王老師喊艾紹貴同學回交大來上課                                                            

                                                               作者  李品德  王季梅  蔡炯  2014年1月于三亞

                                          李品德   陜西電力研究院   王季梅  西安交通大學       蔡炯 杭州博達電器有限公司

總結(jié)

         讀此篇文章者，請先讀懂國家標準GB11022和國際標準IEC62271.1標準對應的動穩(wěn)定的要求，并且了解為什么有這個要求，因為很多學生把書交還給了學校自立學派，并且說標準已經(jīng)落伍。

      真空本身是不具備有限流或者是滅弧功能，只是利用真空的介質(zhì)恢復強度高而已，所以要限流或者是截斷故障電流只能依靠其他的措施來完成，比如換流給電阻或者電感甚至是熔斷器。而當觸頭打開時，真空電弧的弧壓都很低，無法換流。只能等到故障電流為零時，自動換流。故障只可能是兩相或者是三相發(fā)生短路故障，其次，發(fā)生故障都會有非周期電流，換句話說，到零點的時間變長。為什么在這里強調(diào)故障只可能是兩相或者是三相呢，因為合肥的小伙伴妥妥的給廣大電力用戶甚至電力設(shè)計院收了一次智商稅：短路故障竟然是單相形成的，廣大用戶不知道合成回路只可能是單相的。用合成回路做的試驗只能作為研究與實際三相故障電流波形完全。

      零損耗深度限流裝置，實際上是首開相放過第一個波，三相開斷是到第三個波的故障電流過零后才將電抗器投入系統(tǒng)。只能解決熱穩(wěn)定要求，不能解決動穩(wěn)定要求。在國網(wǎng)公司公開出版的反事故措施中指出短路損壞的大型變壓器是在穩(wěn)態(tài)值15kA左右短路電流沖擊下，在第一個周波就發(fā)生了低壓繞組損壞的情況，可見第一個波的重要性。深度限流裝置聲稱可以在7~15ms，可以將80kA短路電流用50%的電抗器限制到31.5kA。但實際上是深度限流裝置放過前兩個或者三個大半波，電抗器才接入，請注意這里面沒有講有沒有直流分量的情況下而此時的系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)歷沖擊。等過了兩個半波或者是三個大半波真空快速開關(guān)開斷將電抗器接入后，發(fā)電機和變壓器已經(jīng)被沖擊電流沖壞了，那么使用深度“限流”還有什么意義呢？不是忽悠外行人嘛？

 

 

 

幾個原則性錯誤：

 

 

 

 

1，短路電流可以過零前關(guān)斷？

 

 

 

                                                

上圖截圖為山西電科院宣傳片利用深度限流裝置所做的節(jié)能型變壓器。其描述為“發(fā)生短路故障時，開關(guān)可以5ms內(nèi)動作，將電抗串到線路里，限制短路電流”。首先，他這里是偷換概念，將機械動作5ms定義為斷路器打開時間就是電學上打開時間。任何開關(guān)上的關(guān)斷應該指電氣上的關(guān)斷而不應該是指機構(gòu)動作的時間，兩者不能混為一談。其次，即使機械上動作是1ms，在沒有人工過零措施的前提下交流電都是過零關(guān)斷，這是最基本的常識(能量守恒，電弧的能量在5ms內(nèi)跑哪里去了？自己會熄滅？），所以，此處的說5ms動作即沒有意義也明顯誤導，這類開關(guān)實際開斷或者說轉(zhuǎn)移時間是多少呢？27~30ms，見下圖，普通永磁或者電磁真空10kV斷路器也就是40ms的開斷速度。如果使用深度限流裝置讓變壓器抗住短路耐受峰值并且是30ms，那么用普通真空斷路器再加10ms，且行且便宜？ 還有一個常識“在短路電流非周期分量時間常數(shù)為45ms時（在有發(fā)電機的情況下這個時間常數(shù)還要長的多）”，那么在遭遇最大非周期分量情況下，首開相的過零點時間近17ms，ABC三相短路開斷時，最快的開斷速度就是第三個半波附近，如下圖27ms。在深度限流裝置的型式報告上和中山供電局自己發(fā)表的文章中都能體現(xiàn)（見附件）《10_kV零壓降零損耗深度限流裝置的設(shè)計與應用_蔡根滿》。寧夏寧東供電局杜嚴行寫的《基于零損耗深度限流裝置的某110kV主變中壓側(cè)限流技術(shù)研究》中寫的“本裝置能在系統(tǒng)發(fā)生短路的7~15ms內(nèi)將短路電流開斷，深度限流電抗器可將短路電流降至50%以下”和南方電網(wǎng)在招標文件中零損耗深度限流裝置，在其技術(shù)文件三相的開斷要求是20ms，“短路故障都是兩相短路發(fā)展成三相短路，并且通常短路角都是接近90度”，這種話別說是理論上想想就完全不可能。                                                    題外話： 附件掛有發(fā)明專利，可恢復，看看別人是怎么做？

                                                                                    型式報告三相開斷圖           中山供電局同益站三相 短路時投入電抗器前后錄波圖，摘自《10_kV零壓降零損耗深度限流裝置的設(shè)計與應用》

 

 

2，動穩(wěn)定能力跟時間有關(guān)？   

 廣東中山的李新海曾新雄同學寫的《基于零損耗深度限流技術(shù)提升變壓器抗短路能力的研究》中寫到“變壓器承受短路動穩(wěn)定的能力與短路電流大小和短路持續(xù)時間有關(guān)”。李新海同學對標準有異議并如果能推動標準修訂，那是為高壓電器行業(yè)作出實實在在的貢獻。請問之前的變壓器依照標準GB1094.5-2008 電力變壓器第5部分承受短路的能力  的校核怎么辦？還有 隔離刀和母排？即使深度限流裝置開斷時間短，可以不按照短路耐受峰值來校核，變壓器發(fā)生短路故障累加效應要不要考慮？

動穩(wěn)定電流是是斷路器處于合閘位置時通過的短路電流。動穩(wěn)定電流即對應的是短路峰值電流。國標GBGB/T 11022-1999 4.6條目 額定峰值耐受電流的定義  所有的開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備應該能承載其額定峰值耐受電流及其額定短時耐受電流，不得引起任何部件的機械損傷或觸頭分離。請注意寫的是耐受峰值電流。動穩(wěn)定考核的是力的大小不是功的大小。查任何教科書：動穩(wěn)定是指短路電流、短路沖擊電流通過導體時，相鄰載流導體間將產(chǎn)生巨大的電動力，衡量電路及元件能否承受短路時最大電動力的能力，翻譯過來就是第一個半波要能抗的住。國標中動熱穩(wěn)定的時間要求是2S或4S，那是試驗范疇，是把兩個實驗一起做。如果短路耐受峰值與熱穩(wěn)定值不統(tǒng)一，動熱穩(wěn)定試驗分開做。舉例說明：如果故障點是50kA短路電流，短路耐受峰值50*2.55=127.5kA，按照設(shè)計規(guī)范可以有兩種辦法：用開斷40kA斷路器加限流電抗器和開斷50kA斷路器，如果一定要用深度裝置就是開斷50kA斷路器加深度限流裝置（這個的前提還是變壓器好要能抗的住127kA的短路耐受峰值電流）。

        

 

 

 

 

  以下摘錄《三種大容量高速開關(guān)的比較》作者范玉潔  山東冶金設(shè)計院股份有限公司

 

電氣設(shè)備都能承受 20 ms 的短路電流沖擊的，常規(guī)斷路器的動作時間 50ms 以上，微機保護計算發(fā)出命令 20~40 ms。 因此 20 ms 內(nèi)將電抗器投入限制短路電流和在 15 ms 內(nèi)投入限制短路電流沒有區(qū)別。  

聽起來很有道理，范玉潔的忽略的隱含前提是整個系統(tǒng)的短路峰值沒有超過整個系統(tǒng)的所有設(shè)備的短路耐受峰值。那還加什么限流電抗器啊。更沒必要加深度限流裝置了。

深度限流的是人為的先將電抗器退出系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的短路電流也提高了短路峰值。同時“電氣設(shè)備都能承受20mS的短路電流沖擊“這句話也應該對應設(shè)備對應設(shè)備最大短路耐受峰值，如果超出了設(shè)備的短路耐受峰值””既然電氣設(shè)備都能耐受20ms的短路電流的沖擊的動穩(wěn)定，就說明電氣設(shè)備能抗的住最大峰值的電動力的沖擊，后面的電動力隨之衰減，后面50ms開斷的斷路器馬上打開了，也沒有必要再將電抗器投進去了。范玉潔可能不知道還有石墨炸彈這種東西，人為制造第一個波的巨大沖擊是電網(wǎng)造成不可修復的破壞。節(jié)能的前提是系統(tǒng)可靠，而不是為了節(jié)能犧牲系統(tǒng)的可靠性。

3。第二個偷換概念是首開相打開就叫做開斷。三相短路，假設(shè)斷路器首開相過零打開，后面兩相在兩個半波后再打開。這種開斷只能說是首開相不叫10ms或者20ms開斷。還有就是“短路角都是90度”的概念，先不說這個短路角90度的概率是90%還是98%的概率，假定是短路角是90度的概率是100%這種不可能的情況，在三相系統(tǒng)中，首開相如果是90度角，其他相就不可能是也是90度角。這個短路角將決定首開相的零點的時間。 變壓器A相假如能20ms甚至是10ms內(nèi)限流保護了，BC兩相的繞組就不管了，隨便燒？

 

總之，依據(jù)《中華人民共和國電力法》第二章電力建設(shè) 第14條電力建設(shè)項目不得使用國家明令淘汰的電力設(shè)備和技術(shù)。不得使用不滿足國家標準要求的設(shè)備。

 

概念描述

 

1.  電力設(shè)備的短路電流耐受能力

 

1.1    兩個關(guān)鍵指標

電氣設(shè)備短路電流耐受能力的指標有兩個參數(shù)，其一是熱穩(wěn)定能力，其二是動穩(wěn)定能力。

（1）熱穩(wěn)定能力：對于開關(guān)設(shè)備叫做“額定短時耐受電流”，對于變壓器叫做“承受短路的耐熱能力”。對應于此電流的還有一個持續(xù)時間，開關(guān)設(shè)備一般為2s~4s，變壓器一般為2s。兩者共同構(gòu)成電力設(shè)備的熱穩(wěn)定能力。

（2）動穩(wěn)定能力：對于開關(guān)設(shè)備叫做“額定峰值耐受電流”，額定峰值耐受電流=2.5×額定短時耐受電流；對于變壓器叫做“承受短路的動穩(wěn)定能力”，承受短路的動穩(wěn)定能力=（2.5~2.7）×承受短路的耐熱能力。

其它電力設(shè)備，例如電流互感器、發(fā)電機等耐受短路電流的能力的指標名稱與此雷同，核心概念上是一致的。

1.2 概念及定義

    對于斷路器，《GB/T11022-2011 高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準的共用技術(shù)要求》（IEC62271-1，2007）及《GB1984-2014 交流高壓斷路器》》給出了相關(guān)定義：

額定短時耐受電流I_k（量值上等于額定短路開斷電流），這一技術(shù)參數(shù)主要反映設(shè)備承受短路電流熱效應的能力，俗稱熱穩(wěn)定電流。這里的“短時間”標準值為2s，也可根據(jù)需要選取3s和4s。額定峰值耐受電流I_p（量值上等于額定短路關(guān)合電流），這一技術(shù)參數(shù)主要反映設(shè)備承受短路電流電動力效應的能力，俗稱動穩(wěn)定電流。I_p=2.5I_k可覆蓋大多數(shù)工況，I_p=2.7I_k則主要用于大容量發(fā)電機附近區(qū)域短路的工況。

1.3 短路電流暫態(tài)過程的典型波形

（1）配電系統(tǒng)大多數(shù)情況

假設(shè)t=0即短路發(fā)生瞬間，正常工作電流，則短路電流i的表達式為i=周期分量+非周期分量，即

（1）

短路電流暫態(tài)過程的典型波形圖如下（參見GB1984）：圖1，I_p=2.5I_k。

圖1  額定峰值耐受電流I_p及額定短時耐受電流I_k

圖1中I_p及I_k兩者之間的數(shù)學關(guān)系為：，k為短路電流沖擊系數(shù)。在最不利的短路相角下，根據(jù)大多數(shù)工況短路時電路時間常數(shù)45ms附近，k取1.8，即I_p=2.5I_k，這個關(guān)系顯然是由電路的物理過程決定的。

（2）發(fā)電機端部短路時的情況

在發(fā)電機端部短路時，時間常數(shù)遠大于45ms，非周期分量衰減緩慢，k可取1.9。另外，發(fā)電機超暫態(tài)電抗在短路過程中會發(fā)生變化，致使短路電流的周期分量（交流分量）會出現(xiàn)一定的衰減現(xiàn)象，于是大容量發(fā)電機端部短路時，短

圖2  發(fā)電機端部短路典型波形示意（過零點延遲）

路電流波形會出現(xiàn)前一個或幾個周波不過零的現(xiàn)象，典型波形如圖2，這時對具有快速分閘特性的斷路器或只具有普通非周期分量開斷能力的斷路器是個巨大威脅。

1.4短路電流耐受能力的驗證方法

在滿足資質(zhì)的第三方檢驗機構(gòu)進行試驗驗證。根據(jù)GB11022的6.6.4及6.6.5條，通過試驗的判據(jù)為：試驗過程中，不得引起任何部件的機械損傷或觸頭分離。對于短時電流耐受試驗，不規(guī)定溫升的限值，但達到的最高溫度應不足以引起相鄰部件的明顯損傷。試驗后，設(shè)備應能正常操作，并能再次通過溫升試驗及絕緣試驗。

試驗方法方面：

（1）實驗室條件滿足時，額定短時耐受電流和額定峰值耐受電流試驗可以一次完成，即采用電網(wǎng)電源或沖擊發(fā)電機電源施加圖1所示波形，持續(xù)2s~4s。

（2）實驗室條件不滿足時，可以分開來做兩項試驗：其一，峰值耐受電流試驗，施加短路電流時間不應該小于0.3s。這就從原理上排除了采用振蕩回路試驗的可能性，因為振蕩回路提供的衰減正弦波只能持續(xù)幾個周波，即采用振蕩回路的測試是不被標準認可的，很多人錯誤的把0.3s理解為是考核電動力的累計效應。其二，額定短時耐受電流試驗，可以直接施加規(guī)定時間的波形即可而不必滿足圖1的非周期分量。

不管如何試驗，標準規(guī)定：對于額定短時耐受電流試驗，三相施加電流平均值應不小于額定值I_k，且任何一相的電流與平均值的差別不應大于10%，且未經(jīng)制造廠家的同意該平均值不應超過額定值的10%；對于額定峰值耐受電流試驗，施加電流應不小于I_p，且未經(jīng)制造廠家的同意不能超過該值的5%。若超過上述規(guī)定限值進行試驗而造成試品損壞，將可能導致試驗方與試驗委托方之間的責任糾紛。

1.5 對于電力系統(tǒng)的其它設(shè)備

除斷路器之外，電力系統(tǒng)的發(fā)電機、變壓器、電流互感器、母線、隔離開關(guān)等一次設(shè)備均有評估短路電流耐受能力的技術(shù)指標。

以變壓器為例，國家標準《GB1094.5-2008 電力變壓器  第5部分：承受短路能力》規(guī)定了承受短路的耐熱能力I及承受短路的動穩(wěn)定能力i的計算方法，i為I的第一個大半波峰值。承受對稱短路電流的持續(xù)時間：一般為2s，在此期間，每個繞組平均溫度不超過標準規(guī)定的最大允許值，通過經(jīng)驗公式計算來驗證，驗證電流與額定值I的偏差應不大于10%。承受短路的動穩(wěn)定能力：一是試驗驗證，二是計算、設(shè)計及制造同步驗證。驗證電流i為I的第一個大半波峰值。若采用試驗驗證，則試驗施加電流i與規(guī)定值的偏差應不大于5%。I的偏差應不大于10%。

I取決于變壓器自身的短路阻抗及電力系統(tǒng)的短路視在容量，對于50MVA的變壓器（110kV/10.5kV），電力系統(tǒng)默認短路視在容量500MVA，變壓器最小短路阻抗11%，可以算得10.5kV側(cè)短路電流約為13kA，即I=13kA；，k為短路電流沖擊系數(shù)，一般取1.8~1.9，即i=（2.55~2.7）I。

 

也就是說，對于實際電力系統(tǒng)，在最不利的電路條件及故障相位角下，短路電流暫態(tài)過程第一個大半波的峰值不能超過設(shè)備的額定峰值耐受電流，否則設(shè)備就存在發(fā)生機械損壞的風險。在最不利的電路條件的穩(wěn)態(tài)短路電流不能超過設(shè)備的額定短時耐受電流且持續(xù)時間應小于額定值。

 

 

 

 

 

2  關(guān)于電動力的概念

（1）兩個平行導體間

圖3  兩平行導體間的電動力F₁

F₁=k₁i₁i₂L/a    （2）

其中，k₁為與導體截面相關(guān)的常數(shù)，顯然電動力F₁與電流的乘積成正比、與導體長度L成正比、與兩導體間的距離a成反比。這個電動力可以發(fā)生在配電系統(tǒng)各相導體之間，也可以發(fā)生在某相導體自身形成的幾何結(jié)構(gòu)之間。對于繞組型設(shè)備例如發(fā)電機、變壓器等，這個電動力顯然還可以出現(xiàn)在同相繞組的層間及匝間。

（2）三相母線短路時母線間的電動力

    三相對稱短路時，假設(shè)穩(wěn)態(tài)分量有效值為I，一相母線會同時受到另外兩相母線電動力的作用，設(shè)計規(guī)程規(guī)定：在校驗母線或其它電氣設(shè)備動穩(wěn)定時，應采用可能出現(xiàn)的最大電動力作為校驗的依據(jù)，即采用額定峰值耐受電流對應的電動力作為設(shè)備動穩(wěn)定校驗依據(jù)。經(jīng)過證明，B相所受的電動力最大，要比A、C相電動力大7%。B相所受的最大電動力為：

F₂=k₂I_ch²L/a      （3）

    其中，k₂為與空間結(jié)構(gòu)及導體截面相關(guān)的常數(shù)，I_ch為三相短路最大峰值電流，也稱沖擊電流，L為導體長度，a為導體間距。顯然I_ch應該小于設(shè)備額定峰值耐受電流I_p才是安全的。一般情況下，I_ch=2.55I；若是直接由大容量發(fā)電機供電的母線短路時，I_ch=2.7I。

3 關(guān)于限流措施

限流措施的核心是降低短路電流水平包括降低短路電流第一個大半波電流峰值，提高電路的短路阻抗是唯一可行的方法，比如使電力系統(tǒng)開環(huán)運行、采用高阻抗變壓器、采用限流電抗器、采用具有第一個大半波限流能力的故障電流限制器（Fault-Current-Limiter：FCL）等等。但是，開環(huán)運行、高阻抗變壓器、限流電抗器是以犧牲電力系統(tǒng)一些優(yōu)良性能為代價，有時是不可接受的。FCL則分為超導技術(shù)型、電力電子型、爆破切割型等等，目前經(jīng)濟適用的只有基于爆破切割技術(shù)的限流器產(chǎn)品，下面提到的限流器特指這類產(chǎn)品。

高壓交流斷路器屬于機械開關(guān)類產(chǎn)品，其共性是：（1）速度相對緩慢；（2）開斷過程不具備限流特性；（3）在電流自然過零點才有可能開斷。對于斷路器，其全開斷時間=繼電保護響應及動作時間+斷路器固有分閘時間+燃弧時間，一般可達90ms~160ms。對于特殊的快速開關(guān)或高速開關(guān)，固有分閘時間（開關(guān)分閘線圈通電到開關(guān)觸頭剛剛分離之間的時間間隔）可以做到5ms以下，若再采用特殊技術(shù)使繼電保護裝置的響應及動作時間縮短到3ms附近，則這類斷路器的全開斷時間可以降低到10ms~30ms。所以，不論是普通斷路器還是快速斷路器，均不可能實現(xiàn)在短路電流第一個大半波限流的需求，也就是說任何機械類開關(guān)產(chǎn)品均不能直接用作限流器或限流器部件。

圖4  FCL與斷路器開斷特性的比較

4 關(guān)于深度限流裝置

    如圖5右上角小圖所示，深度限流裝置的主導電回路是由快速真空斷路器CB和高阻抗限流電抗器XK并聯(lián)構(gòu)成，目前有廠家采用這個組合產(chǎn)品來限制電力系統(tǒng)的短路電流。根據(jù)快速真空斷路器第三方檢驗報告，其固有分閘時間大約5ms，但全開斷時間=故障識別時間+固有分閘時間+燃弧時間，可達約30ms。當系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，實際的短路電流暫態(tài)過程波形將如圖5所示：

圖5  采用深度限流裝置后系統(tǒng)短路電流暫態(tài)過程的波形示意圖

    雖然t₀時刻真空斷路器完成開斷電抗器投入后的I_p2小于額定峰值耐受電流I_p，但在電抗器投入前的I_p1則會明顯大于I_p（若I_p1<I_p，則不需要采取任何限流措施），電動力將超過系統(tǒng)承受能力的（I_p1/I_p）²倍。以陜西省電力公司330kV灃河變?yōu)槔?，?/span>10kV側(cè)無限流電抗器時的故障電流水平是90kA，加裝限流電抗器之后的故障電流水平是34kA，若采用快速真空斷路器將電抗器旁路，則I_p1=2.5×90kA，I_p2=2.5×34kA，設(shè)備短路電流的耐受能力是I_k/I_p=40kA/（2.5×40kA），所以雖然I_p2<I_p，但I_p1>>I_p，而電動力與電流瞬時值平方成正比，也就是說此時設(shè)備遭受的最大電動力將超出其承受能力（90kA/40kA）²=5.06倍！

對于一個具體的電力系統(tǒng)，假若采用“深度限流”裝置，也許特殊的開關(guān)裝置自身可以承受圖4的I_p2，但這需要國家權(quán)威檢測機構(gòu)的試驗來證實。更主要的是，電力系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)是變壓器、發(fā)電機、電流互感器這類帶繞組的電力設(shè)備，它們的繞組的匝間及層間絕緣結(jié)構(gòu)最怕遭受超額短路電流的沖擊而發(fā)生形變甚至損壞。也就是說，系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備均沒有接受圖4波形超標的驗證！風險不言而喻。若這個“深度限流裝置”應用于發(fā)電機出口遇到圖2所示的短路電流延遲過零情況，則情況會更加糟糕。

圖6  短路事故圖片

理論上配電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)均不能接受圖4的波形，至少沒有任何電氣設(shè)備接收過這種非標準波形的驗證。但由于最大短路沖擊電流的出現(xiàn)條件是最不利的短路位置和最不利的相位角，幾率很小，所以并不見得每次短路都會發(fā)生設(shè)備損壞事故，但電力系統(tǒng)由此而面臨的潛在巨大風險也是不爭的事實。所以，采用“深度限流”裝置是一個“顧頭不顧尾”的做法，即只顧及了熱穩(wěn)定電流耐受能力和限流設(shè)備的可重復使用特性，卻無視動穩(wěn)定電流嚴重超標對電力系統(tǒng)帶來的潛在巨大風險。

實際工作中，我們發(fā)現(xiàn)近90%的電力用戶包括設(shè)計院的電氣設(shè)計人員甚至一些電力工作者對額定短時耐受電流和額定峰值耐受電流的概念及相關(guān)校核方法不甚了解，對短路電流暫態(tài)過程及相關(guān)標準缺乏認識，對于短路電流的電動力效應及對系統(tǒng)的破壞能力缺乏了解，從而導致對短路電流限制產(chǎn)生了認識偏差，本文希望能通過闡述定義及概念以期達到拋磚引玉的作用。 

 

 

6.額定峰值耐受電流的概念

1. IEC及國家標準的定義

（1）對于開關(guān)設(shè)備（GB11022）：

（2）對于電力系統(tǒng)其它設(shè)備：比如變壓、母線系統(tǒng)、電流互感器等，在上述定義中去掉“在合閘位置”幾個字即可。

 

 

 

相關(guān)標準明確定義：額定峰值耐受電流Ip=額定短時耐受電流I_km第一個大半波的電流峰值。也就是說，電氣設(shè)備要承受住額定短時耐受電流第一個大半波的電流峰值對應電動力的沖擊不損壞，而不是要求承受之后一段時間電動力的累積沖擊（或某個折中電流的沖擊）。電氣設(shè)備的機械結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定，取決于它能否承受住額定短時耐受電流第一個大半波的電流峰值對應電動力的沖擊。對于50Hz電力系統(tǒng)，短路電流前20ms（必然出現(xiàn)第一個大半波）就驗證了系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。這也是相關(guān)標準沒有定義或給出“額定峰值耐受電流持續(xù)時間”概念的原因。所謂的額定峰值耐受電流試驗時采用持續(xù)300ms的電流，屬于試驗站具體實施范疇。

 

對于一個具體電力工程的設(shè)備選型而言，如何選擇設(shè)備的額定峰值耐受電流參數(shù)？很明顯，應該首先計算或分析所涉及的電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的工頻故障電流最大峰值，這個最大峰值應該小于所選設(shè)備的額定峰值耐受電流。如果設(shè)計院設(shè)計之初的選型是深度限流這種避開幾個半周波的限流措施就有巨大的風險的，不但背離限流的初衷，反而提高了系統(tǒng)的耐受電流。通俗地講，裝了深度限流裝置，唯一保護的是電抗器，其他設(shè)備，如變壓器發(fā)電機，全部暴露給短路電流沖擊之下。

 

  

2. 具體例子

（1）對于圖1，假若圖中的穩(wěn)態(tài)短路電流=額定短時耐受電流，則額定峰值耐受

電流=I_p=1.8I_k=2.5I_km。

 

圖1

（2）對于圖2，電路在t₀時刻回路阻抗變大導致后續(xù)短路電流變小，預期穩(wěn)態(tài)

圖2

 

電流峰值由t₀時刻前的I_k變?yōu)橹蟮?/span>I_k2。對于這種情況，根據(jù)標準的定義，系統(tǒng)的額定峰值耐受電流=I_p=1.8I_k=2.5I_km，而不應該是降低到1.8I_k2的水平。

    對于電動力來說，它與回路暫態(tài)電流的平方成正比。假設(shè)圖2中I_k=1.8 I_k2，則電動力的沖擊將是1.8²=3.24倍，這種沖擊力對于機械結(jié)構(gòu)特別是帶有繞組的電氣設(shè)備的絕緣結(jié)構(gòu)的損壞是瞬間的和災難性的。

 

換而言之，若將系統(tǒng)電氣設(shè)備的額定峰值耐受電流降低到1.8I_k2的水平，系統(tǒng)將存在重大安全隱患，因為系統(tǒng)實際承受的故障電流暫態(tài)峰值遠遠大于1.8I_k2的水平。作為一個學者嚴格的說，不是每一次故障都能碰到最大值，跟所處的相角有關(guān)，所以說使用風險比較大。

 

編者注：深度限流裝置宣傳“可在7～15毫秒內(nèi)可將短路電流開斷”“短路開斷能力可輕松達到80KA”。其原理是發(fā)生故障時滅弧室打開故障電流從真空滅弧室轉(zhuǎn)移給限流電抗器，進行限流的原理。請問艾紹貴同學周孝信院士和王川博士真空滅弧室在開斷7毫秒或者15毫秒時或者之前的弧壓是多少？隨便一種規(guī)格的10kV2000A限流電抗器的阻抗或者電阻是多少？歐姆定理還應該是電壓除以電阻等于電流的關(guān)系吧？真空弧壓除以電抗電抗就是轉(zhuǎn)移電流的大小，請問怎么“輕松”得出來的80kA？10kA也得不出來。也就是說7~15ms時刻10kA的電流都轉(zhuǎn)移不了，首開相能在7~15ms內(nèi)斷開那也是等過零關(guān)斷，因為燃弧時間少燃弧能量少介質(zhì)恢復強度快的緣故。另外兩相如果也可以在7~15ms斷開，那就要改寫課本了“交流電可利用快速分斷的方法實現(xiàn)不用過零關(guān)斷”，這笑話就大了。

 

 

 

 

這是個網(wǎng)絡時代，三位同學都能看得到，歡迎上面三位同學可以拿著深度限流裝置在西高所開斷80kA的型式報告到陜西省電力司法鑒定中心（全國唯一的電力司法鑒定中心）來切磋。

 

 

 

以下文字摘自網(wǎng)絡“ 由國網(wǎng)寧夏電力負責完成的國家電網(wǎng)公司重大科研項目——“快速開關(guān)型零損耗330kV電網(wǎng)限流裝置研制”科技成果順利通過科技鑒定。以中國科學院周孝信院士等省內(nèi)外資深專家組成的鑒定專家委員會給予了高度評價，認為該項目根據(jù)寧夏電網(wǎng)乃至全國電網(wǎng)限制系統(tǒng)短路電流的迫切需要，在國際上率先開展了快速開關(guān)型零損耗330千伏電網(wǎng)限流裝置研制，填補了該領(lǐng)域國際空白，快速限流技術(shù)居于國際領(lǐng)先水平，同意通過科技成果鑒定，并建議加快研究成果在寧夏和全國電網(wǎng)的推廣應用。”

 

填補國內(nèi)空白，是對的，居于國際領(lǐng)先，過了。周院士可能是搞二次的不是搞一次的。寧夏電力做的試驗也是單相短路試驗跟三相短路完全是兩回事，何況有發(fā)電機的用戶發(fā)生故障時還有直流分量，非周期分量衰減就超過20ms。在330kV線路上會有電磁環(huán)網(wǎng)造成的短路電流上升斷路器打不開的情況，電磁環(huán)網(wǎng)閉合根據(jù)不同系統(tǒng)參數(shù)有可能形成的時間超過30~40ms，利用這種開關(guān)做串補是可以的。     苑舜

 

10_kV零壓降零損耗深度限流裝置的設(shè)計與應用_蔡根滿.pdf

GB1094.5-2008電力變壓器第5部分承受短路的能力.pdf

 

GB／T11022-2011高壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標準...pdf

 

 

發(fā)明專利開斷器.jpg