大容量高速开关及消弧装置可行性研究报告

绕组的电压互感器PT组成，一旦系统发生单向间歇性弧光接地过电压，微机控制器ZK立即判别故障类型与相别，并向故障相的真空接触器JZ发出动作指令，真空接触器JZ在30～40左右完成合闸动作，间歇性弧光接地随之被转化为金属性接地，弧光接地过电压消失。真空接触器动作之前的过电压由三相组合式过电压保护器TBP限制在较低的数值。由于时间短，不超过TBP允许的400A2ms的能量指标，仍可保证TBP的安全。当由于装置故障、检修调试人员误接线等原因造成装置误判断，导致相间弧光短路时，FUR组件可以在2ms之内快速熔断，短路电流远没有达到最大值时快速切除故障，不会造成任何后果，对系统的运作没有影响。 关键技术：

a.独创的作用原理 b.快速的微机判别技术 c.真空接触器JZ高速合闸技术

2.4 产品技术优势与产品关联度分析 2.4.1 FSR大容量高速开断装置

速动性提高20倍以上，系统承受的冲击电流大大减弱，冲击时间大大缩短。传统使用的断路器继电保护时间为30—40ms，固有分闸时间为40—80ms，燃弧时间为10—20ms，总的故障切除时间达80—140ms。短路电流开断前，系统经受到了3—4次最大峰值断流电流冲击。使用FSR大容量高速开断装置，短路电流在1ms以内被截流，3ms之内衰减到零。截流时电流值仅为最大短流冲击电流的1/6～1/7，且不存在多次峰值短路电流的冲击，因而发电及变、配电设备设计、选型余度就能减小，可节省大量资金。

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另外由于截断电流的降低，发生短路时系统所受的电动力及热效应大大降低，提高了供电系统的可靠性。所以FSR大容量高速开断装置完全可以替代庞大、昂贵的断路器。

开断容量大大提高，由于国产断路器的最大开断电流目前只能做到80KA，如此大的短路电流，无法选到合适的断路器。这类短路电流开断设备以前主要依赖进口。FSR大容量高速开断装置最大开断电流可达到240KA，完全可以用于上述大电流开断场所，替代进口。

开断过程中无危害性过电压。FSR中的氧化锌非线性电阻具有良好的非线性特性，可将开断过程中形成的过电压限制在2.5倍的额定相电压以内。

九五期间我国用于电网改造投资达二千六百多亿元。预计“十五”期间，全国220千伏及以上交、直流线路将达到23万公里，新增装机容量1000万千瓦以上。电网改造时由于供电容量的增大，会使短路电流增大，原有的开关设备需要更换，需要大量资金。使用FSR大容量高速开断装置，利用其对断路电流的速动性，能够使并联运行变压器在发生短路时快速解列，原有开关设备上不会出现大的短路电流，因此得以继续利用，大大减少系统扩建或联网运行所需投资。

FSR与电抗器并联提供经济有效的限流方案。正常运行时FSR将电抗器短接，避免了电抗器巨大的电能损耗和大型电动机启动时的电压降。短路时FSR快速断开，负荷侧断路器的开断电流被电抗器限制在允许范围。

对不允许瞬时间断供电或须强行自启动的重要负荷，可提高供电质量。线路短路时，FSR快速断开，交电抗器投入，电抗器上的残压可设计足以维持重要负荷继续运行而不受影响。

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FSR大容量高速开断装置开断电流不受限制、使用范围广，断流时间短、断流可靠，具有国际先进水平。目前世界上仅有安徽凯立科技股份有限公司和ABB公司拥有该项技术。拥有该技术使我国发电、输变电设备成套能力大大加强，利于我国电力设备成套出口。“十五”期间，中国电力将投产发电装机9000万千瓦，其中大中型机组8500万kw。发电设备也趋向于大型化。安徽凯立科技股份有限公司生产的FSR大容量快速开断装置售价仅为ABB公司同类产品价格1/5～1/10，替代进口，能节省大量外汇。 2.4.2 XHG消弧及过电压保护装置

我国3～35Kv(66Kv)中等电压等级的电网多采用非直接接地系统。该类电网发生单相金属性接地时，其余两相对地电压将升高至线电压。这类电网使用的电气设备，如变压器、电压／电流互感器、断路器等的对地绝缘水平，设计选型时都能长期受线电压作用。

对于架空线路，电网中内部过电压的幅值不高。危及电网绝缘安全的主要因素不是内部过电压，而是大气过电压。长期以来，架空线路采取的过电压保护主要针对大气过电压，装设各种类型的避雷器。上述过电压保护措施对内部过电压不起任何保护作用。

目前，架空线路逐步被电缆线路所取代。电网发生单向间歇性弧光接地时产生的弧光接地过电压及由此而激发的铁磁谐振过电压，成为这类电网安全运行的一大威胁，其中以单向弧光接地过电压最为严重。

现行运行规程规定，当非直接接地系统发生单相接地故障时，允许继续运行两小时，如经上级有关部门批准，还可以延长。但规程对于“单相接地故障”的概念未作明确界定。如果单向接地故障为金属性接地，则故障相对地电压降为零，其余两健全相的对地电压升高至线电压，前已指出，

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这类电网中的电气设备在正常情况下都能承受这种过电压而不损坏。但是，如果单向接地故障为弧光接地，则过电压可达3.5倍正常运行相电压的峰值，在这样高的过电压持续作用下，势必造成电气设备绝缘的积累性损伤，在健全相的绝缘薄弱环节造成对地击穿进而引发时间短路事故。为了解决这类电网弧光接地产生长时间过电压问题，国内大多采用消弧线圈或自动跟踪补偿式消弧线圈消除弧光接地过电压。研究表明，消弧线圈自动跟踪或自动调谐时不可能“消除弧光接地过电压”。在单相间歇性电弧接地时刻，过渡过程通过接地故障点的电网电容电流分量和电感电流分量（有消弧线圈时）均是高频，两者的频率特性完全不同。电网电容电流分量达到最大值（数百安培），消弧线圈电感电流分量还未起来。待电网电容电流衰减到稳态后，消弧线圈产生很大饱和高频电流（数百安）。所以在单相间歇性电弧接地时刻，消弧线圈电感电流分量和电网电容分量是不可能补偿或调谐的。并且采用消弧线圈或自动跟踪补偿式消弧线圈还容易产生串联谐振过电压和虚幻接地现象；放大变压器高压侧到低压测的传递过电压；使小电流选线装置灵敏度降低甚至无法选线。

当中性点不接地系统加装XHG消弧及过电压保护装置后：

a、相对地及相与相之间的过电压均被限制到较低的电压水平，原来由此引发的绝缘事故将大为减少；

b、原作用时间最长、对系统设备的运行安全威胁最大的弧光接地过电压将被限制，同时随着故障相母线的直接接地而消失；

c、过电压被限制在较低水平，原本可能引发的铁磁谐振过电压的可能性大大减少；

d、由于XHG消弧及过电压保护装置限制过电压的功能比消弧线圈更

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