浅谈FUR组合保护装置在水电站电气设备中的应用
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力效应、 热效应 、 电弧 效 应 。 对 于水 电站 中 常用 的 高压 断路 器 ， 对 其
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Hale Waihona Puke ｌ 要求是既能切 断正常负荷， 又 能在发生短路故 障时排 除短路故 障，
若 使用 断 路 器 保 护 存 在着 以下 问题 ： （ １ ） 短 路 电流 中 的非 周 期 分 量 很 大 ， 当发 电 机 端 口发 生 故 障
熔 断器 Ｆ ｕ的 作 用 是 在 一 定 时 间 内 限制 短 路 电流 并 产 生 弧压 。 起着控制和保护的双重作用 。 氧 化锌 电阻 Ｆ Ｒ的 作 用 是 限制 过 电压 并 且 在 一 定 时 间后 将 熔
断器 中的 电流引入 自身， 吸 收磁场 能量 ， 同时快速地将 电流衰减到
浅谈 Ｆ Ｕ Ｒ组合保护装置在水电站 电气设备中的应用
吴 明亮
（ 湖 南水 利水 电职 业技 术学 院）
【 摘要 】 文章 分析 了Ｆ ＵＲ组合保护装 置的保 护原理 ， 阐述 了Ｆ ＵＲ组 Ｆ Ｕ Ｒ适用 于 ３ ￣３ ５ Ｋ Ｖ电力系统 中具有较 大短路容量 的厂 用变 合 保 护 装 置 应 用 于 水 电 站 电 气设 备 保 护 的 必要 性 与 可 能 性 ，论 证 压器， 励磁变压器 的回路 。当系统发生短路 时， 可在 １ ～２ ｍ ｓ之 内高
和误动现象 ， 大 大 提 高 了设 备 的安 全 可 靠 性 。 （ ５ ） 选择性 。 通过选择适合的 Ｆ Ｕ 的额 定 电流 为 ， 保 证 与 高 厂 变
厂 。
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继 电保 护 配 合 。 以满 足 Ｆ Ｕ Ｒ的动作选择性要求。
３ ． Ｆ ＵＲ组合保护装置应用于水电站电气设备保护的必要性 故障时短路 电流对 电源 设备 的破坏主要来源 于所产 生的 电动
是 变 压 器 的 高 压 侧 短 路 还 是 低 压 侧 短 路 ， 实 际 上 都 近 似 于 发 电机 （ １ ） 快 速 性 。它 可 在 短 路 电 流 上 升 到 峰值 之 前 ２ ｍ ｓ内快 速 截
端短路 ， 极大 的短路 电流会烧 毁设备 ， 甚 至会造成 变压器 爆炸 ， 其 流 ， ３ ￣４ ｍ ｓ内切除故障 ， 三相 电流持续时间不超 过 ６ ｍ ｓ 。 后果极其 严重 。若在变压 器高压侧安装开 断容量很大 的高压断路 （ ２ ） 限流 性 。 截 流 值 控 制 在 最 大 短 路 冲 击 电流 的 １ ５ ％ 一 ２ ０ ％ ， 大 大
高能氧化锌 电阻 Ｒ将熔 断器中的 电弧 电流转移 到 自身 并吸收
目前 中小型水 电站厂用变 压器或发 电机励 磁变压器 的高压侧 磁 能，导通弧压 ，把 开断时的过 电压 限制在设备绝 缘允许范 围 以 大部分 是直接和发 电机 出 口母线连接 的， 其短路 电流特 别大 ， 无论 内。Ｆ Ｕ Ｒ组合保护装置具有如下特 点：
理 论 指 导和 实际 意 义 。
Ｆ Ｕ Ｒ与 断 路器 组 合 时 ， 由Ｆ Ｕ 所 带微 动 开 关 接 点 向 断 路 器 发 出 联 跳
【 关键 词 】 Ｆ Ｕ Ｒ， 水 电站 ， 变压器 ， 保护
０引 言
命令 ， 切 断故 障 电流 时电气 回路形成两 个断 口 （ 指 断路器分 闸 、 高 压熔断器熔 断） ， 使故障切 断时问大大缩 短， 具有较高的可靠性 。
零， 使 电源 提 供 的 能 量 最 小 。 ’
时， 此 时的短路 电流 由发 电机提 供， 由于发 电机 的 Ｘ ／ Ｒ （ Ｘ为发 电机
高 能氧化 锌 电阻器 是一 种 电陶瓷器件 ， 氧化 锌 、 氧化 钴、 氧化 同步电抗， Ｒ为发 电机定子回路总 电阻） 较 大， 因此故 障发生时短路
器， 造成 投资大 、 限流能力差 、 开断 时间长 ， 并将给 设备 带来损伤 。 提 高 了 系 统和 电 力 设 备 的 动稳 定余 度 。同 时 由于 Ｉ ２ ｔ 大 大 降低 ， 使 Ｆ Ｕ Ｒ组 合 保 护 在 水 电 站 厂 用 电 系 统 中运 用 ， 能 很 好 地 解 决 这 些 问 热 稳 定 余 度 提 高 ２ ０ ０倍 以 上 ， 降 低 了设 备 投 资 费 用 ， 延 长 了设 备 使 题， 减少设备的误动率 ， 有 效 的 保 护 电气 设 备 。 用 寿命 。 （ ３ ） 分断能力强 。 目前 投 入 使 用 的 Ｆ Ｕ Ｒ的 开 断 电 流 可 达 １ ６ ０ Ｋ Ａ ，
锶、 氧化锰 、 氧 化 铬 及 其 它 添 加 剂 按 一 定 比 例 配 方 烧 结而 成 。所 具 电流 的衰减 时间常数较大 ， 造成 几个周波 内电流不 能过 零点 ， 开断 有 的 非 线 性 特 性 使 之 在 限 制 过 电压 方 面 具 有 极 好 的性 能 ，其 伏 安 时 问 较 长 ， 通 常需要几个周波 ， 如 此 长 时 间对 某 些 电器 设 备 已起 不 特性见 图 ２ 。从 特 性 曲线 可 以看 到有 两个 区 段 ， 在 小 电流 区 段 选 取 到应有 的保护作用 ， 由于短路 电流的峰值 已经几次冲击 发 电机 、 断 邻近转折 的一点 ｌ ｍ Ａ 作 为 阀 片 的 标 称 电压 点 ， 而把 大 电流 区 段 的 路 器 和 变 压 器 ，对 发 电 机 和 断 路 器 都 有 很 大 的 电动 力 和 热 效 应 破 １ ０ ０ Ａ 点选 取 为 阀片 的残 压 点 。 大 电流 残 压 值 与 标 称 电 压 值 的 比 坏 。所 以断 路 器 保 护 方 式 不 是 十 分 有 效 的 。
了什 么 电 气 设备 适 合 于 采 用 Ｆ ＵＲ 组合 保 护 装 置 ， 同时对 兀『 Ｒ组 合 压 限 流 熔 断 器 Ｆ Ｕ快 速 熔 断 ， 实 现 截 流 。Ｆ Ｕ Ｒ与 负 荷 开 关 组 合 时 ， Ｆ ｕ
保护装 置的参数 选择进行 了说明 ，对 水电站 电气改造具 有较 大的 本身所带 的撞击器 直接动作 负荷 开关， 使其跳 闸， 避 免缺相 运行 。
１ ． Ｆ ＵＲ组合保 护装置的保护原理 元件 高能氧化锌 电阻 Ｆ Ｒ组合 ， 简称 为 Ｆ Ｕ Ｒ ， 如 图 １所示 ， 它 能够有
效 地 防止 短 路 电 流对 电器 设 备 的破 坏 作 用 。
高压 限流熔 断器组 合保护 装置是 采用 限流熔 断器 Ｆ ｕ和 吸能 高能氧 化锌 压敏 电阻吸能容量可大于 １ ０ ０ ０ Ｋ Ｊ 。 （ ４ ） 可靠性 。由于 Ｆ ｕ的熔 断是 由其物理特性决定 ， 不存在拒动
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Hale Waihona Puke ｌ 要求是既能切 断正常负荷， 又 能在发生短路故 障时排 除短路故 障，
若 使用 断 路 器 保 护 存 在着 以下 问题 ： （ １ ） 短 路 电流 中 的非 周 期 分 量 很 大 ， 当发 电 机 端 口发 生 故 障
熔 断器 Ｆ ｕ的 作 用 是 在 一 定 时 间 内 限制 短 路 电流 并 产 生 弧压 。 起着控制和保护的双重作用 。 氧 化锌 电阻 Ｆ Ｒ的 作 用 是 限制 过 电压 并 且 在 一 定 时 间后 将 熔
断器 中的 电流引入 自身， 吸 收磁场 能量 ， 同时快速地将 电流衰减到
浅谈 Ｆ Ｕ Ｒ组合保护装置在水电站 电气设备中的应用
吴 明亮
（ 湖 南水 利水 电职 业技 术学 院）
【 摘要 】 文章 分析 了Ｆ ＵＲ组合保护装 置的保 护原理 ， 阐述 了Ｆ ＵＲ组 Ｆ Ｕ Ｒ适用 于 ３ ￣３ ５ Ｋ Ｖ电力系统 中具有较 大短路容量 的厂 用变 合 保 护 装 置 应 用 于 水 电 站 电 气设 备 保 护 的 必要 性 与 可 能 性 ，论 证 压器， 励磁变压器 的回路 。当系统发生短路 时， 可在 １ ～２ ｍ ｓ之 内高
和误动现象 ， 大 大 提 高 了设 备 的安 全 可 靠 性 。 （ ５ ） 选择性 。 通过选择适合的 Ｆ Ｕ 的额 定 电流 为 ， 保 证 与 高 厂 变
厂 。
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继 电保 护 配 合 。 以满 足 Ｆ Ｕ Ｒ的动作选择性要求。
３ ． Ｆ ＵＲ组合保护装置应用于水电站电气设备保护的必要性 故障时短路 电流对 电源 设备 的破坏主要来源 于所产 生的 电动
是 变 压 器 的 高 压 侧 短 路 还 是 低 压 侧 短 路 ， 实 际 上 都 近 似 于 发 电机 （ １ ） 快 速 性 。它 可 在 短 路 电 流 上 升 到 峰值 之 前 ２ ｍ ｓ内快 速 截
端短路 ， 极大 的短路 电流会烧 毁设备 ， 甚 至会造成 变压器 爆炸 ， 其 流 ， ３ ￣４ ｍ ｓ内切除故障 ， 三相 电流持续时间不超 过 ６ ｍ ｓ 。 后果极其 严重 。若在变压 器高压侧安装开 断容量很大 的高压断路 （ ２ ） 限流 性 。 截 流 值 控 制 在 最 大 短 路 冲 击 电流 的 １ ５ ％ 一 ２ ０ ％ ， 大 大
高能氧化锌 电阻 Ｒ将熔 断器中的 电弧 电流转移 到 自身 并吸收
目前 中小型水 电站厂用变 压器或发 电机励 磁变压器 的高压侧 磁 能，导通弧压 ，把 开断时的过 电压 限制在设备绝 缘允许范 围 以 大部分 是直接和发 电机 出 口母线连接 的， 其短路 电流特 别大 ， 无论 内。Ｆ Ｕ Ｒ组合保护装置具有如下特 点：
理 论 指 导和 实际 意 义 。
Ｆ Ｕ Ｒ与 断 路器 组 合 时 ， 由Ｆ Ｕ 所 带微 动 开 关 接 点 向 断 路 器 发 出 联 跳
【 关键 词 】 Ｆ Ｕ Ｒ， 水 电站 ， 变压器 ， 保护
０引 言
命令 ， 切 断故 障 电流 时电气 回路形成两 个断 口 （ 指 断路器分 闸 、 高 压熔断器熔 断） ， 使故障切 断时问大大缩 短， 具有较高的可靠性 。
零， 使 电源 提 供 的 能 量 最 小 。 ’
时， 此 时的短路 电流 由发 电机提 供， 由于发 电机 的 Ｘ ／ Ｒ （ Ｘ为发 电机
高 能氧化 锌 电阻器 是一 种 电陶瓷器件 ， 氧化 锌 、 氧化 钴、 氧化 同步电抗， Ｒ为发 电机定子回路总 电阻） 较 大， 因此故 障发生时短路
器， 造成 投资大 、 限流能力差 、 开断 时间长 ， 并将给 设备 带来损伤 。 提 高 了 系 统和 电 力 设 备 的 动稳 定余 度 。同 时 由于 Ｉ ２ ｔ 大 大 降低 ， 使 Ｆ Ｕ Ｒ组 合 保 护 在 水 电 站 厂 用 电 系 统 中运 用 ， 能 很 好 地 解 决 这 些 问 热 稳 定 余 度 提 高 ２ ０ ０倍 以 上 ， 降 低 了设 备 投 资 费 用 ， 延 长 了设 备 使 题， 减少设备的误动率 ， 有 效 的 保 护 电气 设 备 。 用 寿命 。 （ ３ ） 分断能力强 。 目前 投 入 使 用 的 Ｆ Ｕ Ｒ的 开 断 电 流 可 达 １ ６ ０ Ｋ Ａ ，
锶、 氧化锰 、 氧 化 铬 及 其 它 添 加 剂 按 一 定 比 例 配 方 烧 结而 成 。所 具 电流 的衰减 时间常数较大 ， 造成 几个周波 内电流不 能过 零点 ， 开断 有 的 非 线 性 特 性 使 之 在 限 制 过 电压 方 面 具 有 极 好 的性 能 ，其 伏 安 时 问 较 长 ， 通 常需要几个周波 ， 如 此 长 时 间对 某 些 电器 设 备 已起 不 特性见 图 ２ 。从 特 性 曲线 可 以看 到有 两个 区 段 ， 在 小 电流 区 段 选 取 到应有 的保护作用 ， 由于短路 电流的峰值 已经几次冲击 发 电机 、 断 邻近转折 的一点 ｌ ｍ Ａ 作 为 阀 片 的 标 称 电压 点 ， 而把 大 电流 区 段 的 路 器 和 变 压 器 ，对 发 电 机 和 断 路 器 都 有 很 大 的 电动 力 和 热 效 应 破 １ ０ ０ Ａ 点选 取 为 阀片 的残 压 点 。 大 电流 残 压 值 与 标 称 电 压 值 的 比 坏 。所 以断 路 器 保 护 方 式 不 是 十 分 有 效 的 。
了什 么 电 气 设备 适 合 于 采 用 Ｆ ＵＲ 组合 保 护 装 置 ， 同时对 兀『 Ｒ组 合 压 限 流 熔 断 器 Ｆ Ｕ快 速 熔 断 ， 实 现 截 流 。Ｆ Ｕ Ｒ与 负 荷 开 关 组 合 时 ， Ｆ ｕ
保护装 置的参数 选择进行 了说明 ，对 水电站 电气改造具 有较 大的 本身所带 的撞击器 直接动作 负荷 开关， 使其跳 闸， 避 免缺相 运行 。
１ ． Ｆ ＵＲ组合保 护装置的保护原理 元件 高能氧化锌 电阻 Ｆ Ｒ组合 ， 简称 为 Ｆ Ｕ Ｒ ， 如 图 １所示 ， 它 能够有
效 地 防止 短 路 电 流对 电器 设 备 的破 坏 作 用 。
高压 限流熔 断器组 合保护 装置是 采用 限流熔 断器 Ｆ ｕ和 吸能 高能氧 化锌 压敏 电阻吸能容量可大于 １ ０ ０ ０ Ｋ Ｊ 。 （ ４ ） 可靠性 。由于 Ｆ ｕ的熔 断是 由其物理特性决定 ， 不存在拒动