關又稱斷路器，是電力系統中最重要的電力設備之一。它在電網中的基本任務是：第一，根據電網運行的需要，將一部分線路或電力設備投入或退出運行，以此對電網的運行方式進行控制，在這種情況下，開關的觸頭承載的是負荷電流；第二，當線路或電力設備發生故障時，開關可將故障部分從電網中快速切除，以保證無故障部分正常運行，保護電網的安全，此時，開關的觸頭承載的是故障電流或短路電流。

短路電流的最大峰值往往出現在第一個周波內，而且非周期分量很大，通常幾個周波內不過零。同時，斷路器的動作時間相對于故障發生的時刻有一定的滯后，再加上繼電保護所形成的時間差，在開斷時間內短路電流的峰值已經數次沖擊發電機、斷路器和變壓器等被保護設備，經過幾次重大事故，就有可能造成設備的損壞，進而增加運行維護和檢修的成本。另外，斷路器正常工作時的額定電流與發生短路故障時的短路電流相差過大，尤其是現代電力系統容量的不斷增大，短路電流值也不斷上升，強大的短路電流產生的電動力破壞性更大，斷路器必須按照開斷短路電流進行選擇，設備、線路及斷路器本身就要求設計有足夠的熱穩定、動穩定裕度，設備的投資就會加大，造價過高。因此，隨著電力系統的不斷發展，越來越需要斷路器能夠在故障瞬時就發現并以最快的速度切斷短路電流，避免被保護設備及開關本身受到巨大的熱沖擊和電動力作用。

1、問題的提出

某公司110kV變電站接入110kV系統電源，同時采用自備電廠的10kV作為備用電源，實現并網運行。其一次系統接線方式如圖1. 請登陸：輸配電設備網 瀏覽更多信息

圖1 兩電源并網運行系統接線圖

隨著系統容量的增大，變電站負荷側發生三相短路時存在下列問題。

發電機出口斷路器遮斷容量不足，不能開斷短路電流。

利用主變壓器或發電機出口斷路器切斷短路電流，斷路器的開斷時間過長，達80~140ms，會對主變壓器及發電機產生故障沖擊，發電機故障將引起主變壓器停運，危害主設備安全。對系統方式影響較大。

2、解決方法

針對現用斷路器存在問題，為了使負荷側斷路器的開斷電流減小，并降低工程造價，采用了一種新型大容量高速斷路器裝置（簡稱FSR裝置）與電抗器并聯的接線方式。正常運行時，FSR將電抗器短接，避免了電抗器巨大的電能損耗，并抑制了大型電動機啟動時的電壓降；短路時，FSR快速斷開，負荷側斷路器的開斷電流經電抗器限流到允許范圍。

3、大容量高速斷路器的組成及功能

FSK（Frequency-shift keying）- 頻移鍵控是利用載波的頻率變化來傳遞數字信息。它是利用基帶數字信號離散取值特點去鍵控載波頻率以傳遞信息的一種數字調制技術。它還有另一個含義刷街，一款由國內HNS、KZ最強戰隊之一的FTW發布的。最新的CS1.6的中文打字器，支持windows7的窗口顯示，支持各種輸入法。解決了saycn及csmate在windows7無法正常顯示及無法使用搜狗輸入法的問題。

FSR裝置主要由斷路器DL、爆炸式快速開斷載流橋體FS、高壓限流熔斷器FU、非線性電阻FR及測控裝置組成。

3.1、載流橋體FS

圖2 FSR裝置組成示意圖

因FS的電阻與熔斷器FU電阻的比值為1∶2000，故正常時工作電流經FS流過，故障時，接到測控單元的命令后，在0.15ms之內爆炸斷開，電流轉移至熔斷器FU.

3.2、熔斷器FU

FS斷開后，全部短路電流轉移至熔斷器FU，在0.5ms內FU熔斷，并產生足夠的弧壓。

3.3、非線性電阻FR

FU熔斷時產生的弧壓使其導通，吸收電感中存在的磁能及電源注入的能量，使FU順利熄弧，同時把開斷時的過電壓限制在2.5倍的額定相電壓之內。

3.4、測控單元

測控單元的測控數據為檢測電流i和電流的變化率di/dt，當電流幅值和電流變化率同時超過整定值時，判斷為短路發生，采用三個相同獨立工作的CPU部件，以“三取二”表決方式判斷，向FS發出分段命令。

4、FSR裝置的工作原理

在正常運行和正常操作時，負荷電流流過真空斷路器后，再流過爆炸式載流橋體與熔斷器，其中98%以上的負荷電流流過爆炸式載流橋體，2%的負荷電流流過熔斷器。

當設備發生故障時，主電路中的電流幅值和電流變化率超過整定值，測控單元判斷有短路電流，向橋體中發送電脈沖引爆爆炸裝置，載流橋體斷開，將全部電流加在高壓限流熔斷器上，高壓限流熔斷器在2ms內熔斷，產生的弧壓由高能氧化鋅非線性電阻限制并吸收。在大容量高速斷路器裝置完成了短路斷開功能后，與熔斷器配合的負荷開關，只要求能夠開斷額定電流和一般過載電流，對關合短路電流及承載短路電流的動穩定性和熱穩定性則無要求。

5、FSR裝置的特點

限流性 由于FSR的限流性，短路電流在初始上升階段即加以限制，不可能達到短路沖擊電流的峰值，設備不再遭受短路電流的沖擊，延長了發電機、變壓器等設備的使用壽命，大大提高了設備動穩定和熱穩定方面的安全裕度。

快速性 故障電流在1ms內被截流，3ms之內衰減到0，故障被完全切除，更能有效地保護設備。而一般斷路器至少要60ms才能切除故障。

靈敏度高 由于FSR裝置增加了電流變化率作為啟動判據，故障時電流變化率增加更明顯，使靈敏度更高

容量大 配置大容量的非線性電阻，吸收開斷過程中磁能，開斷容量可不受限制。

6、FSR裝置的運行要求

當發生三相短路故障時，電抗器應可靠投入，從而要求FSR裝置在短路電流上升的初始階段應可靠斷開，故FSR動作值應取90%的三相短路電流值。

正常運行時，FSR啟動電流應能躲過負載允許的短時過載電流。取1.3倍的可靠系數。

7、FSR裝置的應用

7.1、應用于發電機出口

應用于發電機出口見圖3.發電機出口端或其附近發生短路故障時，短路電流的幅值大，從短路開始到電流第一次過零，經歷的時間長，大約需要20~150ms.這會給發電機造成很大的危害，同時對保護設備有更高的要求。用FSR保護發電機出口端短路故障，具有很好的保護作用，因為在短路電流最大值未通過發電機時，FSR將故障電源直接切除；也可以采用FSR與限流電抗器并聯的方式，正常運行時FSR將電抗器短接；故障時FSR快速斷開，故障電流流過限流電抗器，電抗器將故障電流限制在允許范圍以內，仍能保證系統正常運行。

圖3 FSR用于發電機出口

FSR也可以應用在廠用變壓器分支、勵磁變壓器分支，見圖4。有效避免變壓器因穿越性故障而損壞的事故。

圖4 FSR用于廠用變壓器分支

7.2、應用于系統擴建或聯網運行時

在系統擴建時，FSR用于電源聯絡見圖5.原有斷路器設備不必更換?？商岣呦到y供電可靠性，減少重負載啟動時的壓降。實現經濟運行。

圖5 FSR用于電源聯絡

FSR應用于母聯位置，見圖6.當系統一旦發生短路故障，由于負荷側斷路器只按單臺變壓器提供的短路電流進行配置，FSR可以快速限流，將系統解列。

圖6 FSR用于母線聯絡

7.3、FSR與電抗器并聯

FSR與電抗器并聯見圖7.在正常運行時FSR將電抗器短接，避免了電抗器巨大的電能損耗和大型電動機啟動時的電壓降。短路時FSR快速斷開，負荷側斷路器的開斷電流受電抗器限制到允許范圍。

圖7 FSR與電抗器并聯

在供用電系統設計時，可加大電抗器阻抗，使負荷側斷路器的開斷電流進一步減小，降低造價。

7.4、FSR用于重要負荷

FSR用于重要負荷見圖8.若線路中帶有重要用戶，不允許瞬時斷電，或須強行自啟動的重要負荷，線路短路時，FSR快速斷開，將電抗器投入，電抗器上的殘壓，可設計得足以維持重要負荷連續運行，而不受影響。

圖8 FSR用于重要負荷的線路

由于FSR組成器件的物理特性決定了FSR的快速性和限流性，因此與傳統的斷路器相比較，不存在機械拒動，可靠性高。應用FSR可以使發電機、變壓器及短路器不再受短路電流峰值的沖擊，延長了設備使用壽命。目前，該裝置已在劉家峽水電廠、烏蘭浩特熱電廠、漳澤發電廠、蘭州化學工業公司等單位投入使用，取得了很好的效果。