快速开关及成套装置在电力系统中的应用
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精选课件
1、概述
电磁领域：随着永磁及新型电磁斥力技术发展，采用其原 理研制的快速断路器日益成熟，分闸时间3ms-5ms,合闸时间 10ms-15ms,开合性能更好，适应未来电网发展大方向；脉冲功 率领域：随着大容量触发间隙技术发展，通流容量可达上千库 仑，工作系数低，适合作为超高速合闸开关。
利用上述技术开发快速开关动作时间远短于常规机械开关， 技术性能好、可控性强，不仅能替代常规机械开关，甚至替代 电力电子开关做投切使用，还能作为核心器件形成成套装置， 例如选相开关、故障电流限制器、电源快速切换装置、快速旁 路装置、直流断路器等，解决电网快速控制和保护难题。
真空触发间隙
3 5
6 （c）
SF6触发间隙
技术特点：电脉冲触发，导通时间数us，可用作快速合闸开关； 低工作系数、大通流能力、快速绝缘恢复。
精选课件
2、快速开关
ABB混合型快速开关原理及结构
技术特点：触发间隙导通后，快速机械开关关合载流，可有效降低触 发间隙通流和绝缘恢复要求。
精选课件
2、快速开关
5
额定短路电流
kA 31.5
6 额定短路电流峰值 kA
80
额定短路电流通流时 7
间
ms
15
精选课件
3、快速开关成套装置
无损故障限流器 电源不间断切换装置
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
需求分析
1.电力系统短路水平不断提高，发达地区电网 短路水平直逼最大允许水平
2.目前主要限流措施为加装限流电抗器，虽然 可有效抑制短路电流，但长时运行造成很大无 功和有功损耗，严重影响电网经济性能
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
快速断路器投切限流电抗型
存在问题
无法限制短路电流首半波的峰值 和有效值，但能有效限制其后短 路电流的峰值和有效值。
优点与适 用场合
该限流器结构简单、容易实现，
在对短路电流首半波不敏感的场 合具有较高的应用价值。
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
技术方案研究 快速断路器投切限流电抗型
爆炸式熔断器投切限流电抗型
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
快速断路器投切限流电抗型
L 快速开关
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
快速断路器投切限流电抗型 假设在A相电压零点发生三相短路，快速断路器4ms分闸
最大短路电流幅值149.6kA，稳态有效值31.8kA
爆炸式熔断器投切限流电抗型
限流 电抗器 限流 熔断器 爆炸 式开断 器
精选课件
正常运行时，爆炸 式开断器载流，损耗极 小；
当短路故障发生时， 爆炸式开断器先快速断 开，将电流转移至并联 的限流熔断器支路，限 流熔断器再快速开断将 短路电流转移至限流电 抗器支路。
1、概述
各电压等级开关作为电网关键控制和保护设备，如提高其 分、合闸速度，可提升开断与关合性能同时，能缩短电网故障 持续时间，加快恢复供电，显著提高电网稳定性，具有极大经 济和社会价值。
精选课件
1、概述
目前电网中开关设备大多采用弹簧操动机构，传动部件多、 结构复杂、动作时间较长，如采用弹簧机构真空断路器，10kV 产品分闸时间30ms-50ms，合闸时间60ms-70ms；35kV产品分 闸时间50ms-60ms，合闸时间70ms-80ms，且分散性较大。
7 额定短路电流通流时间
8 额定短路电流通流次数
9
短路通流触发寿命
单位 kV Hz kV s kA kA ms 次 次
参数值 12 50 0.5
<200 25 63 10 20 200
精选课件
2、快速开关
5）40.5kV真空触发间隙
序
项目名称
单位 参数值
号
1
额定电压
kV 40.5
2
额定频率
Hz
50
1）12kV快速真空断路器
序号
项目名称
单位 参数值
1
额定电压
kV
2
额定频率
Hz
3
额定电流
A
4 额定短路开断电流 kA
5 额定短路关合电流 kA
6
机械操作次数
次
7
分闸时间
ms
8
合闸时间
ms
12 50 1250 25 63
5000 ≤3 ≤10
精选课件
2、快速开关
2）40.5kV快速真空断路器
序号
项目名称
2
额定频率
3
额定电流
4
额定开断电流
5 额定短路关合电流
6
机械操作次数
7
分闸时间
8
合闸时间
单位 参数值
kV
40.5
Hz
50
A
1600
kA
2
kA
80
次
3000
ms
≤7
ms
≤8
精选课件
2、快速开关
4）12kV真空触发间隙
序号
项目名称
1
额定电压
2
额定频率
3
最低可触发电压
4
触发时延
5
额定短路电流
6
额定短路电流峰值
无损故 障限流
器
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
需求分析
串抗率12%
典型变电站接线
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
仿真分析
短路电流峰值168.2kA，有效值 63kA
短路电流峰值降83.4kA，有效值 32.74kA
不加装限流电抗器
加装限流电抗器
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
3
最低可触发电压 kV
5
4
触发时延
s <200
5
额定短路电流
kA 31.5
6 额定短路电流峰值 kAΒιβλιοθήκη Baidu
80
额定短路电流通流时 7
间
ms
15
精选课件
2、快速开关
6）40.5kV SF6触发间隙
序
项目名称
单位 参数值
号
1
额定电压
kV 40.5
2
额定频率
Hz
50
3
最低可触发电压 kV
10
4
触发时延
s <200
精选课件
2、快速开关
➢ 快速机械开关 ➢ 大容量触发间隙 ➢ 混合型（快速机械开关+触发间隙）
精选课件
2、快速开关
技术特点：电磁机构，无脱扣机构，动作快，分散性小，零部件少
精选课件
2、快速开关
1
1
4
7
4
4
2
2
2
3
3
5
5
1
6
6
（a）
（b）
1—法兰；2—绝缘外壳；
3—屏蔽罩；4—阳极；
5—阴极；6—触发极
1
额定电压
2
额定频率
3
额定电流
4 额定短路开断电流
5 额定短路关合电流
6
机械操作次数
7
分闸时间
8
合闸时间
单位
kV Hz A kA kA 次 ms ms
参数值
40.5 50 1600 31.5 80 3000 ≤5 ≤15
精选课件
2、快速开关
3）40.5kV快速SF6负荷开关
序 项目名称
号
1
额定电压
快速开关及其成套装置 在电力系统中的应用
精选课件
1
目录
精选课件
1、概述
随着电力系统的发展，风能、光伏等新能源大规模接入 电网，主网架面临不稳定风险日益加大，同时用户侧对电能质 量要求越来越高，因此确保电网减小故障发生率及故障发生时 缩短故障持续时间，提高电网稳定性，是电网研究的方向之一。
精选课件
1、概述
电磁领域：随着永磁及新型电磁斥力技术发展，采用其原 理研制的快速断路器日益成熟，分闸时间3ms-5ms,合闸时间 10ms-15ms,开合性能更好，适应未来电网发展大方向；脉冲功 率领域：随着大容量触发间隙技术发展，通流容量可达上千库 仑，工作系数低，适合作为超高速合闸开关。
利用上述技术开发快速开关动作时间远短于常规机械开关， 技术性能好、可控性强，不仅能替代常规机械开关，甚至替代 电力电子开关做投切使用，还能作为核心器件形成成套装置， 例如选相开关、故障电流限制器、电源快速切换装置、快速旁 路装置、直流断路器等，解决电网快速控制和保护难题。
真空触发间隙
3 5
6 （c）
SF6触发间隙
技术特点：电脉冲触发，导通时间数us，可用作快速合闸开关； 低工作系数、大通流能力、快速绝缘恢复。
精选课件
2、快速开关
ABB混合型快速开关原理及结构
技术特点：触发间隙导通后，快速机械开关关合载流，可有效降低触 发间隙通流和绝缘恢复要求。
精选课件
2、快速开关
5
额定短路电流
kA 31.5
6 额定短路电流峰值 kA
80
额定短路电流通流时 7
间
ms
15
精选课件
3、快速开关成套装置
无损故障限流器 电源不间断切换装置
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
需求分析
1.电力系统短路水平不断提高，发达地区电网 短路水平直逼最大允许水平
2.目前主要限流措施为加装限流电抗器，虽然 可有效抑制短路电流，但长时运行造成很大无 功和有功损耗，严重影响电网经济性能
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
快速断路器投切限流电抗型
存在问题
无法限制短路电流首半波的峰值 和有效值，但能有效限制其后短 路电流的峰值和有效值。
优点与适 用场合
该限流器结构简单、容易实现，
在对短路电流首半波不敏感的场 合具有较高的应用价值。
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
技术方案研究 快速断路器投切限流电抗型
爆炸式熔断器投切限流电抗型
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
快速断路器投切限流电抗型
L 快速开关
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
快速断路器投切限流电抗型 假设在A相电压零点发生三相短路，快速断路器4ms分闸
最大短路电流幅值149.6kA，稳态有效值31.8kA
爆炸式熔断器投切限流电抗型
限流 电抗器 限流 熔断器 爆炸 式开断 器
精选课件
正常运行时，爆炸 式开断器载流，损耗极 小；
当短路故障发生时， 爆炸式开断器先快速断 开，将电流转移至并联 的限流熔断器支路，限 流熔断器再快速开断将 短路电流转移至限流电 抗器支路。
1、概述
各电压等级开关作为电网关键控制和保护设备，如提高其 分、合闸速度，可提升开断与关合性能同时，能缩短电网故障 持续时间，加快恢复供电，显著提高电网稳定性，具有极大经 济和社会价值。
精选课件
1、概述
目前电网中开关设备大多采用弹簧操动机构，传动部件多、 结构复杂、动作时间较长，如采用弹簧机构真空断路器，10kV 产品分闸时间30ms-50ms，合闸时间60ms-70ms；35kV产品分 闸时间50ms-60ms，合闸时间70ms-80ms，且分散性较大。
7 额定短路电流通流时间
8 额定短路电流通流次数
9
短路通流触发寿命
单位 kV Hz kV s kA kA ms 次 次
参数值 12 50 0.5
<200 25 63 10 20 200
精选课件
2、快速开关
5）40.5kV真空触发间隙
序
项目名称
单位 参数值
号
1
额定电压
kV 40.5
2
额定频率
Hz
50
1）12kV快速真空断路器
序号
项目名称
单位 参数值
1
额定电压
kV
2
额定频率
Hz
3
额定电流
A
4 额定短路开断电流 kA
5 额定短路关合电流 kA
6
机械操作次数
次
7
分闸时间
ms
8
合闸时间
ms
12 50 1250 25 63
5000 ≤3 ≤10
精选课件
2、快速开关
2）40.5kV快速真空断路器
序号
项目名称
2
额定频率
3
额定电流
4
额定开断电流
5 额定短路关合电流
6
机械操作次数
7
分闸时间
8
合闸时间
单位 参数值
kV
40.5
Hz
50
A
1600
kA
2
kA
80
次
3000
ms
≤7
ms
≤8
精选课件
2、快速开关
4）12kV真空触发间隙
序号
项目名称
1
额定电压
2
额定频率
3
最低可触发电压
4
触发时延
5
额定短路电流
6
额定短路电流峰值
无损故 障限流
器
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
需求分析
串抗率12%
典型变电站接线
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
仿真分析
短路电流峰值168.2kA，有效值 63kA
短路电流峰值降83.4kA，有效值 32.74kA
不加装限流电抗器
加装限流电抗器
精选课件
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
3
最低可触发电压 kV
5
4
触发时延
s <200
5
额定短路电流
kA 31.5
6 额定短路电流峰值 kAΒιβλιοθήκη Baidu
80
额定短路电流通流时 7
间
ms
15
精选课件
2、快速开关
6）40.5kV SF6触发间隙
序
项目名称
单位 参数值
号
1
额定电压
kV 40.5
2
额定频率
Hz
50
3
最低可触发电压 kV
10
4
触发时延
s <200
精选课件
2、快速开关
➢ 快速机械开关 ➢ 大容量触发间隙 ➢ 混合型（快速机械开关+触发间隙）
精选课件
2、快速开关
技术特点：电磁机构，无脱扣机构，动作快，分散性小，零部件少
精选课件
2、快速开关
1
1
4
7
4
4
2
2
2
3
3
5
5
1
6
6
（a）
（b）
1—法兰；2—绝缘外壳；
3—屏蔽罩；4—阳极；
5—阴极；6—触发极
1
额定电压
2
额定频率
3
额定电流
4 额定短路开断电流
5 额定短路关合电流
6
机械操作次数
7
分闸时间
8
合闸时间
单位
kV Hz A kA kA 次 ms ms
参数值
40.5 50 1600 31.5 80 3000 ≤5 ≤15
精选课件
2、快速开关
3）40.5kV快速SF6负荷开关
序 项目名称
号
1
额定电压
快速开关及其成套装置 在电力系统中的应用
精选课件
1
目录
精选课件
1、概述
随着电力系统的发展，风能、光伏等新能源大规模接入 电网，主网架面临不稳定风险日益加大，同时用户侧对电能质 量要求越来越高，因此确保电网减小故障发生率及故障发生时 缩短故障持续时间，提高电网稳定性，是电网研究的方向之一。
精选课件