快速限流器

快速限流器概述

快速限流器的作用原理

快速限流器的工作原理如圖 1 所示。它由下列部分組成:①專用電流互感器;②電子檢測器;③電容器; ④點火觸發(fā)變壓器;⑤可爆破開斷的雷管橋與其并聯(lián)的高壓限流熔斷器。 雷管橋的電阻是μΩ極，并聯(lián)的高壓限流熔斷器的電阻則是 μΩ 極，所以正常狀態(tài)下電流幾乎從雷管橋流過。當短路故障發(fā)生時，專用電流互感器①將故障電流瞬時值和電流上升率di/dt 值傳給電子檢測器②進行檢測。當故障電流瞬時值和電流上升率 di/dt 值超過規(guī)定值后就發(fā)出點火脈沖， 通過電容器③將點火脈沖傳送給點火觸發(fā)變壓器，引爆載流雷管橋中的雷管。只有這種爆破方式，才能使雷管橋開斷斷口產(chǎn)生足夠高的速度， 迅速實現(xiàn)雷管橋由低電阻轉為高電阻， 即雷管橋的電阻由遠小于高壓限流熔斷器的電阻， 轉為遠大于高壓限流熔斷器的電阻。這個轉變過程在極短時間由(約幾個微秒到幾十微秒)完成的，迅速開斷雷管上的故障電流。再由并聯(lián)的高壓限流熔斷器， 吸收由雷管橋開斷故障電流可能產(chǎn)生的過電壓及開斷限流電流。

快速限流器的結構

圖 2 示出 IS-快速限流器的結構。它由一個絕緣外殼組成(3) ，其內裝有 2 個管狀觸頭，帶 有縱向槽，而且一端連接線端，而另一端焊在一起。在這個管狀觸頭內裝有雷管(2) ，雷管借助點火裝備通過電容器放電而爆炸。

圖3示出12kV 2000A IS-快速限流器單極外形結構。圖中，1 底盤，2 支柱絕緣子，3 帶鎖緊裝置接線端子，4 高壓限流熔斷器，5 可伸縮的接觸點，6 帶脈沖變壓器的支柱絕緣子。只要操動帶鎖緊裝置的接線端子上的手槽，就可迅速地更換 IS-快速限流器的主件。

圖 4 示出 IS-快速限流器的主件。圖中，7 高壓限流熔斷器鑒別信號裝置，8 絕緣管，9 雷管橋，10 雷管，11 主回路鑒別信號裝置，12 熔體。

圖 5 示出雷管橋。銅質雷管橋爆破時，從中部斷開，在爆炸沖擊力的作用下，四塊導片分別向上、下、左、右四個方向卷曲，在高壓限流熔斷器的熔體熔化前，形成一個具有一定絕緣水平的斷口，隨后高壓限流熔斷器完成最終的限流開斷。爆炸產(chǎn)生的推力將載流的雷管橋從載流狀態(tài)轉變?yōu)楦綦x狀態(tài)，故障電流瞬時轉移到高壓限流熔斷器，完成限流開斷。整個過程在 5ms 內結束。

快速限流器的應用

德國 ABB Calor Emag 公司于 1955 年發(fā)明了快速限流器， 20 世紀 60 年代初首批產(chǎn)品投放市場，至今生產(chǎn) 幾千套，分布在幾十個國家使用良好，該產(chǎn)品積 50 余年的經(jīng)驗和無數(shù)次改進， 是一個技術上成熟的產(chǎn)品。其參數(shù)做到額定電壓 750V、12kV、17.5kV、24kV、36kV、40.5kV，額定電流 1250~4500A，最大預期開斷電流有效值 140~210kA。 用快速限流器來保護貴重的大型電力設備(如發(fā)電機等) ，可使嚴重的故障電流損害大幅減輕，實現(xiàn)電力系統(tǒng)安全運行，不但在技術上解決了系統(tǒng)安全運行問題，而且具有非常高的綜合經(jīng)濟效益和社會效益。圖 6 示出使用快速限流器一例。

故障電流限制器有用爆炸方式的故障電流限制器，如 ABB 的 IS-快速限流器，也有超導故障電流限制器，簡稱超導限流器，超導限流器是新興技術，現(xiàn)還處于樣品研究階段， 而爆炸式限流器技術成熟，并已取得運行經(jīng)驗。

對于異常高的短路電流第一個大半波峰值，斷路器由于動作太慢不能提供任何保護，只有快速限流器可以在電流上升的初期(小于一毫秒)即對其感知并加以限制，并在短路電流瞬時值還遠沒上升到預期峰值之前將其開斷，所出現(xiàn)的短路電流最大瞬時值永遠低于短路電流第一個大半波峰值。

與復雜的常規(guī)解決方案相比較，UFCL快速限流器應用在變壓器或發(fā)電機饋線中，應用在開關電器的母聯(lián)中，和應用在與電抗器并聯(lián)的接線中，兼具技術合理，經(jīng)濟優(yōu)惠的優(yōu)點。作為發(fā)電廠、大型工業(yè)區(qū)和配電網(wǎng)的開關電器，UFCL快速限流器是解決短路電流難題的一個理想的開關設備。UFCL由英諾威電氣自主研發(fā)，產(chǎn)品最大額定電壓達40.5kV，最大額定電流達6300A，預期短路開斷電流可達200kA，技術性能已達到國際先進水品，產(chǎn)品現(xiàn)已在國家電網(wǎng)、冶金、化工、石油石化、水泥、紙漿等行業(yè)得到廣泛使用，產(chǎn)品的可靠性并已經(jīng)得到眾多工程的嚴苛考驗。

主要特點:

技術參數(shù):

額定電流(A) 630/1500/2000/2500/3150/4000/5000/6300

額定電壓(kV) 3.6/7.2/12/20/40.5

額定預期短路開斷電流(kA)rms 63/80/100/150/200