母線晃電保護(hù)柜工作原理(1)

1、母線晃電保護(hù)柜工作原理晃電保護(hù)柜主要解決線路短路造成的電壓暫降問題，根據(jù)現(xiàn)有的保護(hù)配置，當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)裝置檢測(cè)時(shí)間約 60ms，常規(guī)彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器跳閘時(shí)間 60ms，電壓暫降持續(xù)時(shí)間至少 120ms以上。電壓暫降雖然持續(xù)時(shí)間短，造成的后果卻十分嚴(yán)重，具體危害如下：（1） 當(dāng)電壓下降到額定值的 70%以下時(shí)，持續(xù)時(shí)間超過 2-3 個(gè)周波時(shí)，接觸器就會(huì)脫扣造成用戶大面積停電，對(duì)于一類用戶，突然停電造成的損失十分巨大。（2） 當(dāng)電壓降低到 50%以下時(shí)，電動(dòng)機(jī)失磁，在電壓恢復(fù)時(shí)電動(dòng)機(jī)重復(fù)啟動(dòng)，特別是高壓電機(jī)較多的用戶，眾多電機(jī)同時(shí)再加速對(duì)電網(wǎng)造成很大沖擊，嚴(yán)重者造成電網(wǎng)停電。（3） 對(duì)

2、可編程序控制器（PLC），當(dāng)電壓低于 50%時(shí)，PLC將停止工作；一些 I/0設(shè)備，當(dāng)電壓低于90%時(shí)，持續(xù)時(shí)間僅幾個(gè)周波就會(huì)被切除。這將導(dǎo)致使用PLC的生產(chǎn)線作業(yè)中斷，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。（4） 電壓暫降會(huì)造成服務(wù)器出現(xiàn)癱瘓和數(shù)據(jù)丟失，對(duì)信息安全造成重大的影響?？紤]到電壓暫降問題對(duì)電網(wǎng)及企業(yè)用戶帶來嚴(yán)重的用電安全隱患， 南京國(guó)高電氣自動(dòng)化有限公司研制了FBVP系列基于故障快速檢測(cè)和快速機(jī)械開關(guān)的母線電壓限流保護(hù)設(shè)備，主要解決區(qū)內(nèi)支線短路故障造成的晃電問題，通過快速檢測(cè)線路短路故障，檢測(cè)時(shí)間小于 5ms，迅速分?jǐn)嗫焖贆C(jī)械開關(guān)，投入阻抗，限制短路電流，穩(wěn)定上級(jí)母線電壓的跌落，從而保證上級(jí)母線的所有

3、出線的電壓穩(wěn)定，穩(wěn)定電壓至少 90%以上，縮短電網(wǎng)晃電的持續(xù)時(shí)間，減小電網(wǎng)、企業(yè)重要負(fù)荷供電中斷及停機(jī)的可能，為企業(yè)生產(chǎn)提供穩(wěn)定可靠的供電電源。根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的勘測(cè)，在易發(fā)生短路故障的饋線支路配置母線快速保護(hù)設(shè)備，當(dāng)饋線側(cè)出現(xiàn)暫時(shí)性短路故障，導(dǎo)致母線電壓出現(xiàn)大幅跌落時(shí)，母線晃電保護(hù)設(shè)備對(duì)線路故障進(jìn)行快速判別，母線晃電保護(hù)設(shè)備對(duì)快速開關(guān)發(fā)跳閘指令，限流電抗器被投入，故障電流被限制，母線電壓將維持在額定電壓的 90%以上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)上級(jí)母線電壓的保護(hù)。當(dāng)下級(jí)故障被清除時(shí)，母保設(shè)備會(huì)重合，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。當(dāng)下級(jí)故障無法被正常清除時(shí)，母線晃電保護(hù)柜內(nèi)后備常規(guī)斷路器跳閘，將故障點(diǎn)隔離，配置如下圖1

4、。 圖1 典型配電網(wǎng)母保應(yīng)用解決方案示意圖母線晃電保護(hù)柜主要解決幾個(gè)問題：1、限制短路電流至要求的合理水平2、維持母線電壓穩(wěn)定3、降低系統(tǒng)的有功和無功損耗母線晃電保護(hù)柜為母線電壓限流保護(hù)成套設(shè)備，在電網(wǎng)及企業(yè)廠用電系統(tǒng)研究、主設(shè)備的設(shè)計(jì)制造以及控制保護(hù)系統(tǒng)的研制均采用國(guó)際上先進(jìn)的技術(shù)，使得母保設(shè)備整體限流保護(hù)效果非常理想，設(shè)備質(zhì)量可靠。母線晃電保護(hù)柜主要由以下幾部分組成：1.普通斷路器 2.快速斷路器 3.快速開關(guān)觸發(fā)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 4.限流電抗器 5.控保系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖2所示。12 4 3 5圖2 母保設(shè)備電氣系統(tǒng)圖限流電抗器并聯(lián)在快速斷路器的兩端，快速斷路器與普通斷路器串聯(lián)?？乇Ｏ到y(tǒng)采集母線電壓

5、、限流電流實(shí)現(xiàn)故障的快速檢測(cè)。整個(gè)設(shè)備（10kV）集成在金屬封閉開關(guān)柜內(nèi)?？乇Ｏ到y(tǒng)通過光纖控制快速斷路器分合。l 快速開關(guān)快速開關(guān)是母保成套設(shè)備核心元件之一，采用電磁斥力驅(qū)動(dòng)，其特點(diǎn)是分合閘速度快，分閘時(shí)間小于 1.5ms，5ms內(nèi)即可達(dá)到額定絕緣開距，合閘時(shí)間小于 10ms，遠(yuǎn)小于常規(guī)斷路器幾十毫秒的分合閘時(shí)間。因其極快的分閘速度，可實(shí)現(xiàn)對(duì)限流電抗器在第一個(gè)半波內(nèi)快速投入，同時(shí)其對(duì)短路電流耐受能力及短路開斷性能較常規(guī)開關(guān)更加優(yōu)異。快速開關(guān)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用電容儲(chǔ)能與電力電子器件控制相結(jié)合的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)計(jì)方案，控制系統(tǒng)摒棄了常規(guī)開關(guān)的操作回路，與保護(hù)裝置間通過光纖進(jìn)行信號(hào)傳輸，控制延時(shí)小于

6、300us，遠(yuǎn)小于常規(guī)節(jié)點(diǎn)控制時(shí)間，同時(shí)抗干擾能力強(qiáng)。開關(guān)控制系統(tǒng)接收保護(hù)裝置指令，并觸發(fā)電容放電回路晶閘管，在接收到指令后幾十微妙內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)能電容進(jìn)行放電，實(shí)現(xiàn)對(duì)快速開關(guān)的快速驅(qū)動(dòng)。l 限流電抗器限流電抗器是母保設(shè)備的重要元件，其采用空心澆注式結(jié)構(gòu)，整體絕緣耐熱等級(jí)要求為 F級(jí)，繞組匝間、股間絕緣耐熱材料要求H級(jí)，支柱絕緣子為實(shí)芯棒狀，非磁性瓷支柱絕緣子。阻抗值根據(jù)不同限流深度要求可靈活配置，滿足動(dòng)、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時(shí)間的要求。電抗器的容量參數(shù)需要根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行仿真確定。l 控保裝置控保裝置采用了國(guó)高電氣成熟穩(wěn)定的 32位平臺(tái)。該平臺(tái)廣泛應(yīng)用于保護(hù)、快切控制系統(tǒng)、數(shù)字化變電站控制保護(hù)系

7、統(tǒng)等多個(gè)產(chǎn)品中。該平臺(tái)是高性能的分散、分布式系統(tǒng)，擁有友好的人機(jī)環(huán)境，方便進(jìn)行功能擴(kuò)展，支持遠(yuǎn)程維護(hù)。由于控制裝置采用了32位高性能的CPU和DSP、內(nèi)部高速總線、智能 I/O，使得系統(tǒng)響應(yīng)速度快，控制精度高，能夠很好地滿足母保控制系統(tǒng)對(duì)快速調(diào)節(jié)的需要?；谒矔r(shí)值、斜率、幅值相結(jié)合的多判據(jù)短數(shù)據(jù)窗綜合故障快速識(shí)別方法，故障檢測(cè)時(shí)間小于5ms，檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確，可靠性高?？焖贆C(jī)械開關(guān)與控制保護(hù)裝置采用一二次深度融合設(shè)計(jì)：摒棄傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)控制方式（傳輸延時(shí)時(shí)間長(zhǎng)達(dá) 8-10ms），通過光纖以太網(wǎng)編碼通訊方式，控制快速開關(guān)的分合，控制延時(shí)時(shí)間小于300us，抗干擾能力強(qiáng)?？焖匍_關(guān)采用小型化設(shè)計(jì)方案，兼容現(xiàn)有常規(guī)開關(guān)的尺寸，與常規(guī)開關(guān)集成在同一開關(guān)柜體內(nèi)，可兼容現(xiàn)有常規(guī)開關(guān)柜，設(shè)備緊湊，占地面積小，滿足用戶個(gè)性化需求，即可用于新建站，又可用于老站改造擴(kuò)建。母線晃電保護(hù)柜的具體工作原理如下：系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，快速開關(guān)在 5毫秒內(nèi)完成額定絕緣開距動(dòng)作，可以實(shí)現(xiàn)第一周波內(nèi)將電流轉(zhuǎn)移到限流電抗器上，起到