ZRD母線殘壓保持裝置

1、ZRD母線殘壓保持裝置前言企業(yè)內(nèi)部中壓電網(wǎng)某一電壓等級(jí)的供電系統(tǒng)中，若某一條支路發(fā)生短路，與該支路相連的母線（本文特別定義，以該母線為界，該母線及母線以下的線路，定義為區(qū)內(nèi)網(wǎng)；該母線以上的線路定義為區(qū)外網(wǎng)），該母線上電壓陡降嚴(yán)重，母線殘余的電壓（以下稱殘壓）一般低于額定電壓的20%，只有當(dāng)該支路斷路器開(kāi)斷，切除了短路故障，母線電壓才能恢復(fù)。母線電壓從陡降到恢復(fù)這段時(shí)間就是斷路器開(kāi)斷短路故障的時(shí)間，大約在0.1秒左右，也就是微機(jī)綜合保護(hù)判斷故障的時(shí)間（20ms-30ms），加上斷路器固有動(dòng)作時(shí)間（40ms-80ms），再加上電弧過(guò)零時(shí)間（16ms左右）。母線電壓出現(xiàn)凹陷這段時(shí)間，企業(yè)供電系統(tǒng)稱之

2、為“晃電”。晃電實(shí)錄的電壓波形見(jiàn)圖一。 圖一  實(shí)際錄到的晃電時(shí)電壓波形“晃電”發(fā)生期間，母線殘壓很低，使一些未發(fā)生短路故障的負(fù)載運(yùn)行中斷，如變頻器、電動(dòng)機(jī)、繼電器、電磁閥等。這些對(duì)“晃電”反應(yīng)明顯的負(fù)載稱之為敏感負(fù)載，其特點(diǎn)是有機(jī)械運(yùn)動(dòng)以及有電能或磁能儲(chǔ)能元件的存在。企業(yè)內(nèi)使用的電機(jī)多為異步電機(jī)，而異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的保持來(lái)自于電網(wǎng)的無(wú)功支持，某支路短路時(shí)母線殘壓很低，其他支路上的異步電機(jī)得不到無(wú)功支持，且還要向短路點(diǎn)輸出短路電流，異步電機(jī)的短路時(shí)間常數(shù)一般在30ms以下，“晃電”時(shí)間接近3，按指數(shù)規(guī)律衰減的異步電機(jī)的磁場(chǎng)消耗殆盡，在短路故障點(diǎn)切除后電壓恢復(fù)的時(shí)刻，電網(wǎng)對(duì)異步電機(jī)重

3、建磁場(chǎng)產(chǎn)生了5-7倍額定電流的沖擊，造成繼電保護(hù)誤動(dòng)作。圖二是實(shí)錄的異步電機(jī)在電網(wǎng)短路時(shí)和短路故障切除時(shí)兩次沖擊電流波形。圖二  實(shí)錄錄波的異步電機(jī)在電網(wǎng)短路時(shí)電流波形通常母線殘壓在50%以下時(shí)，敏感負(fù)載可容忍的“晃電”時(shí)間不大于30ms。當(dāng)區(qū)外網(wǎng)發(fā)生短路故障，可以將區(qū)內(nèi)網(wǎng)整體（全部負(fù)載）或部分重要負(fù)載切換到另一個(gè)區(qū)外網(wǎng)，但區(qū)內(nèi)網(wǎng)中某支路發(fā)生短路就不能整體切換了，只能部分切換。若區(qū)內(nèi)網(wǎng)中重要的敏感負(fù)載已人為集中到少數(shù)支路或其支路數(shù)本就不多，部分切換是可以解決區(qū)內(nèi)網(wǎng)短路造成重要負(fù)載停運(yùn)的問(wèn)題，必要條件是要有可以切換的合適區(qū)外網(wǎng)。如果區(qū)內(nèi)網(wǎng)中重要的敏感負(fù)載支路很多，部分切換的成本就太大，

4、如果連可切換的區(qū)外網(wǎng)條件都不具備，那么要解決區(qū)內(nèi)網(wǎng)晃電問(wèn)題，采用母線殘壓保持裝置是可取的方案！母線殘壓保持技術(shù)目標(biāo)是要在20ms以內(nèi)將出現(xiàn)短路故障支路的阻抗增加到區(qū)外網(wǎng)總阻抗的20倍以上，將母線殘壓恢復(fù)及保持到額定電壓的95%以上。使用了母線殘壓保持裝置后，當(dāng)區(qū)內(nèi)網(wǎng)發(fā)生短路故障時(shí)，母線殘壓恢復(fù)及保持的電壓波形見(jiàn)圖三。圖三  母線殘壓恢復(fù)及保持的電壓波形母線殘壓保持技術(shù)主要有三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)組成：一，能在1-2ms內(nèi)準(zhǔn)確測(cè)量及判斷出支路出現(xiàn)短路、并發(fā)出命令的控制器。二，能在2ms-3ms內(nèi)斷開(kāi)50kA以上的短路電流，并且不能產(chǎn)生1.5倍以上額定相電壓的過(guò)電壓的換流器，將短路電流換入到與其并

5、聯(lián)的高阻抗中去,將短路電流限制在2kA左右。三，該阻抗必須線性度好，并且吸收能量大。母線殘壓保持裝置，必須包括支路斷路器功能，省去支路斷路器。使其裝入一個(gè)與開(kāi)關(guān)柜大小相當(dāng)?shù)臍んw內(nèi)，要求體積小，成本低。要保留原開(kāi)關(guān)柜所有的重要功能，既開(kāi)斷、正常操作、綜合保護(hù)及通訊等功能，并有明顯的斷口，便于檢修。母線殘壓保持裝置（ZRD），是本公司為了解決需要生產(chǎn)連續(xù)性高的企業(yè)，因區(qū)內(nèi)網(wǎng)晃電造成的連續(xù)生產(chǎn)中斷而開(kāi)發(fā)的一種新型產(chǎn)品，不僅維持了母線殘壓，保護(hù)其它重要負(fù)載不受一條支路短路故障的影響，也具有支路斷路器全部功能，同時(shí)對(duì)該母線主變壓器短路電流沖擊產(chǎn)生的損害大大降低，變壓器得到很好的保護(hù)，同時(shí)對(duì)其分支母線以下

6、的斷路器遮斷容量也相應(yīng)大大降低。本裝置使用了本公司六項(xiàng)最新專(zhuān)利技術(shù)：ZL02258132.4 、ZL02286666.5、ZL200420024429.6、ZL200420078998.9、ZL20052013969、ZL00219352.3 裝置的工作原理本裝置主要由專(zhuān)用原裝進(jìn)口換流器、測(cè)控單元、專(zhuān)用特制羅克線圈、限流阻抗、切離開(kāi)關(guān)、微機(jī)綜合保護(hù)裝置、電流互感器等構(gòu)成。（見(jiàn)圖四）測(cè)控單元通過(guò)羅克線圈，監(jiān)視支路電流，當(dāng)短路電流大于設(shè)定值，高速DSP通過(guò)專(zhuān)用算法12毫秒內(nèi)快速精確的預(yù)測(cè)出三相電流的有效值，并發(fā)出動(dòng)作信號(hào)。裝置中的換流器在23毫秒內(nèi)快速開(kāi)斷，短路電流換流進(jìn)入限流高阻抗中，

7、限制短路電流，短路電流幅值大大降低。本裝置可在支路設(shè)備發(fā)生短路故障616毫秒內(nèi)，將母線殘壓保持在額定電壓的95%以上，保證了其他無(wú)故障支路敏感負(fù)載的正常工作。同時(shí)主變壓器等設(shè)備所受到的短路沖擊大大降低。分支路內(nèi)的短路故障D1(見(jiàn)圖四)切除后，測(cè)控單元檢測(cè)支路電流接近額定電流時(shí)立即給換流器命令，10毫秒內(nèi)限流高阻抗退出，系統(tǒng)即可恢復(fù)正常運(yùn)行。發(fā)生短路故障的支路在發(fā)生短路超過(guò)300毫秒，故障沒(méi)有解除，本裝置測(cè)控單元認(rèn)為是故障點(diǎn)的分支路真空斷路器拒動(dòng)或支路的母線故障D2(見(jiàn)圖四)，立即給切離開(kāi)關(guān)發(fā)出分閘命令，切除該支路。除上述功能之外，裝置還包括微機(jī)保護(hù)、繼電保護(hù)、事件記憶、通訊接口、支路電流監(jiān)測(cè)等

8、全部功能，安裝本裝置之后，原有支路開(kāi)關(guān)可以取消。圖四ZRD母線殘壓保持裝置原理圖適用范圍一、本裝置可替代支路斷路器、普通串聯(lián)限流電抗器，在新供用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)及企業(yè)系統(tǒng)改造時(shí)，可利用本裝置加大支路系統(tǒng)阻抗，使分支路斷路器的開(kāi)斷電流進(jìn)一步減小，降低造價(jià)。見(jiàn)圖五圖五二、如果不重要負(fù)載人為集中到少數(shù)支路上，可采用圖六方案，發(fā)生短路時(shí)，本裝置快速投入限流阻抗，母線的殘壓迅速恢復(fù)到額定電壓的95%以上，可完全滿足維持重要負(fù)荷繼續(xù)運(yùn)行而不受影響。對(duì)不允許瞬時(shí)間斷供電須強(qiáng)行自啟動(dòng)的重要負(fù)載，可提高供電質(zhì)量。 圖六三、若要保持分支路母線殘壓，分支路上同樣可以安裝本裝置。裝置技術(shù)參數(shù)設(shè)備名稱： 

9、                         母線殘壓保持裝置( ZRD) 系統(tǒng)額定電壓：                       

10、6kV-10kV-20kV-35kV系統(tǒng)額定電流：                       630A-1250A-1600A-2000A額定短時(shí)開(kāi)斷電流                  

11、0;  40kA-50kA-63kA                       雷電沖擊耐受電壓（峰值）：            60kV -185kV短時(shí)（1min）工頻耐受電壓 ：      &

12、#160;   32kV-95kV額定頻率：                            50Hz額定短時(shí)耐受電流                      100kA-160kA額定峰值耐受電流 &#