AMY-ZLB零損耗深度(du)限流裝置

如圖，當d點(dian)發生三相短(duan)路(lu)故障時，流(liu)(liu)(liu)過斷路(lu)器(qi)k的(de)(de)短(duan)路(lu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)Id為變壓器(qi) T提供的(de)(de)短(duan)路(lu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)ldT 、發電(dian)(dian)(dian)機(ji)G提供的(de)(de)短(duan)路(lu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)ldG、 電(dian)(dian)(dian)機(ji)群(qun)提供的(de)(de)反饋(kui)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)If之和，即所有電(dian)(dian)(dian)源(yuan)提供的(de)(de)短(duan)路(lu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)和電(dian)(dian)(dian)動機(ji)的(de)(de)反饋(kui)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)總(zong)和 ，— 旦(dan)該值超(chao)過斷路(lu)器(qi) K的(de)(de)額定開斷電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)時， 稱為短(duan)路(lu)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)(liu)超(chao)標。

短路(lu)電流(liu)超標示意圖

電力(li)系統(tong)針對短路(lu)(lu)電流超標的典型治理方案是：在電源的線路(lu)(lu)上串聯(lian)限(xian)流電抗器來限(xian)制短路(lu)(lu)   電流， 如(ru)圖(tu)中變壓器(qi)線路(lu)中的(de) XkT和發(fa)電(dian)機(ji)線路中的(de)(de)XkG, 二者可(ke)分別或(huo)同時使(shi)用，—旦發(fa)生短路故(gu)障 ，可(ke)將超標的(de)(de)短路電(dian)流限制到斷路器(qi)k的(de)(de)遮斷電(dian)流以內(nei)。

因此，此種用法的限流電抗器應能(neng)長時通流，而且電抗率(lv)不宜過大。 

串聯電抗器限流示意圖

長時通流(liu)(liu)電(dian)抗器(qi)，流(liu)(liu)過(guo)工作(zuo)電(dian)流(liu)(liu)，不僅產(chan)生有功(gong)損(sun)(sun)耗，其無(wu)功(gong)功(gong)率(lv)也(ye)侵占了電(dian)源(yuan)系統視在功(gong)率(lv)中的有功(gong)部分，降低了電(dian)能的利用效率(lv)，并且(qie)其無(wu)功(gong)電(dian)流(liu)(liu)在電(dian)網上傳輸也(ye)會產(chan)生線路損(sun)(sun)耗，依據國(guo)標GB1 2497,—臺l OkV-2.SkA/12%的(de)電抗，按照(zhao)70%的(de)負荷率，年8000小時的(de)綜合損耗計算(suan)見下表。

電(dian)抗的損耗相當可觀(guan)，于是，出現了(le)爆(bao)炸橋(qiao)并(bing)聯(lian)限流電(dian)(dian)抗器(qi)的節(jie)能方(fang)案（見圖），通過爆(bao)炸橋(qiao)的旁路效果，可消除電(dian)(dian)抗器(qi)長期運行期間的損耗，實現節(jie)能。該方(fang)案的節(jie)能概(gai)念很(hen)快就(jiu)被(bei)廣大用戶所接受(shou)。

爆(bao)炸橋并聯(lian)電抗器原(yuan)理(li)固(gu)

見圖，爆炸橋是—種內置炸(zha)藥的(de)(de)金屬載(zai)流(liu)橋體與(yu)限(xian)流(liu)熔斷器并(bing)聯的(de)(de)組合(he)電器。

其(qi)工作邏(luo)輯是，由(you)橋體承載工作電流，當d點發生短(duan)路(lu)故(gu)障時，橋體迅速(su)炸斷(duan)，將短(duan)路(lu)電(dian)流(liu)換(huan)入與(yu)之并聯的(de)熔(rong)斷(duan)器(qi)中，然后由熔(rong)斷(duan)器(qi)完(wan)成短(duan)路(lu)電(dian)流(liu)向與(yu)之并聯的(de)限流(liu)電(dian)抗器(qi)中的(de)轉(zhuan)換(huan)，究其本質來說(shuo)，爆炸橋是—種開(kai)斷(duan)電(dian)流(liu)比較大的(de)特種熔(rong)斷(duan)器(qi)。

爆炸橋原理圖

實際使(shi)用(yong)證明(ming)，爆炸橋的(de)(de)旁路(lu)(lu)作(zuo)用(yong)可以有效(xiao)節能(neng)！消除了電(dian)抗器的(de)(de)無(wu)功(gong)電(dian)流在線(xian)路(lu)(lu)上的(de)(de)損(sun)耗，同(tong)時解放了電(dian)源(yuan)的(de)(de)有功(gong)輸(shu)出(chu)能(neng)力(li)，提高了電(dian)能(neng)利(li)用(yong)效(xiao)率(lv)。

后(hou)來(lai)發(fa)現，爆炸橋一旦動作(zuo)后(hou)，則必(bi)須盡快更換配件(jian)，否則電抗(kang)器(qi)又得(de)繼續耗能，而更換配件(jian)還需(xu)要支(zhi)付昂貴的費用，節(jie)能省的錢還得(de)花(hua)出(chu)去，如(ru)果多出(chu)現幾次(ci)短(duan)路故障(zhang)，反而要倒賠(pei)，出(chu)現了節(jie)能但并不省錢的尷(gan)尬現象。

爆炸(zha)橋這(zhe)種“一次性”的(de)使(shi)用(yong)特點(dian)并不符合(he)用(yong)戶省錢的(de)需求，但節能又勢在必行，因此(ci)，需要一種(zhong)與(yu)爆炸橋相當的(de)可(ke)反復使(shi)用(yong)的(de)電抗器旁路設備來替代爆炸橋。

既然是(shi)可(ke)(ke)反復使用(yong)(yong)的，又(you)得起到旁路(lu)(lu)(lu)作用(yong)(yong)的，從特征上(shang)來看，這(zhe)種(zhong)設備只能是(shi)斷(duan)(duan)(duan)路(lu)(lu)(lu)器。首先，這(zhe)種(zhong)斷(duan)(duan)(duan)路(lu)(lu)(lu)器必(bi)須分閘快，快到能在常規斷(duan)(duan)(duan)路(lu)(lu)(lu)器滅弧室(shi)觸(chu)頭(tou)出現剛分之前就能完成(cheng)電流(liu)轉換；其次，要開(kai)斷(duan)(duan)(duan)能力(li)強(qiang)，強(qiang)到可(ke)(ke)以開(kai)斷(duan)(duan)(duan)沒有被電抗器限制的超標(biao)的短路(lu)(lu)(lu)電流(liu)。

快速(su)斷路器除了應滿足(zu)常規斷路器的所有要求外(wai)，還應具(ju)備以下(xia)重要指(zhi)標：

a)機械固有分閘時間(jian)：<Sms

b)額定短路電流開斷能(neng)力(li) ： 40-BOkA

以快速斷路器為(wei)主(zhu)要元件，配合(he)快速測控裝置(zhi)，形(xing)成(cheng)一個可反復使用的“快速換流(liu)器(qi)”，與限流(liu)電抗器(qi)并(bing)聯，組成—種可反復使(shi)用的開關(guan)式節能型限流(liu)裝置(zhi)。

如圖所示(shi)， AMY-ZLB 系列零損耗深(shen)度(du)限流裝置（以下簡(jian)稱AMY-ZLB 裝(zhuang)置(zhi)）是由“換流(liu)器”與“限流(liu)電抗(kang)器”并聯而成(cheng)的智能型限流(liu)設備(bei)，再 經由Kl、K2點串接在供電線(xian)路中。

其(qi)中“換流器(qi)” 是(shi)以民揚公司制(zhi)造的VSC系列“渦(wo)流驅動” 快(kuai)速斷路(lu)器為主要元(yuan)件的(de)并整(zheng)合了短(duan)路(lu)電(dian)流快(kuai)速判(pan)斷的(de)測控裝置(zhi)的(de)組合 電(dian)器；“限流電(dian)抗器”正常運行時被換流器旁路(lu)處于退(tui)出狀態(tai)，損耗(hao)為零，僅在短路故(gu)障(zhang)時(shi)才投入(ru)，故(gu)障(zhang)解除后再自動(dong)退(tui)出。

AMY-ZLB 控(kong)(kong)制(zhi)系統包括(kuo)中繼(ji)控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)和(he)三(san)個分(fen)相控(kong)(kong)制(zhi)器(qi) ，其中中繼(ji)控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)裝在(zai)現(xian)場操作柜中，分(fen)相控(kong)(kong)制(zhi)器(qi)分(fen)別內(nei)置在(zai)各相換流(liu)器(qi)內(nei)。

分(fen)相控(kong)制器(qi)獨(du)立(li)控(kong)制各(ge)相換(huan)流器(qi)單元，中繼控(kong)制器(qi)通過光纖與各(ge)分(fen)相控(kong) 制器聯絡，顯示各相(xiang)換流(liu)器狀態(tai)信息并可維護定值，還可提(ti)供數據接(jie)口(kou)和(he)信號(hao)節點(dian)與(yu)中(zhong)控室計算機管(guan)理系統通(tong)信。

VSC處于合閘位，換流器(qi)承載線路工作電流，AMY-ZLB 呈零(ling)阻抗狀態，表現為零(ling)損耗，無壓降， 同(tong)時不會產生磁場污染。

當且僅當分相控(kong)制(zhi)器(qi)通過羅克(ke)CT信號檢出了超(chao)過AMY-ZLB啟(qi)動定值(zhi)的(de)超(chao)標短路電(dian)流時，命令(ling)VSC及(ji)時分閘，AMY-ZLB 裝置可在(zai)20ms內投入限流電抗器(qi)而呈(cheng)現高阻抗狀態(tai)，將短路(lu)(lu)電流限制在(zai)預(yu)期(qi)值以內，確保常規斷路(lu)(lu)器可(ke)靠開(kai)斷短路(lu)(lu)故(gu)障(zhang)。

(a) 若(ruo)分相控制器(qi)通過返回CT檢出的電流小于(yu)返回定值(zhi)時，說明短路故(gu)障已排除，命令VSC及時合閘，AMY-ZLB 裝置可在20ms內旁(pang)路(lu)限(xian)流電抗(kang)器(qi)而(er)呈(cheng)零阻(zu)抗(kang)狀態(tai)，系(xi)統即可恢復正常運(yun)行(xing)；

(b) 若分(fen)相控制器通過返回 CT檢出的(de)電流達不到返(fan)回定值時(shi)，說明系統沒有(you)排除短路(lu)故障，也即VSC—直處于分閘狀(zhuang)態，達到(dao)2s時間，為自我(wo)保(bao)護，命令(ling)VSC合(he)閘，此(ci)功能也作為AMY-ZLB誤分之后(hou)的自愈保(bao)護。 

按(an)照關于“VSC”渦(wo)流驅動(dong)“快(kuai)速斷路器”的內容。

換流器部分(fen)主要由VSC快速斷路(lu)器和響(xiang)應的測控元(yuan)件(jian)組(zu)成， 測控元件包括：羅克CT、分相控制(zhi)器和薄膜(mo)電容器等。

羅克CT,學(xue)名Ro gow ski線(xian)圈(quan)（洛氏(shi)線(xian)圈(quan)），是—個均勻(yun)纏繞在非(fei)鐵磁(ci)性材料(liao)上的(de)環形線(xian)圈(quan)，輸(shu)(shu)出的(de)是電流(liu)對時間微分的(de)電壓信號，通過(guo)積分，就可(ke)以真實(shi)還原輸(shu)(shu)入電流(liu)，通常(chang)安裝在滅弧室的(de)動觸頭側，有以下特點：

由千(qian)羅克CT不(bu)含鐵(tie)磁性材耜，無(wu)磁滯(zhi)效應，相位誤(wu)差幾(ji)乎為零，也無(wu)磁飽和現象， 因而可測量大電流而不需要過大的(de)體(ti)積； 與帶(dai)鐵(tie)芯的(de)傳統(tong)互感器相比 ， 羅克CT具有測(ce)量范(fan)圍寬，精度高，穩定可靠(kao)等優點，用在(zai)AMY-ZLB 裝置上，可精確測量較大的短路(lu)電(dian)流。

羅(luo)克CT輸出變比由外部電路和算法決定，因此(ci)羅克CT無需單獨(du)校(xiao)準，而是與控制器聯合校(xiao)準。

分(fen)相控(kong)制器根據羅(luo)克CT的信(xin)號(hao)(hao)，通過特(te)殊算法，對短路電流信(xin)號(hao)(hao)處(chu)理，可(ke)在2ms左右計(ji)算出短路電流的周期分量、非周期分量(liang)、短(duan)路(lu)初(chu)始角(jiao)，并結(jie)合斷(duan)路(lu)器(qi)的(de)機械固有(you)分閘(zha)時(shi)間做(zuo)出適當的(de)延時(shi)，控制斷(duan)路(lu)器(qi)在短(duan)路(lu)電流(liu)過零時(shi)刻(ke)前分閘(zha)，實現大容量(liang)換流(liu)功能(neng)。

VSC系列“渦流(liu)驅動”快速(su)斷路(lu)器(qi)(qi)采(cai)用薄膜(mo)電容器(qi)(qi)儲能，作為斷路(lu)器(qi)(qi)的驅動能源，即使外部供電中斷20分鐘以上(shang)，斷路器也可完成(cheng)一次0 -C循環(huan)操作(zuo)，規避(bi)了電源的(de)穩定性(xing)對斷路器動作的(de)影(ying)響，同時，薄膜(mo)電容的(de)自(zi)愈功能及溫度不敏感性(xing)都提高了 VSC斷(duan)路器操作能源的可(ke)靠性(xing)。

現場操控柜(ju)為安置于AMY-ZLB裝置(zhi)現場護(hu)欄外的就地操控(kong)箱柜(ju)，集成以下功能：提(ti)供換(huan)流器(qi)的工作電(dian)源、換(huan)流器(qi)的就地操控(kong)、換(huan)流器(qi)狀態(tai)量顯示、定值整定、與(yu)中(zhong)控(kong)室后(hou)臺的通信及大電(dian)流換(huan)流器(qi)的風冷系(xi)統等，起(qi)到對AMY-ZLB裝置就(jiu)地操(cao)控維護及遠(yuan)程(cheng)通(tong)信數據中轉的作用。

短路(lu)故障時，真空開(kai)關分閘(zha)，在電(dian)(dian)流(liu)(liu)過零前，電(dian)(dian)流(liu)(liu)以電(dian)(dian)弧形式(shi)維(wei)持。電(dian)(dian)流(liu)(liu)是否能(neng)被開(kai)斷需要以下兩個條(tiao)件同(tong)時滿足：第—、電流過零(ling)(ling)；第二(er)、電流過零(ling)(ling)時(shi)刻，滅(mie)(mie)弧(hu)室絕(jue)緣水平恢復到電弧(hu)熄滅(mie)(mie)時(shi)的瞬態恢復電壓(TRV)以(yi)上。其(qi)中滅(mie)(mie)弧(hu)室恢復的絕(jue)緣水平與(yu)以(yi)下因素有(you)關(guan)(guan)：觸(chu)頭(tou)電流過零(ling)(ling)時(shi)刻的開(kai)距(ju)大小(xiao)；滅(mie)(mie)弧(hu)室在電流過零(ling)(ling)前的燃燒量(liang)。瞬態恢復電壓與(yu)系統(tong)參數和(he)弧(hu)隙阻抗(kang)有(you)關(guan)(guan)。

因此(ci)，要提高開斷(duan)容量，必須控(kong)制電流過(guo)零前階(jie)段的觸頭(tou)剛分(fen)時刻、剛分(fen)速度以(yi)及(ji)電流過(guo)零時刻的恢復電壓。

瞬態恢復電(dian)壓是大電(dian)流過零時(shi)觸頭(tou)弧隙間的(de)振蕩電(dian)壓，存(cun)在時(shi)間僅幾(ji)十微秒(miao)至毫秒(miao)，與工頻恢復電(dian)壓大小與頻率、電(dian)路的(de)阻(zu)尼值（如電(dian)感、電(dian)容(rong)和(he)電(dian)阻(zu)的(de)數值）以及(ji)它們的(de)分布清(qing)況有(you)關(guan)。

當斷(duan)路器弧隙(xi)阻抗為無窮大時TRV最大，也即系統固有TRV; 當(dang)弧隙(xi)阻(zu)抗減小(xiao)時(shi)(shi)， TRV也相應減小(xiao)，因此，制造斷路器(qi)時(shi)(shi)，人為減少斷路器(qi)的弧隙(xi)阻(zu)抗 ，可在斷路器(qi)開斷時(shi)(shi)，降低弧隙(xi)的TRV。

減(jian)小真空(kong)滅弧室燃燒量可避(bi)免集(ji)聚(ju)形電弧的形成，有(you)利(li)于(yu)電流(liu)過零時(shi)絕緣水平的快速恢復，提(ti)高開斷成功率

真空滅弧室的(de)絕(jue)緣(yuan)水平(ping)即觸頭間(jian)的(de)絕(jue)緣(yuan)水平(ping)，在觸頭開距小于10mm時，絕緣水(shui)平與觸頭(tou)開距呈正比(bi)。

在高真空度環境下，絕對平整兩極之間，擊穿電壓達l01 V/ m m 數量級，在(zai)真空(kong)度、觸頭材料、觸頭表面形狀、老練等(deng)諸(zhu)多因素的(de)影(ying)響(xiang)下，觸頭的(de)絕緣水平較理想(xiang)值有所降(jiang)低，一切(qie)只能依靠(kao)實驗。

因此，提(ti)高觸頭的(de)剛(gang)分速度(du)，并(bing)且(qie)精確控制(zhi)零(ling)前剛(gang)分時(shi)刻(ke)，可(ke)以保(bao)證電流過零(ling)時(shi)的(de)觸頭開(kai)距(ju)，剛(gang)分速度(du)越高，越有(you)利(li)千絕緣水平的(de)恢復。

滅弧室老練，即通(tong)過電弧的(de)灼(zhuo)燒，將出廠時滅弧室觸頭(tou)上(shang)的(de)晶須燒平，提高觸頭(tou)的(de)平整度，以便在(zai)實際應用(yong)中就已經具備(bei)優(you)良(liang)的(de)觸頭(tou)場強(qiang)均勻度，保障對開斷成(cheng)功率。

因此(ci)，AMY-ZLB用(yong)VSC快速斷路(lu)器(qi)，每臺在出(chu)廠前都進行1:1模擬現場故障電流開斷試(shi)驗 ，—方面有驗證設備指標(biao)的目(mu)的，另外就有老(lao)練的目(mu)的。

不會產生影響。AMY-ZLB裝置的(de)(de)作用是，當(dang)且僅當(dang)系統出(chu)現(xian)了超(chao)標的(de)(de)短路(lu)電(dian)流(liu)時才(cai)會(hui)動作，而(er)且—般將超標的短路(lu)(lu)電(dian)流限制到(dao)普通短路(lu)(lu)器的遮斷(duan)電(dian)流的0.8倍(bei)，保障(zhang) 故障(zhang)線路(lu)(lu)斷(duan)路(lu)(lu)器的可靠開斷(duan) ，因此(ci)，即使AMY-ZLB投入后，短路(lu)(lu)電(dian)流也足夠大，不會影響(xiang)到(dao)原系統繼(ji)電(dian)保護(hu)定值的靈敏度。

AMY-ZLB當且僅當系統(tong)發(fa)生短(duan)路故(gu)障(zhang) 時才(cai)動作， 尤其是(shi)(shi)兩相(xiang)短(duan)路故(gu)障(zhang)時已經造成了(le)(le)不(bu)平衡(heng)工況，因此，此 時已經不(bu)考(kao)慮平衡(heng)問題，而是(shi)(shi)需要盡快結束這種故(gu)障(zhang)現象，限流(liu)裝置的投入不(bu)僅限制了(le)(le)故(gu)障(zhang)電流(liu)，而且有利(li)于斷(duan)路器(qi)切除故(gu)障(zhang)，只有好(hao)處，沒有壞處。

AMY-ZLB可配(pei)合(he)(he)(he)線路重(zhong)合(he)(he)(he)閘(zha)(zha)(zha)，但必須(xu)根(gen)據(ju)重(zhong)合(he)(he)(he)閘(zha)(zha)(zha)次數(shu)增加分合(he)(he)(he)閘(zha)(zha)(zha)電源(yuan)的數(shu)量 ，以便配(pei)合(he)(he)(he)重(zhong)合(he)(he)(he)閘(zha)(zha)(zha)的時(shi)(shi)間(jian)間(jian)隔。尤其(qi)是電網用(yong)戶，—般(ban)有(you)重(zhong)合(he)(he)(he)閘(zha)(zha)(zha)需求(qiu)(qiu)，因此，在訂貨時(shi)(shi)，需要(yao)聲明有(you)無重(zhong)合(he)(he)(he)閘(zha)(zha)(zha)配(pei)合(he)(he)(he)要(yao)求(qiu)(qiu)，且重(zhong)合(he)(he)(he)閘(zha)(zha)(zha)時(shi)(shi)間(jian)是多少。