一、功能(néng)原理(lǐ)介绍

■定义

一种以“供電(diàn)電(diàn)源故障快速判断技术”為(wèi)控制基础的、基于“涡流驱动快速开关”的電(diàn)源故障时的备用(yòng)電(diàn)源快速切换装置，称為(wèi)“快速断路器及切换控制器装置”

（简称“快切”，代号MQMS）。主要為(wèi)了快速阻断负荷系统异步電(diàn)动机磁场能(néng)量向故障工作電(diàn)源短路点衰减的通路、减小(xiǎo)切换電(diàn)源时异步電(diàn)动机的二次冲击，避免切换后電(diàn)机失稳停转。電(diàn)源短路故障时的最快切换时间不大于16ms。装置為(wèi)多(duō)面开关柜成套形式，适用(yòng)于新(xīn)建和改造项目。

■组成

见图15，MS装置主要由切换控制器、工作電(diàn)源进線(xiàn)开关K1、工作電(diàn)源電(diàn)压监测PT1、备用(yòng)電(diàn)源进線(xiàn)开关K2、备用(yòng)電(diàn)源電(diàn)压监测PT2和母联开关K3、综保、柜體(tǐ)及附件等组成。

其中K1、K2、K3為(wèi)分(fēn)闸时间小(xiǎo)于5ms、合闸时间小(xiǎo)于15ms的加拿(ná)大Max-Swi制造的涡流驱动快速开关。

■工作逻辑

正常运行时，工作電(diàn)源进線(xiàn)开关K1、备用(yòng)電(diàn)源K2处于合闸状态，母联开关K3处于分(fēn)闸状态；切换控制器实时监测工、备電(diàn)源的電(diàn)压同期状态，符合并网条件时，快切功能(néng)解锁，不符合并网条件时，快切功能(néng)闭锁，并报警。

当工作電(diàn)源系统发生开路（开关K偷跳）或短路（d点）故障时，并且工备電(diàn)源的電(diàn)压同期性满足并网条件，切换控制器命令K1跳闸，然后再合K3，实现对负荷供電(diàn)的切换，故障解除后，可(kě)自动或手动返回。

二、型号命名及参数

装置型号及命名

■参数指标（见表6）

三、使用(yòng)环境及用(yòng)途

使用(yòng)环境

安装地点户内，无酸碱腐蚀

环境温度-40~50℃

相对湿度*95%

污秽等级≤|级

海拨高度≤2000米，超过2000米需特殊设计

■快切选型及用(yòng)途

1、三切式（MQMS-T）符合并列运行条件但采用(yòng)分(fēn)裂运行方式的双電(diàn)源供電(diàn)系统，在进線(xiàn)和母联处采用(yòng)三台快速开关柜的三切式快切，见图16。

2、双切式（MQMS-D）符合并列运行条件且采用(yòng)并列运行方式的双電(diàn)源供電(diàn)系统，在进線(xiàn)处采用(yòng)两台快速开关柜的双切式快切，见图17。

四、结构类型

■10（6）KV柜型结构

■主要配置（见表7）

五、晃電(diàn)介绍及解决方案

■关于晃電(diàn)

如图1所示，内部電(diàn)网（简称“内网”）总降母線(xiàn)上某条支路发生短路故障d，母線(xiàn)電(diàn)压出现骤降……在断路器K切除该故障支路之前，母線(xiàn)上所有(yǒu)的负荷将一直处于低電(diàn)压工况……短路故障切除后，電(diàn)压才开始恢复，由于异步電(diàn)动机群磁场重建的二次冲击電(diàn)流会延缓母線(xiàn)電(diàn)压的恢复时间，这个母線(xiàn)電(diàn)压从骤降直至恢复到额定電(diàn)压70%以上的短暂低電(diàn)压供電(diàn)的“電(diàn)压凹陷”现象，称為(wèi)“晃電(diàn)”！

晃電(diàn)是否给企业造成停产损失，取决于母線(xiàn)上负荷是否能(néng)成功实现低電(diàn)压故障穿越，即负荷对低電(diàn)压的忍耐时间与晃電(diàn)时间的博弈结果！

晃電(diàn)时间包括：继電(diàn)保护判断时间、断路器固有(yǒu)分(fēn)闸时间、燃弧时间和電(diàn)压恢复时间之和，一般要超过80ms，甚至更長(cháng)。

从图2的时序图就可(kě)以看出：中、低压的变频器和低压系统的继電(diàn)器、接触器、電(diàn)磁阀等，忍耐极限一般就只有(yǒu)20~30ms，必然穿越失败。但是，可(kě)以通过采用(yòng)一些附加设备或软件优化的方法，延長(cháng)这些设备对低電(diàn)压的忍耐时间，实现低電(diàn)压穿越……

然而，问题的要点不在这，中、低压系统断路器的控制電(diàn)源為(wèi)直流，不会因交流系统的低電(diàn)压而跳闸，因此它们所控制的异步電(diàn)动机在低電(diàn)压期间则一直在网，并以发電(diàn)方式向短路故障点反馈输出短路電(diàn)流，直到绕组内的磁场衰减完毕或短路故障点被切除，此过程為(wèi)電(diàn)机的“一次冲击”；一般异步電(diàn)动机的绕组短路衰减时间常数T為(wèi)30~40ms左右，就是说只要内网短路故障持续3r左右的时间，電(diàn)机的磁场就会衰减殆尽，变成挂在网上减速旋转的铁疙瘩……

当短路故障点被断路器K切除时刻，母線(xiàn)電(diàn)压进入恢复期，所有(yǒu)在网的异步電(diàn)动机同时重建磁场，此时電(diàn)动机的软启动装置都处于退出状态，实际上就是“電(diàn)机群直接启动”，启动伊始要向電(diàn)网索取相当于電(diàn)机群额定電(diàn)流总和5~7倍的无功電(diàn)流，形成强烈的電(diàn)流冲击，此过程称為(wèi)電(diàn)机的“二次冲击”。

二次冲击電(diàn)流在该系统变压器和線(xiàn)路的阻抗上会形成较大的压降，降低了電(diàn)动机的机端電(diàn)压，致使電(diàn)机的電(diàn)磁转矩不足，影响了電(diàn)机转速恢复，并增加了过流时间，客观上延缓了母線(xiàn)電(diàn)压的恢复过程，也就是電(diàn)动机磁场重建的过程。只要当造成冲击電(diàn)流的電(diàn)机群总容量达到本系统電(diàn)源容量的40%以上时，母線(xiàn)電(diàn)压极易低于70%（電(diàn)磁转矩小(xiǎo)于50%），一旦这些電(diàn)机处于额定负载状态，必然导致電(diàn)机群失稳（详见

《電(diàn)机學(xué)》中关于“電(diàn)磁转矩”的相关论述）停转，最终使该系统崩溃。

这就是，即使断路器K成功地切除了内网短路故障，还是经常会发生大面积停机事故的根本原因！

■晃電(diàn)的治理(lǐ)措施

1、串联支路電(diàn)抗器方案如图3，在需要保护的母線(xiàn)的每条出線(xiàn)串联支路電(diàn)抗器，用(yòng)以抬升支路短路故障（d1）时的母線(xiàn)剩余電(diàn)压，保障供電(diàn)。

支路電(diàn)抗器方案也存在一定的问题，尤其是当電(diàn)抗器进線(xiàn)侧電(diàn)缆头故障时（如图3所示d2点），電(diàn)抗器反而起不到保障母線(xiàn)供電(diàn)的作用(yòng)！这是目前针对内网晃電(diàn)的典型设计。

2、“防晃電(diàn)模块”和“分(fēn)批延时重启继電(diàn)器”解决方案

“防晃電(diàn)模块”是针对继電(diàn)器、接触器，在晃電(diàn)时延長(cháng)線(xiàn)包保持时间的一种低压系统的解决方案，达到晃電(diàn)时不跳闸的效果……可(kě)是无法解决异步電(diàn)机的“二次冲击”问题。

因此，為(wèi)了避免二次冲击，不得不有(yǒu)选择地使用(yòng)防晃電(diàn)模块，先接受部分(fēn)跳闸的事实，事故后利用(yòng)“分(fēn)批延时重启继電(diàn)器”，将跳闸的负荷，根据工艺特点、容量大小(xiǎo)预先分(fēn)组，在跳闸后自动分(fēn)批重启，以期尽快恢复生产。该方案不仅要求熟悉生产工艺，而且接線(xiàn)复杂，实际操作难度大，并且，由于模块本身的可(kě)靠性低于被保护对象的可(kě)靠性，又(yòu)衍生出更多(duō)的故障。

这两种方案只针对低压系统，并不能(néng)解决中压系统的晃電(diàn)问题。

3、“快切”解决方案有(yǒu)时将電(diàn)源开路故障（K偷跳）片面地认為(wèi)就是“晃電(diàn)”，因此提出了一种

“快切”解决方案，即针对電(diàn)源开路故障的“备自投”控制器；对短路故障d1可(kě)能(néng)引发的二次冲击问题，则主张跳掉一部分(fēn)负荷，再分(fēn)批延时重启。指导思想与上述方案有(yǒu)类似的不足之处。

关键是，此“快切”方案仅提供控制器，而K1-3还是采用(yòng)普通断路器，当KO切除d1故障点时刻，也就是K1开断时刻，電(diàn)源已经恢复正常，K1断开纯属多(duō)余；再合K3，整个切换时间遠(yuǎn)大于K0开断时间（即晃電(diàn)时间），用(yòng)大于晃電(diàn)时间的操作治理(lǐ)晃電(diàn)，不符合逻辑。

尤其是对于故障点d2，对母線(xiàn)来说，属负荷故障，快切还不能(néng)动作，母線(xiàn)上的负荷还是要承受d2故障的影响。因此，治理(lǐ)晃電(diàn)，单方面考虑快切策略，还显不足。

■晃電(diàn)治理(lǐ)的思想要素

1、“减小(xiǎo)二次冲击”是方向变频器、接触器等都有(yǒu)抗晃電(diàn)治理(lǐ)办法，但是，异步電(diàn)动机在電(diàn)压恢复时刻的

“二次冲击”却是造成大面积停電(diàn)事故的根本原因。

针对这一客观物(wù)理(lǐ)现象，减小(xiǎo)异步電(diàn)动机的“二次冲击”，避免電(diàn)机在二次冲击期间停机事故的发生，是治理(lǐ)晃電(diàn)的方向。

2、“缩短晃電(diàn)时间”是要点停产即事故！必须在事故发生前完成治理(lǐ)。

因此，缩短晃電(diàn)时间一—在事故即将发生前就提前结束晃電(diàn)是治理(lǐ)的要点！

图5中可(kě)以看出，将“晃電(diàn)期间”压缩到

“原事故点”（20ms时刻）之前即可(kě)避免变频器及低压负载等设备停运事故的发生，而且实际运行经验证明，只要在短路后第一个大半波（小(xiǎo)于20ms）之内将短路故障隔离，就可(kě)以将异步電(diàn)动机的“二次冲击”電(diàn)流限制到2倍左右额定電(diàn)流以内，避免電(diàn)机失稳，确保生产的连续性。

3、“快速设备”是物(wù)质基础

因此，20ms之内完成“故障判断”和“执行操作”的“快速”设备，是成功治理(lǐ)晃電(diàn)的物(wù)质基础，尤其是基于加拿(ná)大Max-Swi公司制造的5ms内分(fēn)闸的“涡流驱动”

快速开关而成套的母線(xiàn)残压保持装置（ZRD）和高速断路器及切换控制器装置（MS），是综合治理(lǐ)晃電(diàn)的重要设备。

4、“孤立故障点”是策略

如图6所示，对于造成内网晃電(diàn)的短路故障点d4，采取两头治理(lǐ)的策略：一头是在故障点的電(diàn)源侧，即母線(xiàn)支路开关的位置，采用(yòng)“母線(xiàn)残压保持装置”（ZRD）简称“母保”（图6中绿色的模块），来快速隔离故障点对母線(xiàn)電(diàn)压的影响，保障母線(xiàn)对其它非故障支路的连续供電(diàn)；另一头是在故障点的负荷侧，采用(yòng)“快速断路器及切换控制器装置”（MS）简称“快切”（图6中蓝色和紫色的模块），将故障点以下的负荷切换到备用(yòng)段電(diàn)源或電(diàn)压已经被“母保”恢复的本段其它支路的電(diàn)源上。这样可(kě)以将故障点彻底地从系统中孤立出去，去除故障点的负面影响，最大限度地保障系统对所有(yǒu)负荷的供電(diàn)连续性！

■10kV系统晃電(diàn)的典型治理(lǐ)方案

1、典型10kV一次系统晃電(diàn)治理(lǐ)示意图

2、10kV晃電(diàn)故障点及治理(lǐ)方案（见表1）

35kV系统晃電(diàn)的典型治理(lǐ)方案

1、典型35kV一次系统晃電(diàn)治理(lǐ)示意图

2、35kV晃電(diàn)故障点及治理(lǐ)方案（见表2）

■治理(lǐ)晃電(diàn)整體(tǐ)解决方案

1、整體(tǐ)解决方案示意图

2、治理(lǐ)方案描述

·各晃電(diàn)故障点及治理(lǐ)方案说明简表（见表3）

六、使用(yòng)维护

·开箱检验无损坏，方可(kě)对照柜體(tǐ)编号就位安装。

·必须按照装置《调试大纲》进行必要的投运前试验。

·一切合格后方可(kě)投运，并提交《投运报告》。

·正常运行过程中，按照普通开关柜维护规程进行维护。

·当装置动作后，须按照《调试大纲》对柜内关键元件进行检查，若出异常，质保期内，实行无偿服務(wù)。

七、订货须知

·签订《技术协议》前应提供以下数据资料：系统一次接線(xiàn)图及主要参数，并明确提出治理(lǐ)要求，其中主要参数包括：系统额定電(diàn)压、系统最大方式短路電(diàn)流、系统可(kě)正常生产的小(xiǎo)方式短路電(diàn)流，母保还需要支路额定電(diàn)流及综保定值表，快切还需要负荷类型。

·根据以上数据确定各母保装置的型号及供货范围。

·签订《技术协议》和商(shāng)務(wù)合同。

·单套装置供货周期為(wèi)：45个工作日，超过5套交货期另计。

八、包装、运输、储存

·一般采用(yòng)木(mù)箱包装，装置固定在包装箱的底座上。

·不得在三级以下公路上長(cháng)距离运输，必要时，可(kě)分(fēn)解包装。

·長(cháng)期不用(yòng)时，应存储在干燥、通风的仓库内，不宜長(cháng)期在户外储存。

·运输过程中装置应避免碰撞、受潮及暴晒。

九、质量保证与售后服務(wù)

·质保期為(wèi)交货后18个月或投运后12个月，以先到為(wèi)准，质保期内免费维护，质保期外有(yǒu)偿服務(wù)，终身保修。

·我方派专业人员配合用(yòng)户在进行投运前现场试验。

·质保期内发生质量问题，除免费维修外，维修部件质保期按修复后重新(xīn)计算。

十、专利技术

·ZL02258132.4.《开关永磁操动装置》·ZL02286666.5，《气體(tǐ)放電(diàn)管驱动器》

·ZL200420024429.6，《备用(yòng)電(diàn)源自动投入装置》

·ZL200420078998.9《开关永磁操动器》

·Z120052013969，《可(kě)恢复大容量高速开关装置》

·ZL00219352.3，《大容量高速开关装置》