用于大型同步发电机出口及厂用变和励磁变分支的大容量快速ppt课件.ppt

用于大型同步发电机出口及厂用变和励用于大型同步发电机出口及厂用变和励磁变分支的磁变分支的 大大 容容 量量 快快 速速 开开 断断 装装 置置 合肥凯立控制技术合肥凯立控制技术报告人：黄冬华报告人：黄冬华 n FUR高压限流熔断器组合维护安装高压限流熔断器组合维护安装和和FSR大容量快速开断安装是由安徽凯大容量快速开断安装是由安徽凯立公司研制的专利技术，它具有断流才立公司研制的专利技术，它具有断流才干强，开断速度快等特点干强，开断速度快等特点,是发电机出口是发电机出口厂用变、励磁变分支回路等短路容量较厂用变、励磁变分支回路等短路容量较大的场所的快速有效的维护安装大的场所的快速有效的维护安装 6.1、高压限流熔断器组合安装作为励磁系统的、高压限流熔断器组合安装作为励磁系统的短路维护，主接线表示图如下：短路维护，主接线表示图如下： 励磁变或厂高变高压侧发生短路时的短路电流波励磁变或厂高变高压侧发生短路时的短路电流波形表示图形表示图n运运用用FURFUR以以后后，，当当出出现现励励磁磁变变或或厂厂高高变变一一次次侧侧短短路路时时，，如如上上图图所所示示，，熔熔断断器器FUFU在在t1t1时时间间内内熔熔断断截截流流，，并并产产生生弧弧压压将将电电流流迫迫入入非非线线性性电电阻阻FRFR中中快快速速衰衰减减。

此此时时短短路路电电流流只只上上升升到到Ip Ip ，，仅仅为为预预期期短短路路冲冲击击电电流流的的1/51/5～～1/101/10FUFU的的作作用用是是限限流流截截流流，，产产生生弧弧压压；；FRFR的的作作用用是是限限制制弧弧压压，，吸吸收收磁磁场场能能量量，，减减轻轻对对FUFU的的压压力力，，并并快快速速将将电电流衰减至零流衰减至零 由由于于FUFU的的限限流流性性和和快快速速性性，，采采用用了了FURFUR后后原原系系统统将将具具有有如下的优越性：如下的优越性： 1)1)由由于于 FU FU 的的快快速速性性和和限限流流性性是是由由物物理理特特性性所所决决议议，，而而无无机机械拒动作的能够，所以可靠性高械拒动作的能够，所以可靠性高 2)2)由由于于FUFU的的限限流流性性，，主主机机、、主主变变及及真真空空断断路路器器不不再再受受峰峰值值电电流流冲冲击击，，延延伸伸了了运运用用寿寿命命，，大大大大提提高高了了系系统统设设备备在在动动、、热稳定方面的平安裕度热稳定方面的平安裕度 3 3〕〕励励磁磁变变高高压压侧侧加加装装FURFUR安安装装不不但但在在励励磁磁变变内内部部匝匝间间短短路路、、励励磁磁变变高高压压侧侧短短路路时时能能快快速速有有效效维维护护。

同同时时当当功功率率柜柜内内部部出现短路、励磁变低压交流侧短路时也能快速有效维护出现短路、励磁变低压交流侧短路时也能快速有效维护4)4)由由于于FUFU的的快快速速性性，，使使缺缺点点切切除除时时间间大大大大缩缩短短，，更更能能有有效效地地维维护护主主机机和和主主变变压压器器大大量量的的研研讨讨结结果果阐阐明明，，只只需需在在20ms20ms之之内内切切除除缺缺点点，，才才干干防防止变压器的损坏事故止变压器的损坏事故5) 5) FRFR限限制制了了FUFU的的过过电电压压，，使使操操作作过过电电压压小小于于2.52.5倍倍相相电电压压FRFR吸吸收收了了FUFU开开断断过过程程中中主主机机、、主主变变及及线线路路磁磁场场能能量量和和开开断断过过程程中中电电源源提提供供的的能能量量使使FUFU开开断断时时的的电电弧弧能能量量降降低低至至允允许许值值以以下下，，从从而使开断容量及可靠性大大提高而使开断容量及可靠性大大提高 n高高压压限限流流熔熔断断器器组组合合维维护护安安装装由由安安徽徽凯凯立立科科技技股股份份研研制制，，额额定定电电流流能能做做到到400A400A，，开开断断电电流流高高达达160KA160KA。

该该安安装装于于20192019年年1111月月获获得得国国家家专专利利证证书书，，在在发发电电机机励励磁磁变变，，厂厂用用电电分分支支获获得得大量运用大量运用n诸诸如如：：葛葛洲洲坝坝电电厂厂、、吉吉林林白白山山电电厂厂、、四四川川宝宝珠珠寺寺电电厂厂、、贵贵州州东东风风电电厂厂、、乌乌江江渡渡电电厂厂、、黄黄河河万万家家寨寨电电厂厂、、江江西西万万安安电电厂厂、、新新安安江江电电厂厂、、山山西西神头火电厂等近神头火电厂等近300300多家大中型电厂多家大中型电厂 6.2、大容量高速开关安装n 大容量快速开断安装具有额定电流大〔12KA〕、断流才干强〔240KA〕，开断速度快〔3ms以内切除缺点〕等特点对于传统的断路器维护方式来说，大容量快速开断安装在开断技术上是一个艰苦突破 1 1传统的断路器维护方式存在的问题：传统的断路器维护方式存在的问题：〔〔1 1〕〕            开断的时间长、冲击电流大；开断的时间长、冲击电流大； n如图一所示短路缺点后，继电维护动作时间为30～40ms,断 路器固有分闸时间为40～80ms，燃弧时间要10～20ms, 缺点切除时间长达80～ 140ms。

n对于50HZ的电网，短路后5～10ms之内到达冲击电流最大值早在断路器开断之前，系统的设备就曾经遭到了3～4次大电流的冲击 n发电机出口短路时，短路电流达6～7Ie，冲击电流高达15-18 Ie火电厂厂用变分支短路〔厂用电率10％〕时，短路电流达110-170Ie，冲击电流高达280～450Ie，水电厂厂用变〔厂用电率1％〕或励磁变分支短路时，短路电流达1100～1700Ie，冲击电流高达2800～4500Ien〔２〕由于冲击大，时间长，使得在系统设计时，就要对发电机、变压器、互感器、母线、绝缘子、金属构架等设备在动稳定性和热稳定性方面要思索留用足够的余度，这就必然要添加很多投资n〔３〕断路器开断才干缺乏〔63KA，最大80KA〕发电机、厂用电分支无维护n 目前，在系统中并网运转的200MW及以上大型机组曾经很多，600MW及以上机组也已投产多年，这些大型机组发生出口短路时，电流超越80KA，厂用变或励磁变分支短路时，电流将超越100KA，发电机出口或厂用分支无法选到适宜的断路器，人们不得不耗费很多资金把发电机至变压器之间设计成封锁母线，还有的厂用变压器、励磁变压器由三个单相变压器组成，意在尽量防止出口短路，但是当发电机出口发生间歇性弧光接地时，非缺点相避雷器动作或绝缘薄弱环节击穿等等，都会导致发电机出口相间短路的发生，后果不堪想象。

大容量快速开断安装主要由桥体FS、熔断器FU、非线性电阻FR及测控单元等组成，简称FSR n测控单元定期检测电流和电流变化率，短路时向桥体发出分断命令n正常时的任务电流经桥体流过，接到测控单元的分断命令后，桥体在0.15ms之内断开，电流转移到熔断器经0.5ms熔断器熔断，产生的弧压使非线性电阻导通n非线性电阻导通后吸收磁能，并把过电压限制在允许的2.5倍相电压之内额定电流大〔可做到12KA〕，开断才干强〔240KA〕，截流时间短n与传统的断路器开断方式相比具有以下显著特点：n1〕 速动性提高20倍以上短路电流在1ms以内被截流，3ms之内衰减到零，缺点被完全切除传统的断路器维护方式最快也要75ms，至少为FSR的25倍 n2〕系统永远达不到预期的冲击电流，设备的动稳定和热 稳 定 的 余 度 不 用 设 计 得 过 大 ， 可 节 省 大 量 资 金 截流值Ip仅为预期短路冲击电流的1/7　～1/6左右，系统接受的电动力大大减少所经过的I2t比断路器开断方式减少了至少500倍，可达上千倍n3〕开断过程中无危害性过电压；氧化锌良好的非线性特性，可将开断过电压限制在2.5倍的额定相电压以内n。

n4〕开断容量可以足够大目前可以做到240KA，普通只需求160kA只需求配置相应的非线性电阻来吸收磁能，开断容量就可以做得足够大此外由于本安装引入电流变化率做判据，灵敏度更高设计上采用三个一样的独立任务的测控部件，以“2/3表决方式〞判别缺点的发生，可靠性更高n2 2大容量快速开断安装的运用大容量快速开断安装的运用n1 1〕〕 大大型型发发电电机机出出口口、、厂厂用用变变分分支支或或励励磁磁变变分分支能得到快速有效维护以下图中所示装支能得到快速有效维护以下图中所示装n置置为为FSRFSR，，详详细细采采用用何何种种安安装装视视额额定定电电流流而而定定额定电流小于额定电流小于500A500A的场所可运用的场所可运用FURFUR安装n2 2〕〕 如如图图六六所所示示，，发发电电机机出出口口短短路路时时，，普普通通由由系统提供的短路电流比发电机提供的短路系统提供的短路电流比发电机提供的短路n电电流流大大起起始始瞬瞬间间短短路路电电流流周周期期分分量量为为6 6～～7Ie7Ie，，冲冲击击电电流流可可达达1515～～18 18 IeIe例例如如300MW300MW机机组，组，IK=73.7IK=73.7～～84.7KAIimp=19884.7KAIimp=198～～227.6KA227.6KAn如图七所示，厂用变压器或发电机励磁变高压端部附近短路时，短路电流是由发电机和系统提供。

对于火电厂〔厂用电率约为10％〕，短路电流为厂用变压器额定电流的110～170倍300MW机组IK=128.7～194.7KA，冲击电流高达345.8～523.2KA，是额定电流的304.9～439.3倍n而对于厂用电率为1％左右的水电厂厂用电分支或发电机励磁变分支，那么短路电流为厂用变或励磁变额定电流的1100～1700倍，冲击电流达2800～4500倍厂用变、励磁变遭到这样大的短路电流的冲击，必然会发生爆炸只需FUR及FSR才干开断，采用了FUR及FSR后，实践冲击电流却远没有到达预期短路冲击电流，发电机、变压器、厂用变或励磁变得到了快速有效的维护 n3 3〕〕采采用用FSRFSR安安装装可可大大大大减减少少了了系系统统扩扩建建或或联联网网运运转转所所需需的的投投资资无无论论系系统统扩扩建建或或联联网网运运转转，，都都涉涉及及到到图图八八所所示示变变压压器器的并列运转它可以带来如下益处的并列运转它可以带来如下益处: :na.  a.  提高了供电可靠性；提高了供电可靠性；n b. b. 减减少少了了正正常常运运转转和和大大型型电电动动机机启启动动时的电压降；时的电压降；nc.   c.   图图八八有有利利于于根根据据负负荷荷情情况况决决议议所所投投入入的的并并列列变变压压器器运运转转的的台台数数以以便便实实现现经经济济运运转转。

如如图图九九所所示示，，新新投投入入的的发发电电机机与与原有电网的并列运转与上述情况类似原有电网的并列运转与上述情况类似n对于图八和图九，假设用母联断路器并列运n行，那么会使负荷出口短路时，短路电流由IK1增n加为IK=IK1+IK2,带来如下费事：na．原有断路器开断才干缺乏,需求改换,须增n加投资;nb．为与母联断路器继电维护配合,原有负荷 n的继电维护须再延时0.5s; nc．原有系统设备需求重新检验动热稳定性n如在图八和图九所示的系统中,用FSR取代并列运转的联络断路器,那么上述费事都可防止,且可保管并列运转带来的益处 4 4〕〕FSRFSR安装与电抗器并联是最经济有效的安装与电抗器并联是最经济有效的限流方案限流方案n有有些些发发电电厂厂的的机机端端母母线线上上接接有有容容量量不不大大的的厂厂用用电电负负荷荷或或直直配配线线路路(如如图图十十、、图图十十一一),还还有有些些变变电电所所接接有有负负荷荷不不大大的的供供电电线线路路或或所所用用电电负负荷荷。

按按照照系系统统的的实实践践短短路路电电流流来来选选择择这这些些负负荷荷断断路路器器,往往往往很很不不经经济济,为为此此需需求求采采用用电电抗抗器器限限制制短短路路电电流流但串入电抗器后但串入电抗器后,却存在如下问题：却存在如下问题：na．正常运转时在电抗器上产生电压降，而这个电压降随负荷变化，给调理供电电压质量呵斥困难；nb．较大电动机启动时，电抗器上的电压降会加剧，将影响其它负荷的运转；nc．电抗器长期串联在供电系统中，将产生宏大的电能损耗；nd．电抗器强大的漏磁场，将使周围的金属构架、钢筋混凝土产生附加热损耗和振动，影响运转寿命n将FSR与电抗器并联后，可处理上述问题，并保管电抗器的限制短路电流的功能n3 3 结论结论n〔〔1 1〕〕 氧氧化化锌锌非非线线性性电电阻阻与与熔熔断断器器并并联联，，可可使使开开断断才才干干大大大大提提高高，，是是开开断断技技术术的的一个艰苦突破一个艰苦突破n〔〔2 2〕〕 大大容容量量快快速速开开断断安安装装额额定定电电流流大大，，开开断断才才干干强强，，截截流流小小，，速速度度快快，，是是发发电电机机出出口口、、厂厂用用变变、、励励磁磁变变分分支支等等短短路路容容量量较较大大的的场场所所的的快快速速有有效效的的维维护护安安装装。

对对于于短短路路容容量量不不同同的的场场所所，，运运用用FURFUR和和FSRFSR后后，，可可使使系系统统免免受受冲冲击击，，对对设设备备的的动动稳稳定定性性和和热热稳稳定定性性要要求求大大大大降降低低，，从从而节省大量资金而节省大量资金n〔〔3 3〕〕采采用用FSRFSR与与电电抗抗器器串串联联的的限限流流方方案案，，可可提提高高供供电电可可靠靠性性，，并并可可带带来来宏宏大大的的经经济济效效益益假假设设思思索索与与FSRFSR并并联联后后，，电电抗抗器器可可只只按按短短时时冲冲击击电电流流设设计计，，从从而而电电抗抗器造价大大降低器造价大大降低n这这两两种种安安装装目目前前已已在在冶冶金金、、煤煤炭炭、、石石化化及供电企业得到了广泛的推行和运用及供电企业得到了广泛的推行和运用。