1概述开关又称断路器，是电力系统中重要的电力装备。它在电网中的基本使命是：，凭据电网运行的需要，将一部门线路或电力装备投进或退出运行，以此对电网的运行方式进行控制，在这类情况下，开关的触头承载的是负荷电流；第二，当线路或电力装备发生故障时，开关可将故障部门从电网中快速切除，以保证无故障部门正常运行，庇护电网的平安，此时，开关的触头承载的是故障电流或短路电流。短路电流的年夜峰值往往泛起在个周波内，而且非周期份很年夜，凡是几个周波内不外零。同时，断路器的动作时间相对故障发生的时刻有一定的滞后，再加上继电庇护所形成的时间差，在开断时间内短路电流的峰值已数次冲击发机电、断路器和变压器等被庇护装备，经过几回重年夜事故，就有可能造成装备的损坏，进而增加运行维护和检修的成本。另外，断路器正常工作时的额定电流与发生短路故障时的短路电流相差过年夜，尤其是现代电力系统容的不竭增年夜，短路电流值也不竭上升，壮大的短路电流发生的电动力破坏性更年夜，断路器必需依照开断短路电流进行选择，装备、线路及断路器自己就要求设计有足够的热稳定、动稳定裕度，装备的投资就会加年夜，造价太高。是以，随着电力系统的不竭成长，越来越需要断路器能够在故障瞬时就发现并以快的速度切断短路电流，避免被庇护装备及开关自己遭到庞大的热冲击和电动力作用。2年夜容高速开关装配的组成与原理2．1年夜容高速开关装配的组成年夜容高速开关装配由桥体FS、高压限流熔断器FU、非线性电阻FR及测控单元组成，简称FSR。2．1．1桥体桥体与高压限流熔断器、非线性电阻并联运行。桥体内包括爆炸装配和载流导体，桥体的设计电阻为高压限流熔断器的几十分，是以正常时从桥体中流过的电流为从高压限流熔断器中流过的电流的几十倍，而工作电流基本为两者之和，在不增加高压限流熔断器额定电流的情况下，整个装配的额定电流获得了提高。短路时，测控单元发出的脉冲旌旗灯号点燃爆炸装配，在0.15ms~0.2ms后载流导体从中部断开，在爆炸冲击力的作用下，分隔的载流导体向六个标的目的卷曲，形成隔离断口，将电流转移至高压限流熔断器。2．1．2高压限流熔断器高压限流熔断用具有限流性和快速性。由于故障电流的年夜峰值往往泛起在半波，当桥体断开后全数短路电流转移到高压限流熔断器，熔断器在个年夜半波内短路电流还未来得及升起就完成汽化、击穿、间隙发生电弧和熄灭电弧，限制并强制性地切断短路电流（t﹤2ms），使电流达不到预期的短路电流峰值。如图3所示，当短路电流上升到Ip时，熔断器熔断并截流，截止电流Ip仅为预期电流峰值的15左右，将故障电流对发、变电装备的电动力和热效应冲击年夜幅度减轻。高压限流熔断器发生的弧压可以经由过程非线性电阻加以限制，经由过程与桥体在阻值上的配合，解决高压限流熔断器容不足的问题，提高整个装配的运用范围。2．1．3非线性电阻高能氧化锌非线性电阻具有非线性伏安特征，同时能够抑制瞬时过电压，当其端电压低于某一值时，其中的电流几近为零；跨越这一值时，其电流将随着端电压U的增年夜而急剧增加。其非线性特征见图4所示。在高压限流熔断器熔断时发生的弧压，使氧化锌非线性电阻导通吸收电感中贮存的磁能及电源注进的能，氧化锌非线性电阻导通，使高压限流熔断器顺遂熄弧。同时氧化锌电阻秀的非线性特征，可以把开断时的过电压限制在2.5倍额定相电压之内，使电器装备不再遭到年夜电流的冲击。2．1．4测控单元测控单元是一个电子逻辑控制器，检测系统电流瞬时值i和电流变化率di/dt，一旦有短路故障发生，当i和di/dt年夜于整定值时，电子逻辑控制器会向桥体中的爆炸装配发出脉冲焚烧旌旗灯号。检测电流变化率的功能由一空心电流互感器实现，避免了带铁芯电流互感器由于磁饱和而引发波形失真，同时又可将丈控制线路与主电路隔离。2．2年夜容高速开关装配的原理当装备发生故障时，主电路中的电流幅值i和电流变化率di/dt跨越整定值，测控单元判定有短路电流，向桥体中发送电脉冲引爆爆炸装配，载流导体断开，将全数电流加在高压限流熔断器上，高压限流熔断器在2ms内熔断，发生的弧压由高能氧化锌非线性电阻限制并吸收。在年夜容高速开关装配完成了短路断开功能后，与熔断器配合的负荷开关只要求能够开断额定电流和一般过载电流，对关合短路电流及承受短路电流的动稳定性和热稳定性方面则无要求。3年夜容高速开关装配的特点年夜容高速开关装配与传统的断路器开断方式相比，具有以下显著特点：1．速动性提高20倍以上。短路电流在1ms之内被截流，3ms之内衰减到零，故障被完全切除，而传统的断路器庇护方式快也要75ms。2．短路电流在初始上升阶段即加以限制，永远达不到短路冲击电流的峰值，装备的动稳定和热稳定的裕度没必要设计得过年夜，可节省年夜资金。3．解决了电网扩建带来的短路电流增加的难题。4．化了配电装备联网进程的解决方案。5．下降了配电装备的费用。电力装备可免受壮大的短路电流的冲击，机械强度没必要做得很年夜。开断快、截流小，电力装备无须斟酌热稳定问题，导体尺寸没必要很年夜。4年夜容高速开关装配的运用上述提到的特点必需经由过程现实的运用才能得以体现。下面探讨年夜容高速开关装配的几种现实运用。4．1FSR运用在发机电出口发机电出口端或其四周发生短路故障时，短路电流的幅值年夜，从短路起头到电流次过零履历的时间长（年夜约需要20~150ms）。这会给发机电造成很年夜的风险，同时对其庇护装备有更高的要求。用FSR庇护发机电出口端短路故障，具有很好的庇护作用，由于在短路电流年夜值未经由过程发机电时，熔断器已切除故障。FSR也能够运用在厂用变分支、励磁变分支，有用避免变压器因穿越性故障而损坏的事故，延长装备的使用寿命，提高系统装备在动稳定方面的平安裕度。4．2FSR与电抗器并联在正常运行时FSR将电抗器短接，避免了电抗器庞大的电能消耗和年夜型电念头启动时的电压降。短路时FSR快速断开，负荷侧断路器的开断电流受电抗器限制到答理范围。在新供用电系统设计时，可加年夜电抗器阻抗，使负荷侧断路器的开断电流进一步减小，下降造价。线路短路时，FSR快速断开，将电抗器投进，电抗器上的残压可设计得足以维稳重要负荷继续运行而不受影响。4．3FSR运用于母联在电网毗连点上装设限流熔断器将电网实现闭环运行，正常情况下可以年夜年夜提高供电靠得住性，而一旦发生短路故障，可以由限流熔断器快速地限流并切断电网间的毗连实行开环运行，联网前各分支电网已装设的短路庇护装备可以不作任何增容改造，实现经济的电网互连。4．4FSR运用于线路FSR运用于供电线路中，若线路中带有敏感用户，可避免线路短路电压降而引发敏感用户失控，一条线路短路后，该路的年夜容高速开关装配断开，其他线路继续供电。5结论由于FSR组成器件的物理特征决议了FSR的快速性和限流性，是以与传统的断路器相比力，不存在机械拒动，靠得住性高。运用FSR可以使发机电、变压器及短路器不再受短路电流峰值的冲击，延长了装备使用寿命。今朝，该装配已在刘家峡水电厂、乌兰浩特热电厂、漳泽发电厂、兰州化学工公司等单元投进使用，取得了很好的效果。