快速断路器投切限流电抗型 无法限制短路电流首半波的峰值 和有效值，但能有效限制其后短 路电流的峰值和有效值。 该限流器结构简单、容易实现， 在对短路电流首半波不敏感的场 合具有较高的应用价值。
存在问题
优点与适 用场合
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
爆炸式熔断器投切限流电抗型
限流电抗器
正常运行时，爆炸 式开断器载流，损耗极 小； 当短路故障发生时， 爆炸式开断器先快速断 开，将电流转移至并联 的限流熔断器支路，限 流熔断器再快速开断将 短路电流转移至限流电 抗器支路。
和
阀端间
阀端对 地
阀端间 阀端对地 阀端间
不同相阀 处于成本考虑，电力电子阀技术参数低，运行可靠性低。例如，某混 合式固态切换开关，端间绝缘水平低于机械开关断口，需要采取过电压防 间 护措施。混合式固态切换开关整体切换时间受机械开关分合闸时间限制。 10 75 29 42 18 17 13
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
2、快速开关
5）40.5kV真空触发间隙
序号 1 2 3 4 5 6 7 项目名称 额定电压 额定频率 最低可触发电压 触发时延 额定短路电流 额定短路电流峰值 单位 kV Hz kV s kA kA ms 次 参数值 40.5 50 5 <200 31.5 80 15
额定短路电流通流时间
额定短路电流通流次数
合闸时间
2、快速开关
2）40.5kV快速真空断路器
序号 项目名称 额定电压 额定频率 额定电流 额定短路开断电流 额定短路关合电流 单位 参数值
1
2 3 4 5 6 7 8
kV
Hz A kA kA
40.5
50 1600 31.5 80 3000 ≤5 ≤15
机械操作次数
分闸时间 合闸时间
次
ms ms
需求分析
随着配网快速机械开关技术的快速发展，分闸时
间可以小于5ms、合闸时间可以小于10ms；
采用快速机械开关构成机械式电源快速切换开关， 可以在20ms内完成电源切换，对于大多数电源敏 感负载，相当于电源不间断切换。 快速开关型电源不间断切换装置与固态切换开关 相比，构成简单，成本低，可靠性高，维护费用 低，更适合推广应用。
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
需求分析 关键重要负荷用户，如中央政府各部门、 航天及军事部门、医院、石化、钢铁及煤矿等
大型工企，为提高供电可靠性和电能质量，采
用双电源供电方式，为实现不间断供电，通常 采用快速切换装置从故障电源切换到无故障电 源。
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
采用的爆炸式开关和限流熔断器，每次动作之后都
需要停电更换，停电时间长，运行成本高； 采用的爆炸物---炸药，其采购、使用、存贮、运输 均受到国家严格管控，不利于电网的推广应用。
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
爆炸式熔断器投切电抗器型-----运维问题解决方案
限流电抗器 限流熔断器
高速开关代替爆炸开关
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
技术方案研究
主电源 备用电源
CB1
CB2
负载
对于单一敏感负 载，电源不间断 切换装置应用拓 扑如图所示， 图中CB1、CB2 均为快速开关， 该方案电源配置 及切换成本较高。
单负载电源不停电切换装置应用拓扑
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
技术方案研究
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 项目名称 额定电压 额定频率 单位 kV Hz kV s kA kA ms 次 次 参数值 12 50 0.5 <200 25 63 10 20 200
最低可触发电压
触发时延 额定短路电流
额定短路电流峰值
额定短路电流通流时间 额定短路电流通流次数 短路通流触发寿命
2、快速开关
3）40.5kV快速SF6负荷开关
序号 项目名称 额定电压 额定频率 额定电流 额定开断电流 单位 参数值
1
2 3 4 5 6 7
kV
Hz A kA kA 次 ms
40.5
50 1600 2 80 3000 ≤7
额定短路关合电流
机械操作次数 分闸时间 合闸时间
8
ms
≤8
2、快速开关
4）12kV真空触发间隙
次
20
3、快速开关成套装置
无损故障限流器
电源不间断切换装置
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
需求分析
1.电力系统短路水平不断提高，发达地区电网 短路水平直逼最大允许水平 无损故 障限流 器
2.目前主要限流措施为加装限流电抗器，虽然
可有效抑制短路电流，但长时运行造成很大无
功和有功损耗，严重影响电网经济性能
需求分析
现阶段主要的电源切换装置
备用电源自动投入装置
纯电力电子固态切换开关 电力电子+断路器固态切换开关
固态切换开关
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
需求分析
备自投装置采用传统机械开关， 切换时间长达1s，在两路电源的 相位差较大时易引发较大的冲击 电流，对负荷造成严重损害
备自投装置
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
1、概述
各电压等级开关作为电网关键控制和保护设备，如提高其 分、合闸速度，可提升开断与关合性能同时，能缩短电网故障 持续时间，加快恢复供电，显著提高电网稳定性，具有极大经 济和社会价值。
1、概述
目前电网中开关设备大多采用弹簧操动机构，传动部件多、 结构复杂、动作时间较长，如采用弹簧机构真空断路器，10kV 产品分闸时间30ms-50ms，合闸时间60ms-70ms；35kV产品分 闸时间50ms-60ms，合闸时间70ms-80ms，且分散性较大。
需求分析
纯电力电子固态切换开关
纯电力电子固态切换开关通流损耗大、发热 严重，需要专门的冷却设备，运行维护费用 高，不利于大面积推广。
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
需求分析
混合式固态切换开关拓扑图
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
需求分析
某固态切换开关中电力电子阀绝缘水平
雷电冲击 耐受电压 系统标称 电压 阀端对地 操作冲击 耐受电压 短时（1 min）工 局部放电测试电压 频耐受电压 （有效值）
高速开关
高速开关+限流熔断器投切电抗器型
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
小结
快速断路器投切电抗器型结构简单，但无法限制首半波短路电
流峰值及有效值；
爆炸式熔断器型能够有效限制全过程短路电流
爆炸式熔断器型限流过程产生的过电压可采用避雷器进行抑制；
爆炸式熔断器型限流器存在的停电更换，炸药管控等运维问题 可采用高速开关+限流熔断器投切电抗器型无损故障限流器。
d2
外网电源1 T1
外网电源2 T2
PT1 LK1
控 制 器
PT2 LK2
对于大容量、多敏感 负载的企业和电网用 户，电源不间断切换 装置应用拓扑图 图中C1、C2、C3均为 快速开关，运行更加 灵活，成本低、可靠 性高。
C1 C3 d1
C2 Ⅰ母线
Ⅱ母线
M
BPQ
非 敏 感 设 备
M
3、快速开关成套装置之电源不间断切换装置
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
需求分析
串抗率12%
典型变电站接线
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
仿真分析
短路电流峰值168.2kA，有效值 63kA 不加装限流电抗器
短路电流峰值降83.4kA，有效值 32.74kA
加装限流电抗器
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
技术方案研究
快速断路器投切限流电抗型
真空触发间隙
SF6触发间隙
技术特点：电脉冲触发，导通时间数us，可用作快速合闸开关； 低工作系数、大通流能力、快速绝缘恢复。
2、快速开关
ABB混合型快速开关原理及结构
技术特点：触发间隙导通后，快速机械开关关合载流，可有效降低触
发间隙通流和绝缘恢复要求。
2、快速开关
1）12kV快速真空断路器
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项目名称 额定电压 额定频率 额定电流 额定短路开断电流 额定短路关合电流 机械操作次数 分闸时间 单位 kV Hz A kA kA 次 ms ms 参数值 12 50 1250 25 63 5000 ≤3 ≤10
d2
外网电源1 T1
外网电源2 T2
外网电源1 T1
外网电源2 T2
隔离时间 ≤20ms
PT1 LK1
控 制 器
PT2 LK2
LK1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
PT1
控 制 器
PT2 LK2
C1 C3 d1
C2 Ⅰ母线
Ⅱ母线
C1
C3 d1
C2 Ⅰ母线
Ⅱ母线
M
BPQ
非 敏 感 设 备
M
BPQ
M
非 敏 感 设 备
M
分列运行
并列运行
快速开关及其成套装置 在电力系统中的应用
目 录
1、概述
2、快速开关
3、快速开关成套装置
4、总结与展望
1、概述
随着电力系统的发展，风能、光伏等新能源大规模接入 电网，主网架面临不稳定风险日益加大，同时用户侧对电能质 量要求越来越高，因此确保电网减小故障发生率及故障发生时
缩短故障持续时间，提高电网稳定性，是电网研究的方向之一。
限流熔断器 爆炸式开断器
3、快速开关成套装置之无损故障限流器
爆炸式熔断器投切电抗器型
假设在A相电压零点发生三相短路，当短路电流达到3倍额定电流时爆炸式 开断器收到信号