快速开关型母线电压保护设备概述、特点及原理

产品概述

电网因雷击、短路、电源故障及其它内外部原因造成电网短时间电压大幅度波动甚至短时断电数秒的现象，称之为“晃电”。晃电即电压暂降，不同于电压波动或欠电压，是指母线电压有效值快速下降且持续时间极短的突发事件。根据国际电气与电子工程师协会的定义，供电电压快速下降到额定值的 90%~10%，持续0.5~30 个周波的现象叫电压暂降。

引起晃电的主要原因有很多种，其中包含雷击、外网电压波动以及短路故障等外部不可抗因素，也包含不平衡负载启动、厂用电切换等人为因素。据统计，因雷击造成电压暂降大概占到 60%以上。由于电压暂降发生的偶然性以及不可预见性，因此可以说电压暂降是不可避免的。由外部电网、内部故障等原因导致的晃电现象会影响电网供电的可靠性，导致生产企业敏感负荷如大量接触器、 变频器、PLC、各种数字设备等跳闸或损坏，而且易造成计算机信息丢失、 死机， 进而可能导致工艺生产中断， 给企业造成重大的经济损失，甚至影响企业的安全稳定运行。

根据现有的保护配置，当发生接地故障时，保护装置检测时间约 60ms，常规弹簧操作机构的断路器跳闸时间 60ms，电压暂降持续时间至少 120ms以上。电压暂降虽然持续时间短，造成的后果十分严重，具体危害如下：

当电压下降到额定值的 70%以下时，持续时间超过 1 个周波时，接触器就会脱扣造成用户大面积停电，对于一类用户，突然停电造成的损失十分巨大。

当电压降低到 50%以下时，电动机失磁，在电压恢复时电动机重复启动，特别是高压电机较多的用户，众多电机同时再加速对电网造成很大冲击，严重者造成电网停电。

对可编程序控制器（PLC），当电压低于 50%时，PLC将停止工作；一些 I/0设备，当电压低于90%时，持续时间仅几个周波就会被切除。这将导致使用PLC的生产线作业中断，造成重大经济损失。

电压暂降会造成服务器出现瘫痪和数据丢失，对信息安全造成重大的影响。

考虑到电压暂降问题对电网及企业用户带来严重的用电安全隐患， 国高电气研制了FBVP系列基于故障快速检测和快速开关的母线电压限流保护柜：通过快速检测线路短路故障，检测时间小于 5ms，迅速分断快速开关，投入阻抗，限制短路电流，稳定上级母线电压的跌落，从而保证上级母线的所有出线的电压稳定，稳定电压至少 90%以上，缩短电网晃电的持续时间，减小电网、企业重要负荷供电中断及停机的可能，为企业生产提供稳定可靠的供电电源。

该母保柜为金属铠装封闭式开关柜形式，与同级别KYN28交流开关柜的尺寸、接口等基本保持一致，适合新建和改造工程。

产品主要特点

通过系统建模仿真能力，灵活配置安装位置与系统参数；

自主可靠的全套产品的供货能力；

快速可靠故障识别检测能力；

基于电磁斥力的三相一体化高速机构，分闸时间仅相当于常规弹操机构 1/20；

一二次融合设计；

丰富再线监测能力；

集成化设计，后备保护开关与快速开关集成在同一柜体内。

产品原理

快速开关型母线电压保护设备主要由常规真空断路器、快速开关和限流电抗器组成，正常运行时普通开关和快速开关均处于闭合状态，并承担通流任务，整个开关回路处于低阻抗状态。

系统发生短路时，快速开关在 5毫秒内完成额定绝缘开距动作，可以实现第一周波内将电流转移到限流电抗器上，起到限流作用。若故障在 300ms（可进行定值整定）内消失，则给高速开关发送合闸指令，限流电抗器退出，系统恢复正常运行；若在 300ms 后故障依然存在，则给普通开关发送跳闸指令，将故障点切除。

母保柜在不同故障时刻的动作波形示意图。短路故障发生后母保柜限流电抗器投入前后，短路电流将发生实质性变化。根据短路发生时刻限流电抗器投入时刻有所不同，若故障发生在半波的前 1/2周期内，可实现半波末将限流电抗器投入，实现限流作用；若故障发生在半波的后 1/2周期内，则在下一个半波零流点处将限流电抗器投入，实现限流目的。

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