一、功能(néng)原理(lǐ)介紹

■定義

一種以“供電(diàn)電(diàn)源故障快速判斷技(jì )術”為(wèi)控制基礎的、基于“渦流驅動快速開關”的電(diàn)源故障時的備用(yòng)電(diàn)源快速切換裝(zhuāng)置，稱為(wèi)“快速斷路器及切換控制器裝(zhuāng)置”

（簡稱“快切”，代号MQMS）。主要為(wèi)了快速阻斷負荷系統異步電(diàn)動機磁場能(néng)量向故障工(gōng)作(zuò)電(diàn)源短路點衰減的通路、減小(xiǎo)切換電(diàn)源時異步電(diàn)動機的二次沖擊，避免切換後電(diàn)機失穩停轉。電(diàn)源短路故障時的最快切換時間不大于16ms。裝(zhuāng)置為(wèi)多(duō)面開關櫃成套形式，适用(yòng)于新(xīn)建和改造項目。

■組成

見圖15，MS裝(zhuāng)置主要由切換控制器、工(gōng)作(zuò)電(diàn)源進線(xiàn)開關K1、工(gōng)作(zuò)電(diàn)源電(diàn)壓監測PT1、備用(yòng)電(diàn)源進線(xiàn)開關K2、備用(yòng)電(diàn)源電(diàn)壓監測PT2和母聯開關K3、綜保、櫃體(tǐ)及附件等組成。

其中(zhōng)K1、K2、K3為(wèi)分(fēn)閘時間小(xiǎo)于5ms、合閘時間小(xiǎo)于15ms的加拿(ná)大Max-Swi制造的渦流驅動快速開關。

■工(gōng)作(zuò)邏輯

正常運行時，工(gōng)作(zuò)電(diàn)源進線(xiàn)開關K1、備用(yòng)電(diàn)源K2處于合閘狀态，母聯開關K3處于分(fēn)閘狀态；切換控制器實時監測工(gōng)、備電(diàn)源的電(diàn)壓同期狀态，符合并網條件時，快切功能(néng)解鎖，不符合并網條件時，快切功能(néng)閉鎖，并報警。

當工(gōng)作(zuò)電(diàn)源系統發生開路（開關K偷跳）或短路（d點）故障時，并且工(gōng)備電(diàn)源的電(diàn)壓同期性滿足并網條件，切換控制器命令K1跳閘，然後再合K3，實現對負荷供電(diàn)的切換，故障解除後，可(kě)自動或手動返回。

二、型号命名(míng)及參數

裝(zhuāng)置型号及命名(míng)

■參數指标（見表6）

三、使用(yòng)環境及用(yòng)途

使用(yòng)環境

安(ān)裝(zhuāng)地點戶内，無酸堿腐蝕

環境溫度-40~50℃

相對濕度*95%

污穢等級≤|級

海撥高度≤2000米，超過2000米需特殊設計

■快切選型及用(yòng)途

1、三切式（MQMS-T）符合并列運行條件但采用(yòng)分(fēn)裂運行方式的雙電(diàn)源供電(diàn)系統，在進線(xiàn)和母聯處采用(yòng)三台快速開關櫃的三切式快切，見圖16。

2、雙切式（MQMS-D）符合并列運行條件且采用(yòng)并列運行方式的雙電(diàn)源供電(diàn)系統，在進線(xiàn)處采用(yòng)兩台快速開關櫃的雙切式快切，見圖17。

四、結構類型

■10（6）KV櫃型結構

■主要配置（見表7）

五、晃電(diàn)介紹及解決方案

■關于晃電(diàn)

如圖1所示，内部電(diàn)網（簡稱“内網”）總降母線(xiàn)上某條支路發生短路故障d，母線(xiàn)電(diàn)壓出現驟降……在斷路器K切除該故障支路之前，母線(xiàn)上所有(yǒu)的負荷将一直處于低電(diàn)壓工(gōng)況……短路故障切除後，電(diàn)壓才開始恢複，由于異步電(diàn)動機群磁場重建的二次沖擊電(diàn)流會延緩母線(xiàn)電(diàn)壓的恢複時間，這個母線(xiàn)電(diàn)壓從驟降直至恢複到額定電(diàn)壓70%以上的短暫低電(diàn)壓供電(diàn)的“電(diàn)壓凹陷”現象，稱為(wèi)“晃電(diàn)”！

晃電(diàn)是否給企業造成停産(chǎn)損失，取決于母線(xiàn)上負荷是否能(néng)成功實現低電(diàn)壓故障穿越，即負荷對低電(diàn)壓的忍耐時間與晃電(diàn)時間的博弈結果！

晃電(diàn)時間包括：繼電(diàn)保護判斷時間、斷路器固有(yǒu)分(fēn)閘時間、燃弧時間和電(diàn)壓恢複時間之和，一般要超過80ms，甚至更長(cháng)。

從圖2的時序圖就可(kě)以看出：中(zhōng)、低壓的變頻器和低壓系統的繼電(diàn)器、接觸器、電(diàn)磁閥等，忍耐極限一般就隻有(yǒu)20~30ms，必然穿越失敗。但是，可(kě)以通過采用(yòng)一些附加設備或軟件優化的方法，延長(cháng)這些設備對低電(diàn)壓的忍耐時間，實現低電(diàn)壓穿越……

然而，問題的要點不在這，中(zhōng)、低壓系統斷路器的控制電(diàn)源為(wèi)直流，不會因交流系統的低電(diàn)壓而跳閘，因此它們所控制的異步電(diàn)動機在低電(diàn)壓期間則一直在網，并以發電(diàn)方式向短路故障點反饋輸出短路電(diàn)流，直到繞組内的磁場衰減完畢或短路故障點被切除，此過程為(wèi)電(diàn)機的“一次沖擊”；一般異步電(diàn)動機的繞組短路衰減時間常數T為(wèi)30~40ms左右，就是說隻要内網短路故障持續3r左右的時間，電(diàn)機的磁場就會衰減殆盡，變成挂在網上減速旋轉的鐵疙瘩……

當短路故障點被斷路器K切除時刻，母線(xiàn)電(diàn)壓進入恢複期，所有(yǒu)在網的異步電(diàn)動機同時重建磁場，此時電(diàn)動機的軟啓動裝(zhuāng)置都處于退出狀态，實際上就是“電(diàn)機群直接啓動”，啓動伊始要向電(diàn)網索取相當于電(diàn)機群額定電(diàn)流總和5~7倍的無功電(diàn)流，形成強烈的電(diàn)流沖擊，此過程稱為(wèi)電(diàn)機的“二次沖擊”。

二次沖擊電(diàn)流在該系統變壓器和線(xiàn)路的阻抗上會形成較大的壓降，降低了電(diàn)動機的機端電(diàn)壓，緻使電(diàn)機的電(diàn)磁轉矩不足，影響了電(diàn)機轉速恢複，并增加了過流時間，客觀上延緩了母線(xiàn)電(diàn)壓的恢複過程，也就是電(diàn)動機磁場重建的過程。隻要當造成沖擊電(diàn)流的電(diàn)機群總容量達到本系統電(diàn)源容量的40%以上時，母線(xiàn)電(diàn)壓極易低于70%（電(diàn)磁轉矩小(xiǎo)于50%），一旦這些電(diàn)機處于額定負載狀态，必然導緻電(diàn)機群失穩（詳見

《電(diàn)機學(xué)》中(zhōng)關于“電(diàn)磁轉矩”的相關論述）停轉，最終使該系統崩潰。

這就是，即使斷路器K成功地切除了内網短路故障，還是經常會發生大面積停機事故的根本原因！

■晃電(diàn)的治理(lǐ)措施

1、串聯支路電(diàn)抗器方案如圖3，在需要保護的母線(xiàn)的每條出線(xiàn)串聯支路電(diàn)抗器，用(yòng)以擡升支路短路故障（d1）時的母線(xiàn)剩餘電(diàn)壓，保障供電(diàn)。

支路電(diàn)抗器方案也存在一定的問題，尤其是當電(diàn)抗器進線(xiàn)側電(diàn)纜頭故障時（如圖3所示d2點），電(diàn)抗器反而起不到保障母線(xiàn)供電(diàn)的作(zuò)用(yòng)！這是目前針對内網晃電(diàn)的典型設計。

2、“防晃電(diàn)模塊”和“分(fēn)批延時重啓繼電(diàn)器”解決方案

“防晃電(diàn)模塊”是針對繼電(diàn)器、接觸器，在晃電(diàn)時延長(cháng)線(xiàn)包保持時間的一種低壓系統的解決方案，達到晃電(diàn)時不跳閘的效果……可(kě)是無法解決異步電(diàn)機的“二次沖擊”問題。

因此，為(wèi)了避免二次沖擊，不得不有(yǒu)選擇地使用(yòng)防晃電(diàn)模塊，先接受部分(fēn)跳閘的事實，事故後利用(yòng)“分(fēn)批延時重啓繼電(diàn)器”，将跳閘的負荷，根據工(gōng)藝特點、容量大小(xiǎo)預先分(fēn)組，在跳閘後自動分(fēn)批重啓，以期盡快恢複生産(chǎn)。該方案不僅要求熟悉生産(chǎn)工(gōng)藝，而且接線(xiàn)複雜，實際操作(zuò)難度大，并且，由于模塊本身的可(kě)靠性低于被保護對象的可(kě)靠性，又(yòu)衍生出更多(duō)的故障。

這兩種方案隻針對低壓系統，并不能(néng)解決中(zhōng)壓系統的晃電(diàn)問題。

3、“快切”解決方案有(yǒu)時将電(diàn)源開路故障（K偷跳）片面地認為(wèi)就是“晃電(diàn)”，因此提出了一種

“快切”解決方案，即針對電(diàn)源開路故障的“備自投”控制器；對短路故障d1可(kě)能(néng)引發的二次沖擊問題，則主張跳掉一部分(fēn)負荷，再分(fēn)批延時重啓。指導思想與上述方案有(yǒu)類似的不足之處。

關鍵是，此“快切”方案僅提供控制器，而K1-3還是采用(yòng)普通斷路器，當KO切除d1故障點時刻，也就是K1開斷時刻，電(diàn)源已經恢複正常，K1斷開純屬多(duō)餘；再合K3，整個切換時間遠(yuǎn)大于K0開斷時間（即晃電(diàn)時間），用(yòng)大于晃電(diàn)時間的操作(zuò)治理(lǐ)晃電(diàn)，不符合邏輯。

尤其是對于故障點d2，對母線(xiàn)來說，屬負荷故障，快切還不能(néng)動作(zuò)，母線(xiàn)上的負荷還是要承受d2故障的影響。因此，治理(lǐ)晃電(diàn)，單方面考慮快切策略，還顯不足。

■晃電(diàn)治理(lǐ)的思想要素

1、“減小(xiǎo)二次沖擊”是方向變頻器、接觸器等都有(yǒu)抗晃電(diàn)治理(lǐ)辦(bàn)法，但是，異步電(diàn)動機在電(diàn)壓恢複時刻的

“二次沖擊”卻是造成大面積停電(diàn)事故的根本原因。

針對這一客觀物(wù)理(lǐ)現象，減小(xiǎo)異步電(diàn)動機的“二次沖擊”，避免電(diàn)機在二次沖擊期間停機事故的發生，是治理(lǐ)晃電(diàn)的方向。

2、“縮短晃電(diàn)時間”是要點停産(chǎn)即事故！必須在事故發生前完成治理(lǐ)。

因此，縮短晃電(diàn)時間一—在事故即将發生前就提前結束晃電(diàn)是治理(lǐ)的要點！

圖5中(zhōng)可(kě)以看出，将“晃電(diàn)期間”壓縮到

“原事故點”（20ms時刻）之前即可(kě)避免變頻器及低壓負載等設備停運事故的發生，而且實際運行經驗證明，隻要在短路後第一個大半波（小(xiǎo)于20ms）之内将短路故障隔離，就可(kě)以将異步電(diàn)動機的“二次沖擊”電(diàn)流限制到2倍左右額定電(diàn)流以内，避免電(diàn)機失穩，确保生産(chǎn)的連續性。

3、“快速設備”是物(wù)質(zhì)基礎

因此，20ms之内完成“故障判斷”和“執行操作(zuò)”的“快速”設備，是成功治理(lǐ)晃電(diàn)的物(wù)質(zhì)基礎，尤其是基于加拿(ná)大Max-Swi公(gōng)司制造的5ms内分(fēn)閘的“渦流驅動”

快速開關而成套的母線(xiàn)殘壓保持裝(zhuāng)置（ZRD）和高速斷路器及切換控制器裝(zhuāng)置（MS），是綜合治理(lǐ)晃電(diàn)的重要設備。

4、“孤立故障點”是策略

如圖6所示，對于造成内網晃電(diàn)的短路故障點d4，采取兩頭治理(lǐ)的策略：一頭是在故障點的電(diàn)源側，即母線(xiàn)支路開關的位置，采用(yòng)“母線(xiàn)殘壓保持裝(zhuāng)置”（ZRD）簡稱“母保”（圖6中(zhōng)綠色的模塊），來快速隔離故障點對母線(xiàn)電(diàn)壓的影響，保障母線(xiàn)對其它非故障支路的連續供電(diàn)；另一頭是在故障點的負荷側，采用(yòng)“快速斷路器及切換控制器裝(zhuāng)置”（MS）簡稱“快切”（圖6中(zhōng)藍色和紫色的模塊），将故障點以下的負荷切換到備用(yòng)段電(diàn)源或電(diàn)壓已經被“母保”恢複的本段其它支路的電(diàn)源上。這樣可(kě)以将故障點徹底地從系統中(zhōng)孤立出去，去除故障點的負面影響，最大限度地保障系統對所有(yǒu)負荷的供電(diàn)連續性！

■10kV系統晃電(diàn)的典型治理(lǐ)方案

1、典型10kV一次系統晃電(diàn)治理(lǐ)示意圖

2、10kV晃電(diàn)故障點及治理(lǐ)方案（見表1）

35kV系統晃電(diàn)的典型治理(lǐ)方案

1、典型35kV一次系統晃電(diàn)治理(lǐ)示意圖

2、35kV晃電(diàn)故障點及治理(lǐ)方案（見表2）

■治理(lǐ)晃電(diàn)整體(tǐ)解決方案

1、整體(tǐ)解決方案示意圖

2、治理(lǐ)方案描述

·各晃電(diàn)故障點及治理(lǐ)方案說明簡表（見表3）

六、使用(yòng)維護

·開箱檢驗無損壞，方可(kě)對照櫃體(tǐ)編号就位安(ān)裝(zhuāng)。

·必須按照裝(zhuāng)置《調試大綱》進行必要的投運前試驗。

·一切合格後方可(kě)投運，并提交《投運報告》。

·正常運行過程中(zhōng)，按照普通開關櫃維護規程進行維護。

·當裝(zhuāng)置動作(zuò)後，須按照《調試大綱》對櫃内關鍵元件進行檢查，若出異常，質(zhì)保期内，實行無償服務(wù)。

七、訂貨須知

·簽訂《技(jì )術協議》前應提供以下數據資料：系統一次接線(xiàn)圖及主要參數，并明确提出治理(lǐ)要求，其中(zhōng)主要參數包括：系統額定電(diàn)壓、系統最大方式短路電(diàn)流、系統可(kě)正常生産(chǎn)的小(xiǎo)方式短路電(diàn)流，母保還需要支路額定電(diàn)流及綜保定值表，快切還需要負荷類型。

·根據以上數據确定各母保裝(zhuāng)置的型号及供貨範圍。

·簽訂《技(jì )術協議》和商(shāng)務(wù)合同。

·單套裝(zhuāng)置供貨周期為(wèi)：45個工(gōng)作(zuò)日，超過5套交貨期另計。

八、包裝(zhuāng)、運輸、儲存

·一般采用(yòng)木(mù)箱包裝(zhuāng)，裝(zhuāng)置固定在包裝(zhuāng)箱的底座上。

·不得在三級以下公(gōng)路上長(cháng)距離運輸，必要時，可(kě)分(fēn)解包裝(zhuāng)。

·長(cháng)期不用(yòng)時，應存儲在幹燥、通風的倉庫内，不宜長(cháng)期在戶外儲存。

·運輸過程中(zhōng)裝(zhuāng)置應避免碰撞、受潮及暴曬。

九、質(zhì)量保證與售後服務(wù)

·質(zhì)保期為(wèi)交貨後18個月或投運後12個月，以先到為(wèi)準，質(zhì)保期内免費維護，質(zhì)保期外有(yǒu)償服務(wù)，終身保修。

·我方派專業人員配合用(yòng)戶在進行投運前現場試驗。

·質(zhì)保期内發生質(zhì)量問題，除免費維修外，維修部件質(zhì)保期按修複後重新(xīn)計算。

十、專利技(jì )術

·ZL02258132.4.《開關永磁操動裝(zhuāng)置》·ZL02286666.5，《氣體(tǐ)放電(diàn)管驅動器》

·ZL200420024429.6，《備用(yòng)電(diàn)源自動投入裝(zhuāng)置》

·ZL200420078998.9《開關永磁操動器》

·Z120052013969，《可(kě)恢複大容量高速開關裝(zhuāng)置》

·ZL00219352.3，《大容量高速開關裝(zhuāng)置》