快速限流器作為限流器的一種，其具有開斷速度快、分段容量大等特點。其主要功能就是解決在預期短路電流異常高時，在短路電流首半波上升的初期，對其加以限制，使其不能達到首半波峰值，即破壞現有系統母線、開關、電纜的動穩定。
基本介紹
- 中文名：快速限流器
- 外文名：Fast current limiter
作用原理,結構,套用,
作用原理
快速限流器的工作原理如圖 1 所示。它由下列部分組成：①專用電流互感器；②電子檢測器；③電容器；④點火觸發變壓器；⑤可爆破開斷的雷管橋與其並聯的高壓限流熔斷器。 雷管橋的電阻是μΩ極，並聯的高壓限流熔斷器的電阻則是 μΩ 極，所以正常狀態下電流幾乎從雷管橋流過。當短路故障發生時，專用電流互感器①將故障電流瞬時值和電流上升率di/dt 值傳給電子檢測器②進行檢測。當故障電流瞬時值和電流上升率 di/dt 值超過規定值後就發出點火脈衝， 通過電容器③將點火脈衝傳送給點火觸發變壓器，引爆載流雷管橋中的雷管。只有這種爆破方式，才能使雷管橋開斷斷口產生足夠高的速度， 迅速實現雷管橋由低電阻轉為高電阻， 即雷管橋的電阻由遠小於高壓限流熔斷器的電阻， 轉為遠大於高壓限流熔斷器的電阻。這個轉變過程在極短時間由（約幾個微秒到幾十微秒）完成的，迅速開斷雷管上的故障電流。再由並聯的高壓限流熔斷器， 吸收由雷管橋開斷故障電流可能產生的過電壓及開斷限流電流。
結構
圖 2 示出 IS—快速限流器的結構。它由一個絕緣外殼組成（3） ，其內裝有 2 個管狀觸頭，帶有縱向槽，而且一端連線線端，而另一端焊在一起。在這個管狀觸頭內裝有雷管（2） ，雷管藉助點火裝備通過電容器放電而爆炸。
圖3示出12kV 2000A IS—快速限流器單極外形結構。圖中，1 底盤，2 支柱絕緣子，3 帶鎖緊裝置接線端子，4 高壓限流熔斷器，5 可伸縮的接觸點，6 帶脈衝變壓器的支柱絕緣子。只要操動帶鎖緊裝置的接線端子上的手槽，就可迅速地更換 IS—快速限流器的主件。
圖 4 示出 IS—快速限流器的主件。圖中，7 高壓限流熔斷器鑑別信號裝置，8 絕緣管，9 雷管橋，10 雷管，11 主迴路鑑別信號裝置，12 熔體。
圖 5 示出雷管橋。銅質雷管橋爆破時，從中部斷開，在爆炸衝擊力的作用下，四塊導片分別向上、下、左、右四個方向捲曲，在高壓限流熔斷器的熔體熔化前，形成一個具有一定絕緣水平的斷口，隨後高壓限流熔斷器完成最終的限流開斷。爆炸產生的推力將載流的雷管橋從載流狀態轉變為隔離狀態，故障電流瞬時轉移到高壓限流熔斷器，完成限流開斷。整個過程在 5ms 內結束。
套用
德國 ABB Calor Emag 公司於 1955 年發明了快速限流器， 20 世紀 60 年代初首批產品投放市場，至今生產幾千套，分布在幾十個國家使用良好，該產品積 50 餘年的經驗和無數次改進， 是一個技術上成熟的產品。其參數做到額定電壓 750V、12kV、17.5kV、24kV、36kV、40.5kV，額定電流 1250～4500A，最大預期開斷電流有效值 140～210kA。 用快速限流器來保護貴重的大型電力設備（如發電機等） ，可使嚴重的故障電流損害大幅減輕，實現電力系統安全運行，不但在技術上解決了系統安全運行問題，而且具有非常高的綜合經濟效益和社會效益。圖 6 示出使用快速限流器一例。
故障電流限制器有用爆炸方式的故障電流限制器，如 ABB 的 IS—快速限流器，也有超導故障電流限制器，簡稱超導限流器，超導限流器是新興技術，現還處於樣品研究階段， 而爆炸式限流器技術成熟，並已取得運行經驗。
對於異常高的短路電流第一個大半波峰值，斷路器由於動作太慢不能提供任何保護，只有快速限流器可以在電流上升的初期（小於一毫秒）即對其感知並加以限制，並在短路電流瞬時值還遠沒上升到預期峰值之前將其開斷，所出現的短路電流最大瞬時值永遠低於短路電流第一個大半波峰值。
與複雜的常規解決方案相比較，UFCL快速限流器套用在變壓器或發電機饋線中，套用在開關電器的母聯中，和套用在與電抗器並聯的接線中，兼具技術合理，經濟優惠的優點。作為發電廠、大型工業區和配電網的開關電器，UFCL快速限流器是解決短路電流難題的一個理想的開關設備。UFCL由英諾威電氣自主研發，產品最大額定電壓達40.5kV，最大額定電流達6300A，預期短路開斷電流可達200kA，技術性能已達到國際先進水品，產品現已在國家電網、冶金、化工、石油石化、水泥、紙漿等行業得到廣泛使用，產品的可靠性並已經得到眾多工程的嚴苛考驗。
主要特點：
- 遵從GB3906和IEC62271.200等標準。
- 獨特的多斷口爆破切割結構，造就了卓越的性能和高可靠性。
- 易於安裝和維護，節約成本。
- 既可套用於戶內，亦可用於戶外。
- 可安裝於金屬封閉、空氣絕緣的開關櫃中，櫃型可根據需要特殊定製。
- 不論是陸地還是海上，不論是酷暑還是嚴冬，嚴苛的工況亦能運行無憂
- 高可靠性已在眾多工程中的得到驗證。
技術參數：
額定電流（A） 630/1500/2000/2500/3150/4000/5000/6300
額定電壓（kV） 3.6/7.2/12/20/40.5
額定預期短路開斷電流（kA）rms 63/80/100/150/200
