快速開關(guān)型母線電壓保護(hù)設(shè)備概述、特點(diǎn)及原理

產(chǎn)品概述

電網(wǎng)因雷擊、短路、電源故障及其它內(nèi)外部原因造成電網(wǎng)短時(shí)間電壓大幅度波動(dòng)甚至短時(shí)斷電數(shù)秒的現(xiàn)象，稱之為“晃電”。晃電即電壓暫降，不同于電壓波動(dòng)或欠電壓，是指母線電壓有效值快速下降且持續(xù)時(shí)間極短的突發(fā)事件。根據(jù)國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)的定義，供電電壓快速下降到額定值的 90%~10%，持續(xù)0.5~30 個(gè)周波的現(xiàn)象叫電壓暫降。

引起晃電的主要原因有很多種，其中包含雷擊、外網(wǎng)電壓波動(dòng)以及短路故障等外部不可抗因素，也包含不平衡負(fù)載啟動(dòng)、廠用電切換等人為因素。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因雷擊造成電壓暫降大概占到 60%以上。由于電壓暫降發(fā)生的偶然性以及不可預(yù)見性，因此可以說(shuō)電壓暫降是不可避免的。由外部電網(wǎng)、內(nèi)部故障等原因?qū)е碌幕坞姮F(xiàn)象會(huì)影響電網(wǎng)供電的可靠性，導(dǎo)致生產(chǎn)企業(yè)敏感負(fù)荷如大量接觸器、 變頻器、PLC、各種數(shù)字設(shè)備等跳閘或損壞，而且易造成計(jì)算機(jī)信息丟失、 死機(jī)， 進(jìn)而可能導(dǎo)致工藝生產(chǎn)中斷， 給企業(yè)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至影響企業(yè)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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，造成的后果十分嚴(yán)重，具體危害如下：

當(dāng)電壓下降到額定值的 70%以下時(shí)，持續(xù)時(shí)間超過(guò) 1 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。

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。

對(duì)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。

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。

考慮到電壓暫降問(wèn)題對(duì)電網(wǎng)及企業(yè)用戶帶來(lái)嚴(yán)重的用電安全隱患， 國(guó)高電氣研制了FBVP系列基于故障快速檢測(cè)和快速開關(guān)的母線電壓限流保護(hù)柜：通過(guò)快速檢測(cè)線路短路故障，檢測(cè)時(shí)間小于 5ms，迅速分?jǐn)嗫焖匍_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。

該母保柜為金屬鎧裝封閉式開關(guān)柜形式，與同級(jí)別KYN28交流開關(guān)柜的尺寸、接口等基本保持一致，適合新建和改造工程。

產(chǎn)品主要特點(diǎn)

通過(guò)系統(tǒng)建模仿真能力，靈活配置安裝位置與系統(tǒng)參數(shù)；

自主可靠的全套產(chǎn)品的供貨能力；

快速可靠故障識(shí)別檢測(cè)能力；

基于電磁斥力的三相一體化高速機(jī)構(gòu)，分閘時(shí)間僅相當(dāng)于常規(guī)彈操機(jī)構(gòu) 1/20；

一二次融合設(shè)計(jì)；

豐富再線監(jiān)測(cè)能力；

集成化設(shè)計(jì)，后備保護(hù)開關(guān)與快速開關(guān)集成在同一柜體內(nèi)。

產(chǎn)品原理

快速開關(guān)型母線電壓保護(hù)設(shè)備主要由常規(guī)真空斷路器、快速開關(guān)和限流電抗器組成，正常運(yùn)行時(shí)普通開關(guān)和快速開關(guān)均處于閉合狀態(tài)，并承擔(dān)通流任務(wù)，整個(gè)開關(guān)回路處于低阻抗?fàn)顟B(tài)。

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，起到限流作用。若故障在 300ms（可進(jìn)行定值整定）內(nèi)消失，則給高速開關(guān)發(fā)送合閘指令，限流電抗器退出，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行；若在 300ms 后故障依然存在，則給普通開關(guān)發(fā)送跳閘指令，將故障點(diǎn)切除。

母保柜在不同故障時(shí)刻的動(dòng)作波形示意圖。短路故障發(fā)生后母保柜限流電抗器投入前后，短路電流將發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化。根據(jù)短路發(fā)生時(shí)刻限流電抗器投入時(shí)刻有所不同，若故障發(fā)生在半波的前 1/2周期內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)半波末將限流電抗器投入，實(shí)現(xiàn)限流作用；若故障發(fā)生在半波的后 1/2周期內(nèi)，則在下一個(gè)半波零流點(diǎn)處將限流電抗器投入，實(shí)現(xiàn)限流目的。

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