快速限流器

快速限流器概述

快速限流器的作用原理

快速限流器的工作原理如图 1 所示。它由下列部分组成:①专用电流互感器;②电子检测器;③电容器; ④点火触发变压器;⑤可爆破开断的雷管桥与其并联的高压限流熔断器。 雷管桥的电阻是μΩ极，并联的高压限流熔断器的电阻则是 μΩ 极，所以正常状态下电流几乎从雷管桥流过。当短路故障发生时，专用电流互感器①将故障电流瞬时值和电流上升率di/dt 值传给电子检测器②进行检测。当故障电流瞬时值和电流上升率 di/dt 值超过规定值后就发出点火脉冲， 通过电容器③将点火脉冲传送给点火触发变压器，引爆载流雷管桥中的雷管。只有这种爆破方式，才能使雷管桥开断断口产生足够高的速度， 迅速实现雷管桥由低电阻转为高电阻， 即雷管桥的电阻由远小于高压限流熔断器的电阻， 转为远大于高压限流熔断器的电阻。这个转变过程在极短时间由(约几个微秒到几十微秒)完成的，迅速开断雷管上的故障电流。再由并联的高压限流熔断器， 吸收由雷管桥开断故障电流可能产生的过电压及开断限流电流。

快速限流器的结构

图 2 示出 IS-快速限流器的结构。它由一个绝缘外壳组成(3) ，其内装有 2 个管状触头，带 有纵向槽，而且一端连接线端，而另一端焊在一起。在这个管状触头内装有雷管(2) ，雷管借助点火装备通过电容器放电而爆炸。

图3示出12kV 2000A IS-快速限流器单极外形结构。图中，1 底盘，2 支柱绝缘子，3 带锁紧装置接线端子，4 高压限流熔断器，5 可伸缩的接触点，6 带脉冲变压器的支柱绝缘子。只要操动带锁紧装置的接线端子上的手槽，就可迅速地更换 IS-快速限流器的主件。

图 4 示出 IS-快速限流器的主件。图中，7 高压限流熔断器鉴别信号装置，8 绝缘管，9 雷管桥，10 雷管，11 主回路鉴别信号装置，12 熔体。

图 5 示出雷管桥。铜质雷管桥爆破时，从中部断开，在爆炸冲击力的作用下，四块导片分别向上、下、左、右四个方向卷曲，在高压限流熔断器的熔体熔化前，形成一个具有一定绝缘水平的断口，随后高压限流熔断器完成最终的限流开断。爆炸产生的推力将载流的雷管桥从载流状态转变为隔离状态，故障电流瞬时转移到高压限流熔断器，完成限流开断。整个过程在 5ms 内结束。

快速限流器的应用

德国 ABB Calor Emag 公司于 1955 年发明了快速限流器， 20 世纪 60 年代初首批产品投放市场，至今生产 几千套，分布在几十个国家使用良好，该产品积 50 余年的经验和无数次改进， 是一个技术上成熟的产品。其参数做到额定电压 750V、12kV、17.5kV、24kV、36kV、40.5kV，额定电流 1250~4500A，最大预期开断电流有效值 140~210kA。 用快速限流器来保护贵重的大型电力设备(如发电机等) ，可使严重的故障电流损害大幅减轻，实现电力系统安全运行，不但在技术上解决了系统安全运行问题，而且具有非常高的综合经济效益和社会效益。图 6 示出使用快速限流器一例。

故障电流限制器有用爆炸方式的故障电流限制器，如 ABB 的 IS-快速限流器，也有超导故障电流限制器，简称超导限流器，超导限流器是新兴技术，现还处于样品研究阶段， 而爆炸式限流器技术成熟，并已取得运行经验。

对于异常高的短路电流第一个大半波峰值，断路器由于动作太慢不能提供任何保护，只有快速限流器可以在电流上升的初期(小于一毫秒)即对其感知并加以限制，并在短路电流瞬时值还远没上升到预期峰值之前将其开断，所出现的短路电流最大瞬时值永远低于短路电流第一个大半波峰值。

与复杂的常规解决方案相比较，UFCL快速限流器应用在变压器或发电机馈线中，应用在开关电器的母联中，和应用在与电抗器并联的接线中，兼具技术合理，经济优惠的优点。作为发电厂、大型工业区和配电网的开关电器，UFCL快速限流器是解决短路电流难题的一个理想的开关设备。UFCL由英诺威电气自主研发，产品最大额定电压达40.5kV，最大额定电流达6300A，预期短路开断电流可达200kA，技术性能已达到国际先进水品，产品现已在国家电网、冶金、化工、石油石化、水泥、纸浆等行业得到广泛使用，产品的可靠性并已经得到众多工程的严苛考验。

主要特点:

技术参数:

额定电流(A) 630/1500/2000/2500/3150/4000/5000/6300

额定电压(kV) 3.6/7.2/12/20/40.5

额定预期短路开断电流(kA)rms 63/80/100/150/200