4.2.切斷電流

對于供電連續(xù)性要求不高、或允許切斷部分負(fù)載的應(yīng)用，安裝限流器切斷故障電流，將故障級別降低到可接受限度的設(shè)備代表了一個很好的解決方案。當(dāng)檢測到電流表明故障水平高于系統(tǒng)故障耐受能力和斷路器開斷水平時，通過非?？焖俚財嚅_或分?jǐn)嗑W(wǎng)絡(luò)來有效限制系統(tǒng)中的故障水平，使用安裝在聯(lián)絡(luò)柜中的限流裝置，斷開故障電流。

高壓限流器是一種特殊的限流熔斷器，滿足不同于傳統(tǒng)限流熔斷器大電流的應(yīng)用需求，由EPRI在1970年后期開發(fā) ，1985年推出G&W制造的第二代產(chǎn)品，40多年來產(chǎn)品線的不斷擴(kuò)展、增長和改進(jìn)。高壓限流器具有高連續(xù)電流，12kV電流可達(dá)6300A，額定短路開斷電流63~200kA, 開斷時間2~5ms，可用于室內(nèi)或室外、陸上或海上使用，易于安裝和維護(hù)，成本效益高；高壓限流器超快速斷開短路電流還可以減免電弧閃光、電弧沖擊和傷害，在海上石油平臺，再生能源發(fā)電等領(lǐng)域廣泛使用，目前國際上ABB 和G&W兩家是這一產(chǎn)品的主要生產(chǎn)商。

高壓限流器的組成如圖5所示，電流限制器的電子感應(yīng)和觸發(fā)通信形式，它使用實(shí)心銅母線路徑來承載主電路的連續(xù)電流，從而將損耗降低到非常低的水平。并聯(lián)的是限流熔斷器，當(dāng)檢測到過電流時，銅通路打開，電流流過熔斷器，熔斷器工作以開斷故障。限流器的功能是在第一個波峰之前限制和消除部分故障電流，從而將受保護(hù)設(shè)備保持在其規(guī)定的額定值內(nèi)。

圖 5 高壓限流器組成

通過備用路徑傳導(dǎo)連續(xù)電流，電子感應(yīng)和觸發(fā)，打開主路徑并將故障電流換向限流熔斷器以清除故障，將故障電流降低到設(shè)備可以承受的能力范圍內(nèi)，減少故障能量以限制損壞，最大限度地減少維修時間和成本，并保護(hù)人員，更重要的是，它可以節(jié)省金錢。在電力系統(tǒng)升級時，它可以在不更換或升級所有現(xiàn)有斷路器的情況下切斷更高的故障電流，大大節(jié)省了成本。通過購買開斷等級較低的開關(guān)設(shè)備來省錢，63kA的斷路器價格是50kA的一倍以上， 50kA斷路器價格也是40kA的1.5倍，而且占地面積大，變電站尺寸大，土建等成本高。

使用限流器切斷短路電流可以消除對電抗器的依賴，也可以繞過它們消除相關(guān)電能損失。電抗器運(yùn)行成本可能需要每年數(shù)萬元，達(dá)到工廠電能損失25%。

對于前面問題描述中的LIBRA項目，如圖6所示，在G2發(fā)電機(jī)與G3發(fā)電機(jī)兩段母線之間增加限流器，當(dāng)看到斜坡速率時，限流器開始運(yùn)行，然后通過熔斷保險絲來分裂母線。這使得故障額定值低于 50kA ，開斷電流在開關(guān)柜的設(shè)計范圍內(nèi)。在 1 臺發(fā)電機(jī)的維護(hù)計劃期間，出現(xiàn)短路故障，限流器可以隔離短路電流。圖 所示，限流器安裝在兩段母線之間聯(lián)絡(luò)開關(guān)柜內(nèi)部，由于4000A額定電流，采用固定式安裝，對于小電流限流器，也可以安裝在抽出式手車上，抽出柜體進(jìn)行維修、更換。

圖6 高壓限流器母聯(lián)柜安裝

而通過斷路器加后備限流器與限流器并聯(lián)，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速恢復(fù)，正常運(yùn)行時，后備限流器斷路器分閘，短路發(fā)生，主限流器熔斷，通過斷路器合閘投入后備限流器保持系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行。