随着电力事业的发展,发电机及电力变压器的容量越来越大,电力系统的容量也越来越大,电网的短路水平迅速提高。一方面对主变压器等电气设备的电动力冲击强度明显增加,另一方面短路电流接近或超过断路器的开断容量,严重威胁断路器开断故障的可靠性。由于大的短路电流有极大的动热破坏作用,为保证电力系统的安全稳定运行,要快速切断短路电流或对短路电流时行限制。
随着电力事业的发展,发电机及电力变压器的容量越来越大,电力系统的容量也越来越大,电网的短路水平迅速提高。一方面对主变压器等电气设备的电动力冲击强度明显增加,另一方面短路电流接近或超过断路器的开断容量,严重威胁断路器开断故障的可靠性。由于大的短路电流有极大的动热破坏作用,为保证电力系统的安全稳定运行,要快速切断短路电流或对短路电流时行限制。
对于海洋石油平台项目,需要多个柴油发电机并网运行,计算短路电流非常大,一般短路电流超过50kA,开关柜设计承受短路电流相对容易,通过减少支撑间距,加大固定等措施,可以承受高的峰值耐受电流电动力,150kA甚至更高,而市场上开断63kA的断路器不多,与50kA断路器相比价格相差巨大,尺寸也相应增大,因此对整个系统而言,成本增加巨大,经济性很差。
那如何来保护整个电力系统,
第一种方法就是限流,串联电抗器是限制短路电流最为有效的措施之一,电抗器能够减小短路电流和使短路瞬间系统的电压保持不变。
极速开关型无损耗限流装置工作原理是正常时极速开关将电抗器短接,处于零损耗状态;短路时极速开关快速使电抗器投入限流。极速开关采用快速涡流驱动技术,合闸时间能够做到8ms以内,分闸时间可以控制在5ms以内,而传统10kV真空开关分合闸时间为60ms左右。短路故障快速识别技术是利用电流瞬时值和电流变化率同时越线作为判据, 0.3~0.4ms实现短路电流有效值的快速预测,在短路故障发生后的2~3ms完成短路电流有效值的识别和过零点的预测,基于快速涡流驱动技术的智能高速开关是分相控制的,分闸分散度做到0.1ms以内,合闸分散度可以做到0.2ms以内,普通真空开关为2-3ms。利用智能高速开关作为执行部件,可实现真正意义上的“过零开断”。
第二种方法是切断电流,安装限流器将故障级别降低到可接受限度的设备代表了一个很好的解决方案。当检测到电流表明故障水平高于系统故障耐受能力时,通过非常快速地断开或分段网络来有效限制系统中的故障水平,使用安装在联络柜中的限流装置,断开故障电流,因此限流器安装到大于开关设备额定开断值的系统是有效的方案;
第三种就是等,也就是延时,使用延时继电器延缓分闸,因为短路电流直流分量衰减很快,最多100ms就衰减差不多了,断路器只需有足够的动稳定裕度,即较高的动稳定耐受值,延长动作时间,躲过做大的几个波后再动作,就可以可靠开断,这也就是很多发电机出口开关的动作速度都不是很快的原因 。