大容量短路限流

4.2. 切断电流

对于供电连续性要求不高、或允许切断部分负载的应用，安装限流器切断故障电流，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和断路器开断水平时，通过非常快速地断开或分断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。

 

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高压限流器是一种特殊的限流熔断器，满足不同于传统限流熔断器大电流的应用需求，由EPRI在1970年后期开发 ，1985年推出G&W制造的第二代产品，40多年来产品线的不断扩展、增长和改进。高压限流器具有高连续电流，12kV电流可达6300A，额定短路开断电流63~200kA, 开断时间2~5ms，可用于室内或室外、陆上或海上使用，易于安装和维护，成本效益高；高压限流器超快速断开短路电流还可以减免电弧闪光、电弧冲击和伤害，在海上石油平台，再生能源发电等领域广泛使用，目前国际上ABB 和G&W两家是这一产品的主要生产商。

高压限流器的组成如图5所示，电流限制器的电子感应和触发通信形式，它使用实心铜母线路径来承载主电路的连续电流，从而将损耗降低到非常低的水平。并联的是限流熔断器，当检测到过电流时，铜通路打开，电流流过熔断器，熔断器工作以开断故障。限流器的功能是在第一个波峰之前限制和消除部分故障电流，从而将受保护设备保持在其规定的额定值内。

图 5 高压限流器组成

通过备用路径传导连续电流，电子感应和触发，打开主路径并将故障电流换向限流熔断器以清除故障，将故障电流降低到设备可以承受的能力范围内，减少故障能量以限制损坏，最大限度地减少维修时间和成本，并保护人员，更重要的是，它可以节省金钱。在电力系统升级时，它可以在不更换或升级所有现有断路器的情况下切断更高的故障电流，大大节省了成本。通过购买开断等级较低的开关设备来省钱，63kA的断路器价格是50kA的一倍以上， 50kA断路器价格也是40kA的1.5倍，而且占地面积大，变电站尺寸大，土建等成本高。

使用限流器切断短路电流可以消除对电抗器的依赖，也可以绕过它们消除相关电能损失。电抗器运行成本可能需要每年数万元，达到工厂电能损失25%。

对于前面问题描述中的LIBRA项目，如图6所示，在G2发电机与G3发电机两段母线之间增加限流器，当看到斜坡速率时，限流器开始运行，然后通过熔断保险丝来分裂母线。这使得故障额定值低于 50kA ，开断电流在开关柜的设计范围内。在 1 台发电机的维护计划期间，出现短路故障，限流器可以隔离短路电流。图所示，限流器安装在两段母线之间联络开关柜内部，由于4000A额定电流，采用固定式安装，对于小电流限流器，也可以安装在抽出式手车上，抽出柜体进行维修、更换。

图6 高压限流器母联柜安装

而通过断路器加后备限流器与限流器并联，还可以实现系统的快速恢复，正常运行时，后备限流器断路器分闸，短路发生，主限流器熔断，通过断路器合闸投入后备限流器保持系统持续运行。