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CZ-ZLB零損耗深度限流裝置

零損耗深度限流裝置(CZ-ZLB)即解決了運行損耗和電壓降的問題,同時動作后可自行恢復正常運行,電抗器僅在短路故障時投入系統,可以深度限流
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1 概述

隨著電網的迅速發展,負荷中心大電源的相繼投入,以及大區域電網之間互聯的完成,短路電流水平不斷上升,要求斷路器的分斷能力必須更強。然而,分斷能力更強的斷路器可能在制造上存在較大的技術困難,并且更換分斷能力更強的斷路器及配套設備,工期較長、工程量較大,不一定是經濟有效的解決方案。

面對嚴峻的短路電流超標問題,很多企業采用高阻抗變壓器限制系統短路電流,但變壓器加大阻抗沒有最終解決限流深度問題,短路電流遏制并不明顯,還帶來了更多的有功無功損耗,投資成本上升。

同樣,很多企業采用的普通串聯限流電抗器也沒有從根本上解決限流深度問題(電抗率一般在6~14%),且還帶來了有功無功損耗、母線壓降及漏磁場等弊病。

而裝設故障電流限制器成為遏制短路電流超標最為經濟有效的措施。故障電流限制器核心指標:電網正常運行時,限流器表現為零阻抗或微小阻抗,功率接近于零;在電網發生短路故障時,迅速呈現高阻抗以達到抑制短路電流的目的。

混合式熔斷器故障電流限制器(或稱爆炸橋、大容量高速開斷裝置)屬于故障電流限制器的一種,其與限流電抗器并聯運行,雖然解決了電抗器的有功無功損耗、電壓降及漏磁場等問題,但是當發生短路故障后,限流器切斷回路,投入電抗器,靠的是載流橋體爆破開斷,橋體一旦炸斷,則無法自行恢復,需更換備件方可重新投入運行。因其檢修更換備件期間,限流電抗器可能還串聯運行,故此類電抗器的電抗率也無法設計更高水平,故該裝置還是沒有解決限流深度的問題。

因此開發一種能快速、可靠的自恢復式故障電流深度限制器顯得十分重要,而基于電磁斥力開關型零損耗深度限流裝置(CZ-ZLB即解決了運行損耗和電壓降的問題,同時動作后可自行恢復正常運行,電抗器僅在短路故障時投入系統,電抗率可以做的很大,故可以深度限流,將原電流幅值限制在50%以下。

2 裝置原理

2.1 一次原理

 

圖一 一次原理圖

如圖一所示,CZ-ZLB系列零損耗深度限流裝置(以下簡稱CZ-ZLB裝置)是由“換流器”與“限流電抗器”并聯而成的開關設備,再經由K1、K2點串接在供電線路中。

其中“換流器”是以加拿大Max-Swi公司制造的VFC系列電磁斥力快速斷路器為主要元件的并整合了短路電流快速判斷的測控裝置的組合電器;“限流電抗器”正常運行時被換流器旁路處于退出狀態,損耗為零,僅在短路故障時才投入,故障解除后再自動退出。

2.2 工作邏輯

  1. 正常運行期間

    正常運行時快速斷路器合閘,裝置呈零阻抗狀態,運行無損耗無壓降,同時不會產生磁場污染。

  2. 線路發生短路故障時

    快速測控裝置通過檢測羅克CT數據達到啟動閥值,可在2ms內判斷并出口,驅動快速斷路器動作,20ms內投入限流電抗器,裝置呈高阻抗狀態,將短路電流限制在預期值之內,確保常規斷路器可靠開斷短路故障。

  3. 短路故障排除情況

    若返回CT檢出電流回落到額定電流之內,說明短路故障已排除,則快速斷路器自動合閘,將深度限流電抗器退出。

    若返回CT檢測電流并未回落,即故障點切除失敗,時長達到2s,我們認為供配電系統已經崩潰,多級保護均存在嚴重故障,導致無法解除短路故障;此時快速測控裝置作為后備保護會提供聯跳信號,驅動與本裝置串聯的上級或下級斷路器跳閘,協助綜保完成對故障的切除。同時為自我保護,命令VFC合閘,此功能也作為CZ-ZLB誤分之后的自愈保護。

3 型號命名

 

4 技術參數

序號

技術特性

單位

額定參數

通用電氣參數

1

額定電壓(Ur)

kV

6/10

35

2

額定電流(Ir)

A

1250~8000

1250~4000

3

額定轉換電流(Ik

kA

40/50/63/80

31.5/40

4

額定絕緣水平

額定短時工頻耐受電壓(Ud)/1min

kV

30/42

95

斷口額定雷電沖擊耐受電壓(Up)

kV

60/75

185

5

額定頻率(fr)

Hz

50

6

額定轉換時間

ms

20

7

額定短路電流轉換次數

100

電磁斥力快速斷路器關鍵參數

8

額定分閘時間

ms

6

9

額定合閘時間

ms

20

10

動作分散度

ms

0.5

11

機械壽命

10000

限流電抗器關鍵參數

12

阻抗有名值

Ω

按限后電流計算

13

最大限后短路電流

kA

按用戶要求

14

限后電流下持續時間

(絕熱條件下溫升90°)

s

2

5 一次設計符號

5.1 YT(一體式)

 

圖二 YTJ設計符號

符號說明:CZ-ZLB零損耗深度限流裝置采用了一體式設計原則,將“電磁斥力快速斷路器”、“深度限流電抗器”及配套測控單元組合為集成化的設備。

設計特點:

  1. 占用空間??;

  2. 一次部件均采用母排連接,減少了電纜連接的安全隱患;

  3. 一次部件出廠時已安裝完畢,減少了現場安裝和制作的工作量;

5.1 FT(分體式)

 

圖三 FT設計符號

符號說明:針對原限流電抗器做節能改造或對于限流電抗器有特殊要求的,可以將“電磁斥力快速斷路器”及其配套測控單元和“限流電抗器”進行獨立設計,即分體型零損耗深度限流裝置,兩者之間采用電纜或母排連接。

設計特點:

  1. 電抗器的品牌及生產工藝,客戶可以指定,我司按要求配套提供;

  2. 可以滿足客戶的一些特殊要求,如電抗器的長期通流能力;

6 結構形式

6.1 YT-TY(筒式一體化型)

6.1.1安裝布置圖