母线晃电保护柜工作原理(1).docx

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1、母线晃电保护柜工作原理晃电保护柜主要解决线路短路造成的电压暂降问题，根据现有的保护配置，当发生接地故障时，保护装置检测时间约60ms,常规弹簧操作机构的断路器跳闸时间60ms,电压暂降持续时间至少12On1S以上。电压暂降虽然持续时间短，造成的后果却十分严重，具体危害如下：(1)当电压下降到额定值的70%以下时，持续时间超过2-3个周波时，接触器就会脱扣造成用户大面积停电，对于一类用户，突然停电造成的损失十分巨大。(2)当电压降低到50%以下时，电动机失磁，在电压恢复时电动机重复启动，特别是高压电机较多的用户，众多电机同时再加速对电网造成很大冲击，严重者造成电网停电。(3)对可编程序控制器(P

2、1C),当电压低于50%时，P1C将停止工作；一些I/O设备，当电压低于90%时，持续时间仅几个周波就会被切除。这将导致使用P1C的生产线作业中断，造成重大经济损失。(4)电压暂降会造成服务器出现瘫痪和数据丢失，对信息安全造成重大的影响。考虑到电压暂降问题对电网及企业用户带来严重的用电安全隐患，南京国高电气自动化有限公司研制了FBVP系列基于故障快速检测和快速机械开关的母线电压限流保护设备，主要解决区内支线短路故障造成的晃电问题，通过快速检测线路短路故障，检测时间小于5ms,迅速分断快速机械开关，投入阻抗，限制短路电流，稳定上级母线电压的跌落，从而保证上级母线的所有出线的电压稳定，稳定电压至少

3、90%以上，缩短电网晃电的持续时间，减小电网、企业重要负荷供电中断及停机的可能，为企业生产提供稳定可靠的供电电源。根据对现场实际情况的勘测，在易发生短路故障的馈线支路配置母线快速保护设备，当馈线侧出现暂时性短路故障，导致母线电压出现大幅跌落时，母线晃电保护设备对线路故障进行快速判别，母线晃电保护设备对快速开关发跳闸指令，限流电抗器被投入，故障电流被限制，母线电压将维持在额定电压的90%以上，从而实现对上级母线电压的保护。当下级故障被清除时，母保设备会重合，系统恢复正常运行。当下级故障无法被正常清除时，母线晃电保护柜内后备常规断路器跳闸，将故障点隔离，配置如下图1。图1典型配电网母保应用解决方案

4、示意图母线晃电保护柜主要解决几个问题：1、限制短路电流至要求的合理水平2、维持母线电压稳定3、降低系统的有功和无功损耗母线晃电保护柜为母线电压限流保护成套设备，在电网及企业厂用电系统研究、主设备的设计制造以及控制保护系统的研制均采用国际上先进的技术，使得母保设备整体限流保护效果非常理想，设备质量可靠。母线晃电保护柜主要由以下几部分组成：1.普通断路器2.快速断路器3.快速开关触发驱动系统4.限流电抗器5.控保系统结构如下图2所示。图2母保设备电气系统图限流电抗器并联在快速断路器的两端，快速断路器与普通断路器串联。控保系统采集母线电压、限流电流实现故障的快速检测。整个设备(IOkV)集成在金属封

5、闭开关柜内。控保系统通过光纤控制快速断路器分合。快速开关快速开关是母保成套设备核心元件之一，采用电磁斥力驱动，其特点是分合闸速度快，分闸时间小于1.5ms,5ms内即可达到额定绝缘开距，合闸时间小于10ms,远小于常规断路器几十毫秒的分合闸时间。因其极快的分闸速度，可实现对限流电抗器在第一个半波内快速投入，同时其对短路电流耐受能力及短路开断性能较常规开关更加优异。快速开关驱动系统采用电容储能与电力电子器件控制相结合的具有自主知识产权的设计方案，控制系统摒弃了常规开关的操作回路，与保护装置间通过光纤进行信号传输，控制延时小于300us,远小于常规节点控制时间，同时抗干扰能力强。开关控制系统接收保

6、护装置指令，并触发电容放电回路晶闸管，在接收到指令后几十微妙内实现对储能电容进行放电，实现对快速开关的快速驱动。限流电抗器限流电抗器是母保设备的重要元件，其采用空心浇注式结构，整体绝缘耐热等级要求为F级，绕组匝间、股间绝缘耐热材料要求H级，支柱绝缘子为实芯棒状，非磁性瓷支柱绝缘子。阻抗值根据不同限流深度要求可灵活配置，满足动、热稳定电流和持续时间的要求。电抗器的容量参数需要根据系统设计参数进行仿真确定。控保装置控保装置采用了国高电气成熟稳定的32位平台。该平台广泛应用于保护、快切控制系统、数字化变电站控制保护系统等多个产品中。该平台是高性能的分散、分布式系统，拥有友好的人机环境，方便进行功能扩

7、展，支持远程维护。由于控制装置采用了32位高性能的CPU和DSP、内部高速总线、智能I/O,使得系统响应速度快，控制精度高，能够很好地满足母保控制系统对快速调节的需要。基于瞬时值、斜率、幅值相结合的多判据短数据窗综合故障快速识别方法，故障检测时间小于5ms,检测结果准确，可靠性高。快速机械开关与控制保护装置采用一二次深度融合设计：摒弃传统的节点控制方式（传输延时时间长达8-10ms）,通过光纤以太网编码通讯方式，控制快速开关的分合，控制延时时间小于300us,抗干扰能力强。快速开关采用小型化设计方案，兼容现有常规开关的尺寸，与常规开关集成在同一开关柜体内，可兼容现有常规开关柜，设备紧凑，占地面积小，满足用户个性化需求，即可用于新建站，又可用于老站改造扩建。母线晃电保护柜的具体工作原理如下：系统发生短路时，快速开关在5亳秒内完成额定绝缘开距动作，可以实现第一周波内将电流转移到限流电抗器上，起到限流作用。此后，若故障在300ms（可根据实际电抗器配置进行定值整定）内消失，则给快速开关发送合闸指令，限流电抗器退出，系统恢复正常运行；若在300ms后故障依然存在，则给普通开关发送跳闸指令，将故障点切除。图3母线电压限流保