+t_r＝0s+0.065s+0.01s＝0.075s

7)时间常数T_ak1

8)采用公式1、公式2对车间主电室馈电回路的断路器验证如下：

所以符合公式1的校验要求。

所以符合公式2的校验要求。

9)采用公式1、公式2对所用变压器馈电回路的断路器验证如下：

所以不符合公式1的校验要求。

所以不符合公式2的校验要求。

所以需要调整所用变馈电回路的主保护动作时间(t_b)为0.15s,则断路器的动作时间为：

t＝t_b+t_gu+t_r＝0.15s+0.065s+0.01s＝0.225s＞0.186s

可以满足要求。

5、1#连退主电室10kV母线发生三相短路故障时的断路器开断能力校验，短路电流计算的阻抗归算图见图8。

1)总降变电站至1#连退主电室电缆阻抗标幺值计算如下：

2)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

3)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

4)短路电流周期分量有效值计算如下：

I_j—10kV侧基准值电流，

5)车间主电室馈电的断路器的动作时间

根据图4可知，1#、2#连退主电室等5处车间10kV主电室的断路器的主保护(速断保护)的动作时间为0s,所以断路器的动作时间为：

t＝t_b+t_gu+t_r＝0+0.065s+0.01s＝0.075s

6)时间常数T_ak2

7)采用公式1、公式2对车间主电室馈电回路的断路器验证如下：

所以符合公式1的校验要求。

所以符合公式2的校验要求。

6、2#连退主电室10kV母线发生三相短路故障时的断路器开断能力校验，短路电流计算的阻抗归算图见图9。

1)总降变电站至2#连退主电室电缆阻抗标幺值计算如下：

2)归算至短路点阻抗标幺值计算如下

3)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

4)短路电流周期分量有效值计算如下

I_j____10kV侧基准值电流，

5)车间主电室馈电的断路器的动作时间

t＝t_b+t_gu+t_r＝0+0.065s+0.01s＝0.075s

6)时间常数T_ak3

所以符合公式1的校验要求。

所以符合公式2的校验要求。

7、净环泵站主电室10kV母线发生三相短路故障时的断路器开断能力校验，短路电流计算的阻抗归算图见图10。

1)总降变电站至净环泵站主电室电缆阻抗标幺值计算如下：

2)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

3)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

4)短路电流周期分量有效值计算如下

I_j____10kV侧基准值电流，

5)车间主电室馈电的断路器的动作时间

t＝t_b+t_gu+t_r＝0+0.065s+0.01s＝0.075s

6)时间常数T_ak4

所以符合公式1的校验要求。

所以符合公式2的校验要求。

8、酸洗主电室10kV母线发生三相短路故障时的断路器开断能力校验短路电流计算的阻抗归算图见图11。

1)总降变电站至酸洗主电室电缆阻抗标幺值计算如下：

2)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

3)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

4)短路电流周期分量有效值计算如下：

I_j—10kV侧基准值电流，

5)车间主电室馈电的断路器的动作时间

t＝t_b+t_gu+t_r＝0+0.065s+0.01s＝0.075s

6)时间常数T_ak5

所以符合公式1的校验要求。

所以符合公式2的校验要求。

9、连轧主电室10kV母线发生三相短路故障时的断路器开断能力校验，短路电流计算的阻抗归算图见图12。

1)总降变电站至连轧主电室电缆阻抗标幺值计算如下：

2)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

3)归算至短路点阻抗标幺值计算如下：

4)短路电流周期分量有效值计算如下：

I_j____10kV侧基准值电流，

5)车间主电室馈电的断路器的动作时间

t＝t_b+t_gu+t_r＝0+0.065s+0.01s＝0.075s

6)时间常数T_ak6

7)采用公式1、公式2对车间主电室馈电回路的断路器验证如下

所以不符合公式1的校验要求。

所以不符合公式2的校验要求。

解决方法：调整继电保护的主保护动作时间为0.1S，则可满足要求。

10、通过冷轧变配电系统的电气短路电流计算，在忽略系统高压侧电阻分量的情况下，归纳出了配电系统的不同短路点的短路电流值以及相应的校验结果，见表2：

表2 短路电流计算及校验结果

从表2中可以看出，该配电系统中的短路电流计算在计入电阻前后的数值没有发生明显的变化，所以短路电流周期分量的计算完全可以采用电抗标幺值法，并忽略电阻值。

除“连轧主电室10kV母线短路点”处的时间t＝0.07s小于0.08s校验结果外，其余各点均满足要求，所以将继电主保护的延时时间改为0.1s即可。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种变配电系统高压断路器选择改进方法，适用于10kV及以下配电系统的断路器选择，其特征在于：

<mrow> <mi>t</mi> <mo>&GreaterEqual;</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> <mi>&omega;</mi> </mfrac> <msup> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

<mrow> <mi>t</mi> <mo>&GreaterEqual;</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> <mi>&omega;</mi> </mfrac> <msup> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <mn>0.2</mn> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

t＝t_b+t_gu+t_r (3)

式中：t-断路器的开断时间；

t_b-主保护装置动作时间；

t_gu-断路器固有分闸时间；

t_r-继电保护装置的反应时间，约为0.5周波，10ms；

ω-角频率，2πf＝314.16；

T_a-时间常数X_∑/R_∑,X_∑：归算至故障点的电抗和；R_∑：归算至故障点的电阻和；

I"_k-计算短路电流；

I_dn-断路器允许开断电流；

2.根据权利要求1所述的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，其特征在于，对于公式2，一般配电断路器的直流分量的型式试验为20％，以此为约束条件，若选择高直流分量开断能力的变压器，则公式2应做如下改动：

<mrow> <mi>t</mi> <mo>&GreaterEqual;</mo> <mfrac> <msub> <mi>T</mi> <mi>a</mi> </msub> <mi>&omega;</mi> </mfrac> <msup> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <msub> <mi>dc%I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>4</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中：dc％-断路器直流分量开断百分数；

其余符号意义同公式2。

3.根据权利要求1所述的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，其特征在于，通过变配电系统的电气结构分析，在忽略系统高压侧电阻分量的情况下，得出了时间常数的取值范围，简化了公式1与公式2，可以在缺少资料及可研、初设阶段作为选择断路器开断电流的主要依据，公式如下：

0.1≤T_a≤36 (5)

<mrow> <mi>t</mi> <mo>&GreaterEqual;</mo> <mn>0.1146</mn> <msup> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>6</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

<mrow> <mi>t</mi> <mo>&GreaterEqual;</mo> <mn>0.1146</mn> <msup> <mi>ln</mi> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>k</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mrow> <mn>0.2</mn> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>7</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中符号含义同公式1-3。

4.根据权利要求1所述的一种变配电系统高压断路器选择改进方法，其特征在于，通过公式1与公式2的对数函数性质，可知当短路电流符合公式8时，可仅采用公式2校验断路器开断能力；当短路电流符合公式9时，可不考虑直流分量对断路器开断能力的影响；

<mrow> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>K</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo><</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>8</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

<mrow> <msubsup> <mi>I</mi> <mi>K</mi> <mrow> <mo>&prime;</mo> <mo>&prime;</mo> </mrow> </msubsup> <mo><</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>n</mi> </mrow> </msub> <mn>5</mn> </mfrac> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>9</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>

式中符号含义同公式1-3。