CZ-ZLB零损耗深度限流装置

零损耗深度限流装置(CZ-ZLB)即解决了运行损耗和电压降的问题,同时动作后可自行恢复正常运行,电抗器仅在短路故障时投入系统,可以深度限流
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1 概述

随着电网的迅速发展,负荷中心大电源的相继投入,以及大区域电网之间互联的完成,短路电流水平不断上升,要求断路器的分断能力必须更强。然而,分断能力更强的断路器可能在制造上存在较大的技术困难,并且更换分断能力更强的断路器及配套设备,工期较长、工程量较大,不一定是经济有效的解决方案。

面对严峻的短路电流超标问题,很多企业采用高阻抗变压器限制系统短路电流,但变压器加大阻抗没有最终解决限流深度问题,短路电流遏制并不明显,还带来了更多的有功无功损耗,投资成本上升。

同样,很多企业采用的普通串联限流电抗器也没有从根本上解决限流深度问题(电抗率一般在6~14%),且还带来了有功无功损耗、母线压降及漏磁场等弊病。

而装设故障电流限制器成为遏制短路电流超标最为经济有效的措施。故障电流限制器核心指标:电网正常运行时,限流器表现为零阻抗或微小阻抗,功率接近于零;在电网发生短路故障时,迅速呈现高阻抗以达到抑制短路电流的目的。

混合式熔断器故障电流限制器(或称爆炸桥、大容量高速开断装置)属于故障电流限制器的一种,其与限流电抗器并联运行,虽然解决了电抗器的有功无功损耗、电压降及漏磁场等问题,但是当发生短路故障后,限流器切断回路,投入电抗器,靠的是载流桥体爆破开断,桥体一旦炸断,则无法自行恢复,需更换备件方可重新投入运行。因其检修更换备件期间,限流电抗器可能还串联运行,故此类电抗器的电抗率也无法设计更高水平,故该装置还是没有解决限流深度的问题。

因此开发一种能快速、可靠的自恢复式故障电流深度限制器显得十分重要,而基于电磁斥力开关型零损耗深度限流装置(CZ-ZLB即解决了运行损耗和电压降的问题,同时动作后可自行恢复正常运行,电抗器仅在短路故障时投入系统,电抗率可以做的很大,故可以深度限流,将原电流幅值限制在50%以下。

2 装置原理

2.1 一次原理

 

图一 一次原理图

如图一所示,CZ-ZLB系列零损耗深度限流装置(以下简称CZ-ZLB装置)是由“换流器”与“限流电抗器”并联而成的开关设备,再经由K1K2点串接在供电线路中。

其中“换流器”是以加拿大Max-Swi公司制造的VFC系列电磁斥力快速断路器为主要元件的并整合了短路电流快速判断的测控装置的组合电器;“限流电抗器”正常运行时被换流器旁路处于退出状态,损耗为零,仅在短路故障时才投入,故障解除后再自动退出。

2.2 工作逻辑

  1. 正常运行期间

    正常运行时快速断路器合闸,装置呈零阻抗状态,运行无损耗无压降,同时不会产生磁场污染。

  2. 线路发生短路故障时

    快速测控装置通过检测罗克CT数据达到启动阀值,可在2ms内判断并出口,驱动快速断路器动作,20ms内投入限流电抗器,装置呈高阻抗状态,将短路电流限制在预期值之内,确保常规断路器可靠开断短路故障。

  3. 短路故障排除情况

    若返回CT检出电流回落到额定电流之内,说明短路故障已排除,则快速断路器自动合闸,将深度限流电抗器退出。

    若返回CT检测电流并未回落,即故障点切除失败,时长达到2s,我们认为供配电系统已经崩溃,多级保护均存在严重故障,导致无法解除短路故障;此时快速测控装置作为后备保护会提供联跳信号,驱动与本装置串联的上级或下级断路器跳闸,协助综保完成对故障的切除。同时为自我保护,命令VFC合闸,此功能也作为CZ-ZLB误分之后的自愈保护。

3 型号命名

 

4 技术参数

序号

技术特性

单位

额定参数

通用电气参数

1

额定电压(Ur)

kV

6/10

35

2

额定电流(Ir)

A

1250~8000

1250~4000

3

额定转换电流(Ik

kA

40/50/63/80

31.5/40

4

额定绝缘水平

额定短时工频耐受电压(Ud)/1min

kV

30/42

95

断口额定雷电冲击耐受电压(Up)

kV

60/75

185

5

额定频率(fr)

Hz

50

6

额定转换时间

ms

20

7

额定短路电流转换次数

100

电磁斥力快速断路器关键参数

8

额定分闸时间

ms

6

9

额定合闸时间

ms

20

10

动作分散度

ms

0.5

11

机械寿命

10000

限流电抗器关键参数

12

阻抗有名值

Ω

按限后电流计算

13

最大限后短路电流

kA

按用户要求

14

限后电流下持续时间

(绝热条件下温升90°)

s

2

5 一次设计符号

5.1 YT(一体式)

 

图二 YTJ设计符号

符号说明:CZ-ZLB零损耗深度限流装置采用了一体式设计原则,将“电磁斥力快速断路器”、“深度限流电抗器”及配套测控单元组合为集成化的设备。

设计特点:

  1. 占用空间小;

  2. 一次部件均采用母排连接,减少了电缆连接的安全隐患;

  3. 一次部件出厂时已安装完毕,减少了现场安装和制作的工作量;

5.1 FT(分体式)

 

图三 FT设计符号

符号说明:针对原限流电抗器做节能改造或对于限流电抗器有特殊要求的,可以将“电磁斥力快速断路器”及其配套测控单元和“限流电抗器”进行独立设计,即分体型零损耗深度限流装置,两者之间采用电缆或母排连接。

设计特点:

  1. 电抗器的品牌及生产工艺,客户可以指定,我司按要求配套提供;

  2. 可以满足客户的一些特殊要求,如电抗器的长期通流能力;

6 结构形式

6.1 YT-TY(筒式一体化型)

6.1.1安装布置图