零损耗深度限流装置（SKDQ-ZLB）

 一、产品概述

众所周知，电力系统发生短路故障时，短路电流一般为额定电流的十几倍，这给变压器、发电机、断路器、输电线路等电气设备造成很大危害，而目前较为经济实用的真空断路器的开断能力均在40KA以下，开断时间需要几十毫秒。随着各类型用电企业的发展壮大，用电负荷大举攀升，主变压器容量也相应增大，各企业电网系统面临短路电流已经接近和达到负载真空断路器的**使用极限，负载侧真空断路器开断容量不足、变压器抗短路电流冲击能力设计不足等问题，严重威胁着企业安全运行。

面临越来越严重的短路电流超标问题，很多企业采用高阻抗变压器限制系统短路电流，但变压器加大阻抗没有最终解决限流深度问题，电动力减少甚微，还带来了有功无功损耗、投资成本上升。

采用普通串联限流电抗器也没有从根本上解决限流深度问题（电抗率均在百分之十几左右），同时带来了有功无功损耗、母线压降、漏磁场等弊病，系统发生短路时由于限流深度不够，不能有效的保护发电机、变压器等主要电气设备，在巨大的短路电流冲击下产生绕组变形而损坏，灾难性事故发生。

目前市场上使用的爆炸型大容量高速开断装置和电抗器并联运行，虽然解决了电抗器有功无功损耗、电压降、漏磁场问题，但是当发生短路故障后其一次元器件动作，电抗器投入工作并没有解决限流深度问题。该类型装置需要更换新的备件，方可重新投入运行。企业运行费用不仅增加，并且增加了安装柜体的空间及电抗器装置之间的母线连接，人为的设置了故障隐患点。

因而开发一种能快速、可靠的深度限制短路电流的电抗器，这不仅对电力系统安全、可靠的运行显得十分重要，而且对降低电气设备使用厂家的设备成本也有着十分重要的意义。

优质限流电抗器必须具备：

系统无短路故障发生时，电抗器阻抗最小-----零损耗；

系统发生短路故障时，电抗器阻抗很大------深度限流；

系统短路故障切除后，立即返回原工作状态。

零损耗深度限流装置（SKDQ-ZLB）是本公司为了满足电力系统对短路保护的需求而开发的一种新型短路限流保护装置，它可在短路电流的初始阶段，快速投入深度限流电抗器即将短路电流限制在可靠的范围内，从而达到了保护发配电设备及供电线路的目的。

二、技术方案

关键词定义：限流比、限流深度

系统电压为：U

系统原有阻抗为：X1,

深度限流装置的阻抗为X     （见图一）

串入深度限流装置后系统的总阻抗为X2    X2=X1+X

未串入深度限流装置预期短路电流值为I1=U/X1，

串入深度限流装置预期短路电流值为I2=U/X2，

限流比：K1=I2/I1=X1/X2   即X1/（X1+X）

限流深度：K=1-K1=X/(X1+X)

例如：系统原有阻抗为12%，深度限流装置阻抗为36%，

限流比：K1=I2/I1= 8/（24+8）=0.25.

限流深度：K=1-K1=0.75

即：串入深度限流装置可将系统预期短路电流降至原有值的25%,限流深度为75%。

例如限流深度(K)为50%，那么限流比(K1)为50%， X=X1，系统短路电流降至原有值的一半。

深度限流使变压器短路电流冲击大大降低，变压器得到很好保护。同时负载侧真空断路器开断容量也相应大大降低。

三、SKDQ-ZLB零损耗深度限流装置的工作原理

本装置通过罗氏线圈,监视系统电流，当短路电流大于设定的幅值，高速DSP通过专用算法，快速**的预测出三相电流过零点的**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。

四、SKDQ-ZLB零损耗深度限流装置的特点：

动作速度快

本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降至50%以下。

短路保护装置的开断时间由四部分组成：监控单元采样、计算、发出命令时间；专用断路器固有分闸时间；燃弧时间；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一个周波20毫秒;快速FFT计算及发出命令需30毫秒；普通断路器固有分闸时间需50毫秒以上；开断后的燃弧时间时达十几毫秒左右，电流才能通过零熄弧。故其需要100毫秒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。

本装置中使用高速涡流驱动开关，能实现5毫秒以内分闸，10毫秒合闸。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，当电流大于设定值时，通过高速DSP技术和专用算法，在2毫秒内快速计算短路电流及电流过零点的**时刻，并在过零点之前发出动作信号，驱动开关在过零点之前切断电路，确保燃弧时间最短，在7-15毫秒内将短路电流换入深限流电抗器中。

开断能力强

本装置中的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，使燃弧时间最小。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。

限流电抗器限流效果好

本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值的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。

使用寿命长

本装置中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，燃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，其触点电寿命呈级数上升，深限流电抗器无短路发生时，处于零损耗，不发热，无压降，使用寿命长。

性能高可靠

本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发送后台报警监控。

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0.1毫秒以内。

合闸无反弹

根据现场情况，可加装防触头撞击装置，确保合闸无反弹。

五、SKDQ-ZLB零损耗深度限流装置的适用范围

本装置为*节能和最经济有效的限流方案

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，可利用本装置的深度限流电抗器，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。

大大减少系统扩建或联网运行所需要的投资

短时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，深度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。