快速开关装置（EXF）

一、产品简介：

    开关装置是本公司新研制的产品。产品通过了国家高压电器质量监督检验中心的大电流开断及电磁兼容（EMC）等全部型式试验。主要用在发电厂和变电站，大幅度限制短路电流，防止发电机、变压器等主要电气设备在短路电流的冲击下产生绕组变形而损坏，避免灾难性事故的发生；同时它还可改进电力系统的运行方式，进一步提高电能的质量及供电的可靠性。

目前EXF快速开关装置的额定电压为6～35kV，额定电流为1～6kA。其具有开断预期值为100～200kA短路电流的能力，可将实际短路电流限制到预期短路电流值的20～50%，且开断时间仅为3ms之内，从而免除了巨大短路电流对主电力设备造成的灾难性冲击和损坏，可解决长期困扰电力系统和大电力用户的诸多难题。该产品还可用于冶金、化工、水泥、核聚变及舰船等用户，防止因供电系统短路而引发的灾难性后果。该产品在我国的多个省市已投入运行，多次成功地开断了短路电流，避免了短路电流对设备造成的冲击。

图1

载流体（FS）      正常时流过工作电流，短路时在0.15ms 之内快

速断开。

熔断器（FU）     载流体断开后全部短路电流转移到熔断器，在

0.5ms 以内熔断，并产生足够的弧压。

电流互感器（CT） 在故障情况下，电流信号不失真、不滞后。

测控单元（ZK）   检测电流和电流变化率，故障出现时向载流体发

出分断信号。

二、EXF系列快速开关装置的原理及结构

1、 产品结构

   EXF系列快速开关装置是一种具有较强开断短路电流能力的高速开关，能够在发生短路故障后、在短路电流瞬时值还远未上升到峰值之前的约1/4个工频半波前后开始动作限流，在一个半波的时间内将短路电流完全开断，从而起到限制短路电流、保护电力主设备的作用。该产品由载流体、限流熔断器、电流互感器、脉冲变压器及微机测控保护器等主要元件组成，其结构图如图2所示

图2

2、动作原理

    正常运行时，电流基本上全部从EXF中流过，在系统发生短路故障时，EXF快速分断，将故障点在3ms内切除。具体过程如下：

图2中载流体18和限流熔断器17在电气上是并联的，由于前者电阻为微欧级，后者电阻为毫欧级，故正常运行情况下，电流几乎全部流过载流体18。当系统发生短路事故时，专用电流互感器21将短路电流信号传输到微机测控保护器4，由微机测控保护器4进行信号的分析和处理。若短路电流信号超过整定值，微机测控保护器4将发出电脉冲信号，经过脉冲变压器16，触发载流体18内的火工部件，使载流体18在二百微秒内断开，在其断口开断的过程中，故障电流转移到限流熔断器17中，由限流熔断器17最后开断短路电流，切除故障点。各部分的动作时序如图3所示：

t=0   短路故障发生

t=t0  微机测控保护器探测到故障并发出电脉冲，此时间与预值短路电流的大小、微机测控保护器动作整定值及发生时的相位角有关，这一过程大于500us。

t=t1  载流体断口出现，电流转移到限流熔断器，熔断器熔断。这一过程不大于650us。

t=t2  熔断器内电弧熄灭，故障电流被彻底开断，这一过程不大于3ms。

由此可见，在预值短路电流尚未发展到峰值之前，短路电流已经被快速开关切断。实际通过电力设备的短路电流的峰值ip在第一个半波被限制到预值短路电流的（20~50）%，短路电流的持续时间不大于3ms，保护了主设备免受损坏。

三、技术参数

1、 使用环境

户内使用，周围空气温度-40℃~+50℃，日平均相对湿度小于95%，月平均相湿度小于90%，海拔高度小于3000m。正常情况为整柜安装，也可根据现场环境进行散件安装。

2、 使用方式

系统投资大大降低
电力设备可免受强大的短路电流的冲击，机械强度不必设计得很大。开断快，截流小，电力设备无须考虑热稳定问题，导体尺寸不必很大。

大型发电机出口短路能得到快速有效保护（图4 )

开断容量大，是发电机出口及厂用分支理想的开断设备。
使发电机、变压器得到快速有效保护。

                                   图4

EXF 与电抗器并联是最经济有效的限流方案（图5 )

正常运行时EXF 将电抗器短接，避免了电抗器巨大的电能损耗和大型电动机启动时的电压降。短路时EXF快速断开，负荷侧断路器的开断电流受电抗器限制到允许范围。在新供用电系统设计时，可加大电抗器阻抗，使负荷则断路器的开断电流进一步减小，降低造价。

                     图5

对不允许瞬时间断供电或须强行自启动的重要负荷，可提高供电质量。( 图6)

线路短路时，EXF快速断开，将电抗器投入。电抗器上的残压可设计得足以维持重要的负荷继续运行页不受影响。

                    图6

3、 参照的有关标准

GB15166.2-1994   交流高压熔断器  限流熔断器

GB15166.4-1994   交流高压熔断器  通用试验方法

GB11022-1999   高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求

DL/T404-1997    户内交流高压开关柜订货技术条件

BG/T17626.1     12-1998 电磁兼容试验和测量技术

4、 型号说明

5、 技术参数

EXF系列产品额定电气参数

四、安装

快速开关装置是由用户或安装公司进行安装，应注意以下几点：

1）装置的四周应与墙体保持0.6米的距离；

2）确认装置的接地线应可靠接地；

3）确认电流互感器与脉冲变的引线的屏蔽层与现场的接地系统可靠地连接；

4）将微机测控保护器输出的动作、工作、报警三对无源接点接入用户的监控系统。应与用户一起对接入的接点进行核对，以确保接入的接点准确可靠；如需要EXF装置来联跳与EXF柜串联的断路器，则要将EXF柜输出的跳闸无源接点接入断路器的跳闸回路。

五、安装方式

    柜体的进出线方式可以根据用户要求进行设计，也可以由本公司根据现场环境来自行设计。常用方式如下：

1）无隔离、上进上出的安装方式  见图7

                                    图7

 2）无隔离、后进后出的安装方式  见图8

                           图8

  3）无隔离、侧进上出的安装方式   见图9

                            图9

  4）上隔离、上进下出的安装方式  见图10  

                                图10

  5）上隔离、下进下出的安装方式  见图11

                           图11

  6）上下隔离、上进后出的安装方式  见图12

                            图12

  测控单元柜体（图13、14）

     图13 控制柜外形示意图      图14 柜内型控制器外形图

六、包装、运输及储存

1.一般采用木箱包装，柜体底座应固定在包装箱底板上；

2.不要在三级以下公路上长距离运输，必要时可拆包装；

3.长期不用时，应储存在干燥、通风的仓库内；

4.运输过程中载流体应避免碰撞、受潮及爆晒；

七、技术服务

本公司可根据用户要求，调整EXF装置柜体尺寸、进出线方式等，来满足用户的现场条件。同时还可应用户要求，派工程技术人员到现场进行产品介绍，现场勘测、指导安装与调试以及人员培训。

八、订货须知

1、 用户应提供系统的电气主接图，接入系统的短路阻抗（或短路容量）、系统的运行方式、系统中最大配电变压器容量和最大电动机功率以及系统中最小的断路器开断电流。

2、 用户应提供系统中发电机参数（P、cos、Xd"）、变压器参数（S、Ud）、电抗器（U、I、Xd）。

3、  应提供本装置的柜体安装位置（单独放置或别的柜体拼柜）和进出线方式（上进上出、上进下出、上进后出、后进后出、上进侧下出以及侧下进侧上出等）。