WKD-FSR讲义.ppt

合肥凯高电气设备有限公司 大容量快速开关装置 (WKD-FSR) 合肥凯高电气设备有限公司 WKD-FSR大容量快速开关装置 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 合肥凯高电气设备有限公司 * 技术 交流 一 问题的提出： 传统断路器+继电器保护方式存在的问题 开断能力(IK≤80kA)不足； 开断时间(80~120ms)长，冲击电流(ish=2.5IK）大。 /开断时间长，冲击电流大 开断过程包括继电保护动作时间（30~40ms)、断路器固有分闸时间（40~60ms）和燃弧时间（10~20ms),整个过程所需的开断时间为80~120ms。对于50Hz的电网，最大短路冲击电流出现在短路故障发生后的5~10ms。在故障被断路器切除之前，系统内的设备已经受到4~5次大电流的冲击。 t i max I 继电保护 故障切除时间 断路器分侧 燃弧 30-40ms 40-80ms 80-140ms 10-20ms 图一 系统内设备的动稳定裕度须按最大短路冲击电流ish考虑 断路器开断能力一般用开断容量描述: SK= Ue IK 装置额定电压 额定开断电流有效值 安装地点一旦确定， 断路器的开断容量只受开断电流的影响。因此人们习惯上用额定短路开断电流(IK)来表述开断能力。目前国产真空断路器的开断电流仅能做到63kA，部分进口断路器可达到80kA，但价格不菲。问题的关键是发电厂的厂用电分支发生短路时(如图二)，故障电流常常超过80kA，真空断路器已无法安全开断如此大的短路电流！ 常规思维 通过对断路器本身的技术改造来提高开断能力 图二 二 解决问题的思路： 开断新概念---大容量快速开关装置 “开断”电流的本质 2 1 WKD-FFSR大容量快速开关装置 2 2 “开断”电流的本质 2 1 由于电力系统含有大量的电感、电容储能元件，断路器在开断的过程中，储能元件储存的能量和电源注入的能量在断路器“断口”以电弧的形式转化成热能释放（如下图），热能做功将对灭弧室产生巨大的压力，故“开断”的本质是断口吸收消耗电弧能量的过程。 开断过程中断路器断口须吸收的最大电弧能量为： W=UeIKt+UeIK/ω 短路电流IK越大、开断时间t越长，灭弧室吸收的电弧能量越大。但断路器灭弧室所能承受的压力是有限的，且断路器机构的固有动作时间很难缩短，结果是断路器的开断容量不能做到很大！ 采用新的开断元件（高压限流熔断器FU）和新的吸能元件（氧化锌非线性电阻FR） 发散思维 SHK-FFSR大容量快速开关装置 2 2 组成与结构 应用 可靠性 原理 FUR简介 WKD-FFSR /FUR简介 高压限流熔断器（FU）的特性---截流 如图三所示，FU中流过短路电流时，在短路电流ik达到峰值( )之前便已熔断截流，截流值ip仅为峰值的30~40%，截流时间为1~2ms。 此时断口须吸收的能量为： 如采用断路器开断方式，假设开断时间为0.1S，则断口须吸收的能量为： 采用高压限流熔断器开断故障时需断口吸收的能量远远低于断路器开断方式，但熔断器的外壳所能承受的压力有限，故熔断器的开断电流也受到限制，目前只能达到63kA。 FU FR 快速：1ms截流， 3ms全开断； 大容量：开断电流已能做到160kA. t(ms) i(kA) ik 1 3 0 ip 63kA以上怎么办？ 将断口能量转移，另加吸能元件。采用氧化锌非线性电阻FR与熔断器FU并联（图四），FU熔断时产生弧压使FR导通，吸收电弧能量，氧化锌良好的非线性特性还可把开断过电压限制到较低水平。 开断指标 /FUR的应用 FUR的重要特点 决定了FUR的应用场合：额定电流很小、短路电流很大且需要快速开断的场合。 快速开断（3ms以内） 额定电流小(≤500A) 开断能力强（160kA) 水电厂厂用电分支（图五） 发电机励磁变高压侧（图六） 图五 图六 /WKD-FSR装置的原理 FUR的局限：额定电流≤500A 如何突破额定电 流小的制约？ WKD-FSR装置 达到的技术指标 额定电流：8kA 开断电流