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          大容量高速開關(guān)裝置(FSR)的原理分析及應(yīng)用探討

          作者: 時間:2012-10-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

          1.原理

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/200913.htm

          ()又被稱為故障電流限制器、快速開關(guān)、高速限流保護(hù)開關(guān)、限流保護(hù)器、FCL(Fault Current Limiter)等。主要作用是在短路電流未上升到峰值之前,將其高速開斷。原理接線圖見圖1。

          大容量高速開關(guān)裝置(FSR)的原理分析及應(yīng)用探討

          圖中高壓載流橋體FS和特種高壓限流熔斷器FU在電氣上是并聯(lián)的,由于前者電阻為微歐級,后者電阻為毫歐級,故正常運行情況下,主導(dǎo)流母線中的電流幾乎全部流過高壓載流橋體FS。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路事故時,特種電流互感器CT檢測到短路電流信號,將其傳遞給電子控制器ZK,由ZK進(jìn)行信號的和處理。若短路電流信號超過整定值,ZK將發(fā)出點火信號,通過高壓脈沖變壓器MB,使高壓載流橋體FS在幾百微秒的時間內(nèi)高速斷開;在其斷口開斷的過程中,故障電流轉(zhuǎn)移到特種高壓限流熔斷器FU中,由FU 最后開斷短路電流,切除故障。在FU熔斷過程中,線路上可能會產(chǎn)生瞬時過電壓,此時高能氧化鋅電阻FR對其進(jìn)行限壓。各部分的動作時序如圖2所示。

          大容量高速開關(guān)裝置(FSR)的原理分析及應(yīng)用探討

          圖2中

          t=0 短路故障發(fā)生;

          t=t1 電子控制器探測到故障并建立點火信號;

          t=t2 快速隔離器打開,電流轉(zhuǎn)移到熔斷器中;

          t=t3 熔斷器開始起弧;

          t=t4 熔斷器內(nèi)電弧熄滅,故障電流被徹底開斷,(t3~t4)為熔斷器的燃弧時間。

          由此可見,在預(yù)期短路電流遠(yuǎn)未發(fā)展到峰值之前,短路電流已經(jīng)被高速切斷。實際通過電力設(shè)備的短路電流的峰值ic在第一個半波被限制到預(yù)期短路電流峰值的(15~45)%,短路電流的持續(xù)時間為5 ms左右,保護(hù)了電力系統(tǒng)主設(shè)備免受損壞。的技術(shù)參數(shù)見表1。

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          2.與斷路器的比較

          斷路器的開斷時間約為60~200ms; 斷路器開斷過程中不限流,雖可切除短路故障,但發(fā)電機或變壓器等設(shè)備因經(jīng)受不住短路電流電動力的沖擊,仍有可能損壞;普通斷路器開斷能力很有限,額定短路開斷電流小于50kA,在發(fā)電機出口等很多情況下不能滿足要求;采用開斷能力特大的發(fā)電機斷路器則價格非常昂貴,而且發(fā)電機斷路器也無限流功能。

          大容量高速開關(guān)的開斷時間僅約5ms; 可將短路電流限制到預(yù)期值的15%~45%,可針對預(yù)期短路電流的水平進(jìn)行整定,使發(fā)電機、變壓器等主設(shè)備不因高幅值短路電流的沖擊而損壞。

          大容量高速開關(guān)開斷能力強,可開斷預(yù)期值為120~200kA的短路電流,價格遠(yuǎn)比國外同類產(chǎn)品便宜。 專用于出口短路等災(zāi)難性短路事故的保護(hù),動作后需更換部件,一般不能重合閘。

          由以上比較看出,大容量高速開關(guān)彌補了斷路器的不足,適合于短路電流有可能損壞發(fā)電機變壓器等主設(shè)備時的災(zāi)難性短路事故的保護(hù)。在很多情況下是對付短路電流的唯一技術(shù)方案。

          3.工程應(yīng)用

          3.1旁路限流電抗器

          大容量高速開關(guān)裝置(FSR)的原理分析及應(yīng)用探討

          旁路限流電抗器接線如圖3所示。將與限流電抗器或變電站原來裝備的限流電抗器并聯(lián)。由于FSR阻抗約為0.1mΩ(其中直流電阻約20μΩ),而電抗器阻抗一般在0.15~0.9Ω(即150 mΩ~900 mΩ)之間,所以正常運行時電抗器被FSR短接而不起作用。短路故障發(fā)生時,F(xiàn)SR高速開斷,將電抗器投入起限流作用。

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