一、功能(néng)原理(lǐ)介紹

■回路簡介

如下圖所示，MQZLB系列零損耗深度限流裝(zhuāng)置（以下簡稱MQZLB裝(zhuāng)置）是由“換流器”與“限流電(diàn)抗器”并聯而成的開關設備，再經由K1、K2點串接在供電(diàn)線(xiàn)路中(zhōng)。

其中(zhōng)“換流器”是以安(ān)徽明清公(gōng)司制造的VFC系列“渦流驅動”

快速斷路器為(wèi)主要元件的并整合了短路電(diàn)流快速判斷的測控裝(zhuāng)置的組合電(diàn)器；“限流電(diàn)抗器”正常運行時被換流器旁路處于退出狀态，損耗為(wèi)零，僅在短路故障時才投入，故障解除後再自動退出。

■控制系統簡介

MQZLB控制系統包括中(zhōng)繼控制器和三個分(fēn)相控制器，其中(zhōng)中(zhōng)繼控制器裝(zhuāng)在現場操作(zuò)櫃中(zhōng)，分(fēn)相控制器分(fēn)别内置在各相換流器内。

分(fēn)相控制器獨立控制各相換流器單元，中(zhōng)繼控制器通過光纖與各分(fēn)相控制器聯絡，顯示各相換流器狀态信息并可(kě)維護定值，還提供數據接口和信号節點與中(zhōng)控室計算機管理(lǐ)系統通信。

■工(gōng)作(zuò)邏輯

1、正常運行期間

VFC處于合閘位，換流器承載線(xiàn)路工(gōng)作(zuò)電(diàn)流，MQZLB呈零阻抗狀态，表現為(wèi)零損耗，無壓降，同時不會産(chǎn)生磁場污染；

2、線(xiàn)路發生短路故障時

當且僅當分(fēn)相控制器通過羅克CT信号檢出了超過MQZLB啓動定值的超标短路電(diàn)流時，命令VFC及時分(fēn)閘，ZLB裝(zhuāng)置可(kě)在20ms内投入限流電(diàn)抗器而呈現高阻抗狀态，将短路電(diàn)流限制在預期值以内，确保常規斷路器可(kě)靠開斷短路故障。

3、短路故障排除情況

（a）若分(fēn)相控制器通過返回CT檢出的電(diàn)流小(xiǎo)于返回定值時，說明短路故障已排除，命令VFC及時合閘，MQZLB裝(zhuāng)置可(kě)在20ms内旁路限流電(diàn)抗器而呈零阻抗狀态，系統即可(kě)恢複正常運行；

（b）若分(fēn)相控制器通過返回CT檢出的電(diàn)流達不到返回定值時，說明系統沒有(yǒu)排除短路故障，也即VFC一直處于分(fēn)閘狀态，達到2s時間，為(wèi)自我保護，命令VFC合閘，此功能(néng)也作(zuò)為(wèi)MQZLB誤分(fēn)之後的自愈保護。

■核心元件一VFC“渦流驅動”快速斷路器

1、總則

VFC系列“渦流驅動”快速斷路器是安(ān)徽明清電(diàn)力公(gōng)司制造的一種電(diàn)容器儲能(néng)、渦流盤驅動、永磁保持、直動式的快速永磁真空斷路器，機械分(fēn)閘時間小(xiǎo)于5ms、最大開斷電(diàn)流不小(xiǎo)于80kA CO100次；已于2011年通過了西高所“型式試驗”和“大電(diàn)流開斷性能(néng)試驗”。

“速度快”和“開斷能(néng)力強”，是開關型限流器所用(yòng)斷路器必須具(jù)備的兩個重要指标！

2、“渦流驅動”機構

如下圖，為(wèi)VFC開關“渦流驅動”機構和電(diàn)路原理(lǐ)示意圖。

3、标準

VFC快速斷路器符合GB1984-2003、JB/T3855-2008以及其他(tā)相關标準。該快速斷路器通過了以下各種試驗，可(kě)保證在正常安(ān)裝(zhuāng)條件下安(ān)全可(kě)靠地工(gōng)作(zuò)。

型式試驗：溫升、機械特性和操作(zuò)（1萬次）、工(gōng)頻耐壓、雷電(diàn)沖擊耐壓、震蕩波抗擾度、電(diàn)快速瞬變脈動群抗擾度、沖擊電(diàn)壓、開斷關合能(néng)力試驗前後機械特性、短時耐受電(diàn)流和峰值耐受電(diàn)流、出線(xiàn)端短路開斷試驗、異相接地故障開斷能(néng)力試驗。

性能(néng)試驗：VFC-12/1600-40的型式試驗試品完成40KA CO100次後，未經檢修，繼續進行80kA電(diàn)燒損及開斷CO20次的開斷能(néng)力試驗、VFC-

12/5000-80試品80KA下CO100次開斷能(néng)力試驗。

出廠試驗：主回路工(gōng)頻耐壓試驗、輔助和控制回路絕緣性能(néng)、主回路電(diàn)阻測量、1：1模拟現場最大短路電(diàn)流開斷試驗。

4、指标特點及行業同類對比

VFC快速斷路器采用(yòng)了“渦流驅動”的直動式機構，性能(néng)指标明顯優于其他(tā)類型的真空斷路器，見下表。

■其他(tā)重要元件

1、換流器部分(fēn)

換流器部分(fēn)主要由VFC快速斷路器和響應的測控元件組成，測控元件包括：羅克CT、分(fēn)相控制器和薄膜電(diàn)容器等。

a、羅克CT

羅克CT，學(xué)名(míng)Rogowski線(xiàn)圈（洛氏線(xiàn)圈），是一個均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環形線(xiàn)圈，輸出的是電(diàn)流對時間微分(fēn)的電(diàn)壓信号，通過積分(fēn)，就可(kě)以真實還原輸入電(diàn)流，通常安(ān)裝(zhuāng)在滅弧室的動觸頭側，有(yǒu)以下特點：

由于羅克CT不含鐵磁性材料，無磁滞效應，相位誤差幾乎為(wèi)零，也無磁飽和象，因而可(kě)測量大電(diàn)流而不需要過大的體(tǐ)積；與帶鐵芯的傳統互感器相比，羅克CT具(jù)有(yǒu)測量範圍寬，精(jīng)度高，穩定可(kě)靠等優點，用(yòng)在ZLB裝(zhuāng)置上，可(kě)精(jīng)确測量較大的短路電(diàn)流。

羅克CT輸出變比由外部電(diàn)路和算法決定，因此羅克CT無需單獨校準，而是與控制器聯合校準。

b、分(fēn)相控制器

分(fēn)相控制器根據羅克CT的信号，通過特殊算法，對短路電(diàn)流信号處理(lǐ)，可(kě)在2ms左右計算出短路電(diàn)流的周期分(fēn)量、非周期分(fēn)量、短路初始角，并結合斷路器的機械固有(yǒu)分(fēn)閘時間做出适當的延時，控制斷路器在短路電(diàn)流過零時刻前分(fēn)閘，實現大容量換流功能(néng)。

ｃ、儲能(néng)電(diàn)容器

VFC系列“渦流驅動”快速斷路器采用(yòng)薄膜電(diàn)容器儲能(néng)，作(zuò)為(wèi)斷路器的驅動能(néng)源，即使外部供電(diàn)中(zhōng)斷20分(fēn)鍾以上，斷路器也可(kě)完成一次0-C循環操作(zuò)，規避了電(diàn)源的穩定性對斷路器動作(zuò)的影響，同時，薄膜電(diàn)容的自愈功能(néng)及溫度不敏感性都提高了VFC斷路器操作(zuò)能(néng)源的可(kě)靠性。

2、現場操控櫃

現場操控櫃為(wèi)安(ān)置于ZLB裝(zhuāng)置現場護欄外的就地操控箱櫃，集成以下功能(néng)：提供換流器的工(gōng)作(zuò)電(diàn)源、換流器的就地操控、換流器狀态量顯示、定值整定、與中(zhōng)控室後台的通信及大電(diàn)流換流器的風冷系統等，起到對ZLB裝(zhuāng)置就地操控維護及遠(yuǎn)程通信數據中(zhōng)轉的作(zuò)用(yòng)。

■“零前分(fēn)閘”技(jì )術提升快速斷路器的開斷容量

短路故障時，真空開關分(fēn)閘，在電(diàn)流過零前，電(diàn)流以電(diàn)弧形式維持。電(diàn)流是否能(néng)被開斷需要以下兩個條件同時滿足：第一、電(diàn)流過零；第二、電(diàn)流過零時刻，滅弧室絕緣水平恢複到電(diàn)弧熄滅時的瞬态恢複電(diàn)壓（TRV）以上。其中(zhōng)滅弧室恢複的絕緣水平與以下因素有(yǒu)關：觸頭電(diàn)流過零時刻的開距大小(xiǎo)；滅弧室在電(diàn)流過零前的燃燒量。瞬态恢複電(diàn)壓與系統參數和弧隙阻抗有(yǒu)關。

因此，要提高開斷容量，必須控制電(diàn)流過零前階段的觸頭剛分(fēn)時刻、剛分(fēn)速度以及電(diàn)流過零時刻的恢複電(diàn)壓。

1、降低觸頭瞬态恢複電(diàn)壓

瞬态恢複電(diàn)壓是大電(diàn)流過零時觸頭弧隙間的振蕩電(diàn)壓，存在時間僅幾十微秒(miǎo)至毫秒(miǎo)，與工(gōng)頻恢複電(diàn)壓大小(xiǎo)與頻率、電(diàn)路的阻尼值（如電(diàn)感、電(diàn)容和電(diàn)阻的數值）以及它們的分(fēn)布情況有(yǒu)關。

當斷路器弧隙阻抗為(wèi)無窮大時TRV最大，也即系統固有(yǒu)TRV；當弧隙阻抗減小(xiǎo)時，TRV也相應減小(xiǎo)，因此，制造斷路器時，人為(wèi)減少斷路器的弧隙阻抗，可(kě)在斷路器開斷時，降低弧隙的TRV。

2、提高電(diàn)流過零時刻滅弧室絕緣恢複水平

a）減小(xiǎo)滅弧室燃燒量

減小(xiǎo)真空滅弧室燃燒量可(kě)避免集聚形電(diàn)弧的形成，有(yǒu)利于電(diàn)流過零時絕緣水平的快速恢複，提高開斷成功率。

b）提高觸頭剛分(fēn)速度，加大電(diàn)流過零時刻的觸頭開距真空滅弧室的絕緣水平即觸頭間的絕緣水平，在觸頭開距小(xiǎo)于10mm時，絕緣水平與觸頭開距呈正比。

在高真空度環境下，絕對平整兩極之間，擊穿電(diàn)壓達10V/mm數量級，在真空度、觸頭材料、觸頭表面形狀、老練等諸多(duō)因素的影響下，觸頭的絕緣水平較理(lǐ)想值有(yǒu)所降低，一切隻能(néng)依靠實驗。

因此，提高觸頭的剛分(fēn)速度，并且精(jīng)确控制零前剛分(fēn)時刻，可(kě)以保證電(diàn)流過零時的觸頭開距，剛分(fēn)速度越高，越有(yǒu)利于絕緣水平的恢複。

c）出廠大電(diàn)流老練流程

滅弧室老練，即通過電(diàn)弧的灼燒，将出廠時滅弧室觸頭上的晶須燒平，提高觸頭的平整度，以便在實際應用(yòng)中(zhōng)就已經具(jù)備優良的觸頭場強均勻度，保障對開斷成功率。

因此，MQZLB用(yòng)VFC快速斷路器，每台在出廠前都進行1：1模拟現場故障電(diàn)流開斷試驗，一方面有(yǒu)驗證設備指标的目的，另外就有(yǒu)老練的目的。

二、型号命名(míng)及參數

■型号命名(míng)

■參數指标

■正常使用(yòng)條件

1）環境溫度：-40~50℃，戶外（可(kě)戶内）；

2）日平均相對濕度：≤95%；

3）海拔高度：≤2000m；

4）安(ān)裝(zhuāng)地點：戶内、戶外；

5）地震烈度：不超過8度；

6）污穢等級：不超過Ⅱ級；

7）凡超出上述要求範圍之特殊條件，由用(yòng)戶與制造廠協商(shāng)确定。

三、一次接線(xiàn)方案及現場布置示意圖

■MQ-ZLB-TY形式（筒式電(diàn)抗一體(tǐ)）

■MQ-ZLB-TF形式（筒式電(diàn)抗分(fēn)體(tǐ)）

■MQ-ZLB-GY形式（櫃式電(diàn)抗一體(tǐ)）

■MQ-ZLB-GF形式（櫃式電(diàn)抗分(fēn)體(tǐ)）

四、典型案例說明

■短路電(diàn)流超标現象

如下圖，當d點發生三相短路故障時，流過斷路器K的短路電(diàn)流1。為(wèi)變壓器T提供的短路電(diàn)流lar、發電(diàn)機G提供的短路電(diàn)流l66、電(diàn)機群提供的反饋電(diàn)流l之和，即所有(yǒu)電(diàn)源提供的短路電(diàn)流和電(diàn)動機的反饋電(diàn)流總和，一旦該值超過斷路器K的額定開斷電(diàn)流時，稱為(wèi)短路電(diàn)流超标。

■典型治理(lǐ)方案一串聯限流電(diàn)抗器

電(diàn)力系統針對短路電(diàn)流超标的典型治理(lǐ)方案是：在電(diàn)源的線(xiàn)路上串聯限流電(diàn)抗器來限制短路電(diàn)流，如右圖中(zhōng)變壓器線(xiàn)路中(zhōng)的Xm和發電(diàn)機線(xiàn)路中(zhōng)的Xkc，二者可(kě)分(fēn)别或同時使用(yòng)，一旦發生短路故障，可(kě)将超标的短路電(diàn)流限制到斷路器K的遮斷電(diàn)流以内。

因此，此種用(yòng)法的限流電(diàn)抗器應能(néng)長(cháng)時通流，而且電(diàn)抗率不宜過大。

■串聯限流電(diàn)抗器的損耗問題

長(cháng)時通流電(diàn)抗器，流過工(gōng)作(zuò)電(diàn)流，不僅産(chǎn)生有(yǒu)功損耗，其無功功率也侵占了電(diàn)源系統視在功率中(zhōng)的有(yǒu)功部分(fēn)，降低了電(diàn)能(néng)的利用(yòng)效率，并且其無功電(diàn)流在電(diàn)網上傳輸也會産(chǎn)生線(xiàn)路損耗，依據國(guó)标GB12497，一台10kV-2.5kA/12%的電(diàn)抗，按照70%的負荷率，年8000小(xiǎo)時的綜合損耗計算見下表。

■“爆炸橋”方案的尴尬要求“快速斷路器”

1、旁路法節能(néng)原理(lǐ)

電(diàn)抗的損耗相當可(kě)觀，于是，出現了爆炸橋并聯限流電(diàn)抗器的節能(néng)方案（見下圖），通過爆炸橋的旁路效果，可(kě)消除電(diàn)抗器長(cháng)期運行期間的損耗，實現節能(néng)。該方案的節能(néng)概念很(hěn)快就被廣大用(yòng)戶所接受。

2、爆炸橋原理(lǐ)

見下圖，爆炸橋是一種内置炸藥的金屬載流橋體(tǐ)與限流熔斷器并聯的組合電(diàn)器。

其工(gōng)作(zuò)邏輯是，由橋體(tǐ)承載工(gōng)作(zuò)電(diàn)流，當d點發生短路故障時，橋體(tǐ)迅速炸斷，将短路電(diàn)流換入與之并聯的熔斷器中(zhōng)，然後由熔斷器完成短路電(diàn)流向與之并聯的限流電(diàn)抗器中(zhōng)的轉換，究其本質(zhì)來說，爆炸橋是一種額定電(diàn)流比較大的特種熔斷器。

3、“節能(néng)并不省錢”的尴尬效果

實際使用(yòng)證明，爆炸橋的旁路作(zuò)用(yòng)可(kě)以有(yǒu)效節能(néng)！消除了電(diàn)抗器的無功電(diàn)流在線(xiàn)路上的損耗，同時解放了電(diàn)源的有(yǒu)功輸出能(néng)力，提高了電(diàn)能(néng)利用(yòng)效率。

後來發現，爆炸橋一旦動作(zuò)後，則必須盡快更換配件，否則電(diàn)抗器又(yòu)得繼續耗能(néng)，而更換配件還需要支付昂貴的費用(yòng)，節能(néng)省的錢還得花(huā)出去，如果多(duō)出現幾次短路故障，反而要倒賠，出現了節能(néng)但并不省錢的尴尬現象。

4、“節能(néng)并省錢”要求“可(kě)反複使用(yòng)”的旁路設備

爆炸橋這種“一次性”的使用(yòng)特點并不符合用(yòng)戶省錢的需求，但節能(néng)又(yòu)勢在必行，因此，需要一種與爆炸橋相當的可(kě)反複使用(yòng)的電(diàn)抗器旁路設備來替代爆炸橋。

既然是可(kě)反複使用(yòng)的，又(yòu)得起到旁路作(zuò)用(yòng)的，從特征上來看，這種設備隻能(néng)是斷路器。首先，這種斷路器必須分(fēn)閘快，快到能(néng)在常規斷路器滅弧室觸頭出現剛分(fēn)之前就能(néng)完成電(diàn)流轉換；其次，要開斷能(néng)力強，強到可(kě)以開斷沒有(yǒu)被電(diàn)抗器限制的超标的短路電(diàn)流。

5、“快速斷路器”的兩個重要指标

快速斷路器除了應滿足常規斷路器的所有(yǒu)要求外，還應具(jù)備以下重要指标：

a）開斷時間：<20ms（判斷時間、固有(yǒu)分(fēn)閘時間和燃弧時間）

b）額定短路電(diàn)流開斷能(néng)力：40~100KA

■理(lǐ)想的“開關式節能(néng)型限流器”方案

以快速斷路器為(wèi)主要元件，配合快速測控裝(zhuāng)置，形成一個可(kě)反複使用(yòng)的“快速換流器”，與限流電(diàn)抗器并聯，組成一種可(kě)反複使用(yòng)的開關式節能(néng)型限流裝(zhuāng)置。

五、使用(yòng)維護

1、設備安(ān)裝(zhuāng)前，須完成必要的基礎建設和線(xiàn)纜敷設；

2、開箱檢驗，無損壞，方可(kě)就位安(ān)裝(zhuāng)；

3、須按照《調試大綱》進行必要的投運前試驗，并提交《調試報告》；

4、合格後方可(kě)投運，并提交《投運報告》；

5、正常運行過程中(zhōng)，按照《檢修維護規程》進行維護。

六、訂貨須知

1、訂貨前，應明确“限前短路電(diàn)流”及“限後短路電(diàn)流”，需提供“短路電(diàn)流計算書”或必要的系統參數（一次系統單線(xiàn)圖、額定電(diàn)壓、額定電(diàn)流、短路阻抗、線(xiàn)路阻抗、系統短路容量等）；

2、明确設備安(ān)裝(zhuāng)場及空間位置；

3、裝(zhuāng)置及備品的型号、規格和數量；

4、有(yǒu)無重合閘配合要求以及重合閘時間間隔；

5、裝(zhuāng)置使用(yòng)在特殊環境條件下，應在訂貨時詳細說明；

6、其他(tā)特殊要求。

七、包裝(zhuāng)、運輸、儲存

1、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。

2、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)。

3、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。

4、運輸過程中(zhōng)裝(zhuāng)置應避免碰撞、受潮及暴曬。

八、質(zhì)量保證與售後服務(wù)

1、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。

2、我方派專業人員配合用(yòng)戶在進行投運前現場試驗。

3、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。

九、MQ-ZLB裝(zhuāng)置使用(yòng)相關問題與解答(dá)

■MQ-ZLB是否對原系統繼電(diàn)保護定值産(chǎn)生影響？

不會産(chǎn)生影響。MQ-ZLB裝(zhuāng)置的作(zuò)用(yòng)是，當且僅當系統出現了超标的短路電(diàn)流時才會動作(zuò)，而且一般将超标的短路限流限制到普通短路器的遮斷電(diàn)流的0.8倍，保障故障線(xiàn)路斷路器的可(kě)靠開斷，因此，即使MQ-ZLB投入後，短路電(diàn)流也足夠大，不會影響到原系統繼電(diàn)保護定值的靈敏度。

■MQ-ZLB換流器動作(zuò)後會不會造成不平衡？

MQ-ZLB當且僅當系統發生短路故障時才動作(zuò)，尤其是兩相短路故障時已經造成了不平衡工(gōng)況，因此，此時已經不考慮平衡問題，而是需要盡快結束這種故障現象，限流裝(zhuāng)置的投入不僅限制了故障電(diàn)流，而且有(yǒu)利于斷路器切除故障，隻有(yǒu)好處，沒有(yǒu)壞處。

■MQ-ZLB能(néng)否配合線(xiàn)路重合閘？

若重合閘期間，MQ-ZLB無電(diàn)流流過，隻要調整返回策略為(wèi)延時返回即可(kě)；若有(yǒu)電(diàn)流流過，則必須增加分(fēn)合閘電(diàn)源的數量，以便配合重合閘的時間間隔。

尤其是電(diàn)網用(yòng)戶，一般有(yǒu)重合閘需求，因此，在訂貨時，需要聲明有(yǒu)無重合閘配合要求，且重合閘時間是多(duō)少。