零损耗深度限流装置运行规程

第八章深度限流装置运行规程
（续阜康热电公司电气设备运行规程第八章）
序言：我公司七、八号机6.3kv系统中,由于系统短路电流较大，设计院为了解决断路器开断能力不足、动、热稳定不够等问题，在主变低压侧加装ZLB 型零损耗深度限流装置，以降低6.3kv系统的三相短路电流。

ZLB型零损耗深度限流装置，在系统无短路电流故障发生时，电抗器被快速开关短接，可谓零损耗，当6.3kv系统发生短路故障时，快速开关断开，电抗器接入，启到深度限流的作用。

系统短路故障切除后，装置立即返回到电抗器被快速开关短接的原工作状态。

ZLB型零损耗深度限流装置属于国内新型产品，有很好的节能作用。

但是任何事物都有两面性，如果该装置不能可靠投入，其结果就是事故；如果该装置投入后不能在5s内可靠断开，其结果就是该装置的电抗器烧毁和主回路断相。

该装置同主变一样，只有投入，退出就是停机停炉。

所以，保证ZLB型零损耗深度限流装置在完好状态下运行，是唯一出路，也是编制ZLB型零损耗深度限流装置的根本目的。

第一节技术条件
设备名称：零损耗深度限流装置
型号：ZLB-6-5/80
额定电压：6.3KV
限流深度：>70%
频率：50±2HZ
绝缘水平：10kV
额定电流：5000A
电感量：0.377Ω
冷却方式：风冷
限流开关动作时间：合闸<20ms、分闸<10ms
标称限流时间：≥2s
装置耐压：≥90（kv·lmin）
海拔高度：≤1000m
环境温度：-40℃-60℃
相对湿度：≤85%（25℃）
使用地点：户外
污秽等级：E级，带电体间距中心≦300mm
出厂日期：2012.11.30
出厂编号：2012Z0010-1
制造厂家：合肥贝阿益电力设备有限公司
第二节设备概况
1.ZLB工作原理
当6.3kv系统发生短路时，短路电流通过电流互感器给罗克线圈，当短路电流大于设定的幅值，高速DCP通过专用算法，快速精确的预测出三相电流过零点的精确时间，分别在每相电流过零之前发出信号。

高速开关在电流接近过零点的三相分别准确分闸开断，短路电流通过电抗器并受到限制，短路电流幅值大大降低。

本装置可在7-15ms内将短路电流限制在原幅值50%以下，使系统所受到的短路冲击大大降低，保护系统内变压器、发电机等电气设备，同时降低了短路点电源侧真空断路器的遮断电流，保证了系统的安全运行。

短路故障切除后，测控单元自动检测母线电压，当6.3kv母线电压回升后，立即给高速开关发出合闸命令，深度限流电抗器退出，系统即可恢复正常运行。

2.限流装置主体部分
由电流互感器、电抗器、高速真空断路器、罗克线圈、电容器、压敏电阻等组成。

正常运行高速真空断路器在合闸状态，电抗器被断路器旁路掉；
事故瞬间高速真空断路器跳闸闸，电抗器完全接入，承受短路电流。

3.控制柜
控制柜设在
通过光纤通讯测控深度限流主体部分工作状态，向主控制室
4.光纤通讯部分
5.设备电源
限流装置主体B相内部接220v/165v隔离变压器，变压器对地绝缘水平
10kV。

6.设备控制
设在66kv高压配电室。

第三节正常运行
第四节事故处理
第五节设备检查
第六节设备检修
系统参数，主变：
额定容量：S1= 63MVA
额定电压：Un= 10kV
额定电流:In=S1/√3XUn=3.64KA
短路电压百分比： UK%＝8%
5台发电机：
额定容量：等效容量约S2=45MVA
额定电压： Un=10kV
额定电流:In=S2/√3XUn=2.6KA
发电机超瞬变电抗平均值：X''d＝13 %
图1 供电一次系统图
5台发电机出口均装有FSR大容量高速开关装置如图1 当K1点发生短路后
主变提供的短路电流： I1=In/UK%=3.64KA/8%=46KA
5台发电机提供的短路电流I2（五台发电机的超瞬变电抗均按0.13考虑）：
I2=In/X''d=2.6KA/0.13=20kA
假设与5台FSR并联的限流电抗器限流10KA，则
短路点总的短路电流值Iz=I1+I2/2=46KA +10KA =56kA
由于流向短路点的短路电流超过50kA，这样对断路器的开断容量要求就比较高。

系统如果要安全运行，必需降低流向短路点的短路电流，才能选用合适的断路器进行开断。

若线路断路器的额定短路开断电流为31.5KA，为了增加开断的可靠性，将系统总的短路电流限制到断路器额定开断容量的80% ，即31.5 X 0.8=25KA，则需将主变提供的短路电流降低到IK1'=25KA-10KA=15KA，这样
断路器才能安全的开断短路点的电流。

此方案在从根本上解决了，断路器的开断容量不足，电抗器限流深度等问题。

3．ZLB工作原理
本装置通过罗克线圈，监视系统电流，当短路电流大于设定的幅值，高速DCP通过专用算法，快速精确的预测出三相电流过零点的精确时间，分别在每相电流过零之前发出信号。

高速开关在电流接近过零点时三相分别准确分闸开断，短路电流换流进入深限流电抗器中，限制短路电流，短路电流幅值大大降低。

测控单元向后台发出动作指示信号。

本装置可在7～15毫秒内可将短路电流限制在原幅值50%以下，使系统所
受到的短路冲击大大降低，保护系统内变压器发电机等电气设备，同时提高了短路点负载真空断路器使用寿命，保证了系统的安全运行。

短路故障切除后，测控单元自动检测母线电压回升立即给高速开关发出合闸命令，深限流电抗器退出，系统即可恢复正常运行。

4．采用零损耗深度限流装置的优点
4.1 大容量高速开关与深度限流装置的比较。

表1大容量高速开关与深度限流装置优缺点的比较
4.2 提高了供电的可靠性。

在厂用系统正常运行时，电抗器使得母线上电压降低；而在最大电动机启停时，将使电压波动加剧，带来晃电问题，提高了供电的可靠性。

4.3 减少了电抗器的功耗。

在正常运行时，运行电流通过电抗器上时会产生大量的能量损耗。

仅有功损耗可能会有近十万元，无功损耗更大。

空心电抗器强大的漏磁场对混凝土的影响及对通讯的干扰。

楼板或基础混凝土中的钢筋在强大的漏磁场作用下，产生附加损耗，而且在长期的震动下，将使混凝土松软，影响混凝土基础和厂房的寿命。

强大的漏磁场将使通讯系统及计算机监控系统受到严重干扰，甚至无法正常工作[5]。

4.4 动作速度快.
ZLB装置能在系统发生短路的7-15毫秒内将短路电流开断，深度限流电抗器将短路电流将至50%以下。

短路保护装置的开断时间有四部分组成；监控单元采样、计算、发出动作命令时间；专用断路器固有分闸时间；熄弧时间；短
路电流换流进入深限流电抗器时间。

一般微机保护采样需要一个周波20ms；快速FFT计算及发出命令需30ms；普通断路器固有分闸时间需50ms以上；开断后熄弧时间达十几毫秒左右；电流才能通过零熄弧。

故其需要100ms左右方能切断短路电流。

长时间的短路电流对变压器、母线、开关和发电机等设备的动、热稳定有着极高的要求。

ZLB装置中使用高速涡流驱动开关[6]，能实现
5ms以内分闸，10ms合闸。

同时测控单元使用高精度、高速数模转换器，不断对系统电流进行检测，当电流大于设定值，通过高速DSP技术和专用算法，在2ms内快速计算短路电流及电流过零点的精确时刻，并在过零点之前发生动作信号，驱动开关在过零点之前切断电路，确保熄弧时间最短，在7-15ms内将短路电流换入深度限流电抗器中。

4.5 开断能力强。

ZLB装置中的进口开关为三相独立动作，利用对触头刚分时间的合理控制，确保各相动作均为临界过零开断，使熄弧时间最小。

大大增加了灭弧室的开断余量，短路开断能力可轻松达到80KA。

4.6 限流电抗器限流效果好。

ZLB装置中深度限流电抗器由于正常运行时，无电流通过。

从而无能损耗，无压降，同时也不会产生漏磁场。

只有在短路发生时投入工作，电抗值可根据系统需要，将短路电流限制在预期短路电流的50%以下，从而在发生短路的过程中将短路电流大大降低，变压器免受巨大的短路电流冲击，系统内断路器开断能力也相应降低。

4.7 使用寿命长。

ZLB装置中的开关使用高速涡流驱动机构，比普通断路器所使用的弹簧操作机构运动部件减少80%，且使用简单的直线运动，没有复杂的传动机构，磨
损极小，机械寿命及可靠性大大提高，同时，本装置系过零点开断，熄弧期间的燃弧量不到普通断路器的10%，开断容量大大提高，触头烧灼小，其触头电寿命呈级数上升，深度限流电抗器无短路发生时，处于零损耗，不发热、无电压降，使用寿命长。

4.8 性能高可靠。

ZLB装置核心部件均为国外生产，即使在强电磁干扰环境下，仍能可靠运行。

同时，电子控制器带有实时自检功能，确保其始终可靠运行，各功能信息均能通过通讯发送后台报警监控。

4.9 动作分散度小。

由于大幅度的缩短了合闸时间并配置了直接驱动的高速涡流驱动机构，合闸分散度可以控制在0.1ms以内。

4.10 合闸无反弹。

根据现场情况，可以加装防触头撞击装置，确保合闸无反弹。

5．零损耗深度限流装置的工作原理
本装置通过罗克线圈，监视系统电流，当短路电流大于设定的幅值，高速DCP通过专用算法，快速精确的预测出三相电流过零点的精确时间，分别在每相电流过零之前发出信号。

高速开关在电流接近过零点的三相分别准确分闸开断，短路电流换流进入深度限流电抗器中，限流短路电流，短路电流幅值大大降低。

测控单元向后台发出动作指示信号。

本装置可在7-15ms内将短路电流限制在原幅值50%以下，使系统所受到的短路冲击大大降低，保护系统内变压器发电机等电气设备，同时提高了短路点负载真空断路器使用寿命，保证了系统的安全运行。

短路故障切除后，测控单元自动检测母线电压回升立即给高速开关发出合闸命令，深度限流电抗器退出，系统即可恢复正常运行。

6．结论
零损耗深度限流装置为最佳节能和最经济有效的限流方案，大大减少系统扩建或联网运行所需要的投资。

本装置可替代高阻抗变压器、普通串联限流电抗器、爆炸型大容量高速开断装置，在新供用电系统设计及企业系统改造时，可利用本装置深度限流电抗器，加大系统阻抗，使负荷侧断路器的开断电流进一步减小，降低造价。

短路发生时本装置快速投入母联深度限流电抗器，加大系统内抗，故障点切除后，深度限流电抗器退出，不影响整个系统的正常运行，联网运行使变压器的使用价值得到提高。

对不允许瞬时间断供电须强行自启动的重要负载，可提高供电质量。

线路短路时，本装置快速投入电抗器，深限流电抗器上的残压可完全满足维持重要负荷继续运行而不受影响。

系统短路故障切除后，装置立即返回原工作状态。