产品名称：SHK-ZRD 母线残压保持装置

产品介绍

6～35kV中压电网任一条支路发生短路，都将导致非故障区域母线电压的严重降低，直到100ms左右故障支路被切除后才能恢复到正常电压水平。

在持续大约100ms左右的“电压暂降”(也称“晃电”或“电压骤降”)期间，一些交流接触器低电压保护无压释放导致重要辅机停运并连跳主机，一些变频设备停止供电导致重要生产设备停运或产生废品、废气，一些气体放电灯熄灭、音响异常致使会议厅、展览馆等无法正常工作。

断路器动作速度太慢、继电保护出口时间过长，是导致“电压暂降”的根本原因。为了快速隔离故障点，解决快切装置无法解决内网短路的难题，快速恢复非故障区域的母线电压，保证重要敏感设备的连续运行，大幅度提高线缆、母线及开闭所断路器的热稳定裕度和开断裕度，我公司专门研制出SHK-ZRD型母线残压保持装置。

功能特点

SHK-ZRD型母线残压保持装置的关键构成

快速恢复母线电压：装设在馈线侧的母线残压保持装置在区内短路时，快速开关迅速分闸，20ms内保持母线残压90%以上。

快速隔离故障：装设在向开闭所供电的回路时，能在20ms内快速投入限流阻抗，降低短路电流的同时迅速将非故障区域的电压恢复到额定值的90%以上;装设在直接向负荷供电的回路时可以在20ms内快速切除故障，避免非故障区域的电压暂降。

自动恢复运行：下一级开闭所的故障支路被切除后，微机综合控制器立即将限流阻抗退出，恢复到正常运行状态;如果装置动作后0.3s-0.6s内下一级故障支路仍然没有切除，则微机综合控制器立即控制后备开关或原有出线柜的常规断路器作为后备手段切除故障。

远程通讯功能：本装置预留数据接口，可以与现场的微机监控系统进行数据交换，可以按上一级监控中心的命令进行快速开关和后备开关的分合闸操作。

事件记忆功能：本装置具有故障自检功能，故障录波功能，B码校时功能，发现系统故障时可以自动发出报警信号，能够记录装置动作或故障发生的时间、类型、相别和电气参数。

产品的特点

动作迅速：线路短路后可在2ms左右迅速作出判断并发出动作指令，装置在5ms左右快速动作，20ms之内母线电压迅速恢复到接近正常运行的水平。

运行可靠：快速开关使用直线运动的快速涡流驱动机构，没有复杂的传动机构和转动部件，磨损极小，机械寿命及可靠性大大提高。

性价比高：本装置除了短路故障的快速识别之外，还配置了常规的微机综保、事件记忆、远程监控等功能，可完全取代变电站的出线开关柜。

应用广泛：本装置适用于电力、石化、化工、冶金、水泥、造纸、集成电路及电子器件生产企业，适用于展览馆、会议场馆等场所，可保证非故障区域重要敏感设备的连续运行。

产品型号参数

型号说明

备注：35kV额定电流在3150A以下，开断在40kA以下。

产品创新性和节能特点

1、高速DSP通过有效值算法，就可以输出电流幅值、相位角等还可以精准测算出电流过零点的时刻;

2、快速涡流驱动机构为核心的新型开关产品“快速换流器”装置可以在2-5ms内快速分断，开断电流可达40-80kA，可以在运行时保持零阻抗，在故障时2-5ms内将故障电流导入限流高阻抗;节省了常时限流电抗器正常运行时的投入，避免了大量的损耗。

3、利用快速换流器和切离开关的动作时间差很短的设计原则，限流高阻抗可以做到阻值高、体积小的特点，缩小成本维护方便;

4、系统中低电压保护、变频器、电动机对晃电的忍受时间一般在20-40ms，该技术可以使系统母线电压在故障后6-16ms内恢复到额定电压的90%以上，保证在失压保护动作前将系统恢复正常，避免非正常停机及事故后的再启动，节约了大量启动原材料、电力的投入。

产品的经济和社会效益

根据市场需求情况分析以及本产品在国内的领先技术水平和在大型企业供电网络中不可或缺的特点，系列产品定价为2000A为20万元一台、4000A为30万一台、5000A为50万一台，计划前期投入市场50台，实现销售收入2000万元，后期对本产品的各项性能进一步进行提升进而保持本产品适应不同情况工作环境和更高的要求，实现本产品的可持续发展。预测本产品年均销售收入不少于3000万元，利税总额300万元，预测本产品至少有十年发展空间，随着产品的成熟和市场需求的增长，本产品长期的经济效益更为可观。

用电企业的短路故障点多数出现在内网支路，目前针对内网晃电造成企业停产的事故还没有有效可靠的解决方案，母线残压保持装置是解决企业因内网短路造成晃电事故的突破性技术产品，可以广泛应用于石油、化工、医药、玻纤、化工、冶金、水泥、造纸、集成电路及电子器件生产企业，适用于展览馆、会议场等场所。

应用范围

本装置适用于电力、石化、化工、冶金、水泥、造纸、集成电路及电子器件生产企业，适用于展览馆、会议场馆等场所，可保证非故障区域重要敏感设备的连续运行。

实施案例

某化工企业电气系统优化方案及应用

(湖北三宁化工股份有限公司，湖北 枝江 443206)

电压暂降会引起继电器、交流接触器、变频器、电机等重要敏感类设备的大范围停运，并由此导致企业停产，近年来在大型企业中时常发生，多者每年发生3～5次，每次停产都会给企业造成至少数百万元的经济损失。故障支路切除时间太长，超过敏感设备对电压暂降的承受极限是导致大范围停运的根本原因。利用快速开关切除故障或隔离故障点，快速恢复非故障区域的母线电压作为避免敏感设备的大范围停运的解决方案。并经某化工系统应用，结果表明：当馈线及其所带的开闭所分支线发生短路故障时，可以在20ms之内隔离故障点，上一级母线电压快速恢复，能够避免非故障区域敏感设备的停运。

引言

湖北某化工企业属连续生产作业型企业，对供电可靠性要求高[1]，110kV变电站10kV母线带有多个10kV开闭所，10kV系统接线较为复杂，故障率较高，任何一点发生短路都会造10kV系统持续时间为100ms左右的电压暂降[2]。而无压释放时间：交流接触器20～30ms，交流电磁阀30～40ms，低电压保护20～30ms[3]。变频器超过20ms以上会停止对外供电。由此导致的电气设备停运每年都有发生。

该化工企业的尿素配电中心10kVⅡ段母线的馈线回路发生短路，会引起关联系统10kV8号母线电压暂降，由此导致8号母线215开关下的尿素配电中心I段部分负荷失电停运。多年的运行经验表明，若不能在最短的时间内将故障支路切除或隔离故障点，就会发生大范围设备停运[4]。而普通开关速度不够快，总体切除时间至少70ms，不能有效避免大范围停运。

本文分析了造成电压暂降导致停产的原因，归纳了现有解决措施的效果，阐述了治理电压暂降的根本方法，介绍了基于快速开关的母线电压快速恢复装置避免大范围停运的解决方案，并以某化工企业的尿素配电中心10kV系统为例，证明了母线电压快速恢复装置对于避免大范围停运的应用效果。

现有解决方案分析

采用光纤纵差保护

光纤纵差保护是利用负荷电流、线路分布电容电流、制动系数k和电流互感器TA特性构成的一种分相式相电流突变量差动保护[5]，利用线路两侧电流构成差动后备保护新方案，可以无延时地切除全线故障。由于采用普通断路器作为执行部件，包括继电器保护出口时间20～40ms、断路器固有分闸时间40～60ms和燃弧时间10～20ms，电压暂降持续时间长达70～120ms，已远远超过敏感设备的容忍时间。必须大幅度提高断路器动作速度、缩短继电保护出口时间，才可能真正解决电压暂降引起的大范围停运。电压恢复后采用PLC分批再启动[6]仅仅是生产设备已经停运后，解决电压暂降恢复时避免多台电动机同时启动导致电源开关跳闸的问题。

馈线出口串联电抗器

有些国内大型企业常在馈线出口串联限流电抗器，以提高母线残压。出于避免非故障支路电压暂降的考虑，希望馈线出口电抗率越高越好，但这又会导致正常运行设备端电压严重降低甚至电压质量不合格。大量的运行实践表明，串联限流电抗器后母线残压一般不超过60%，并不能避免变频器、继电器等敏感设备的停运，而且还会产生巨大的电能损耗。

图1所示的系统，2号主变压器10kV侧尿素配电中心Ⅱ段馈线短路电流有效值为I k 2 =39.14kA，折合系统阻抗有名值0.1549Ω。线路出口短路时若需要维持母线电压不低于80%，需要串入X k =0.6196Ω的电抗器，设计额定电流1000A，额定电抗率10.73%。

查电抗器手册得XKK-10-1000-10%电抗器额定有功损耗26.89kW，三相无功损耗为：

按无功当量0.1考虑、负荷率β=0.7、年运行T=8 000h计算，每年每组限流电抗器的电能损耗为：

P=0.7 2 ×(26.89×0.1+1858.49)×8000=83.39(万kWh)(2)

若市电价格按0.5元/kWh计算，则每组电抗器每年因电能损耗造成的经济损失高达41.7万元。

公司简介

合凯集团产业基地分布于上海、安徽、加拿大等地，是围绕发、供、用电用户为服务对象，专注于打造电能质量治理、电网连续性供电的一站式服务平台。

合凯集团主干企业——安徽合凯电气科技有限公司是一家专业从事中高压配网故障防控、电能质量治理、连续性供电和电网节能技术研究与开发的高新技术企业。

经过近20年的沉淀，建立并逐步完善了具有影响力的主动式接地故障转移及选线实验中心、10kV以上100kA大电流开断实验中心、低压80kA大电流开断实验中心、中压配网过电压综合防控技术实验中心、400kV工频耐压及局部放电实验中心、电能质量综合实验中心、12000A大电流温升实验中心。同时与社会广泛合作，成立了教育部电能质量工程研究中心产业化基地、国家能源智能电网上海交大-合凯集团连续性供电技术研发中心、安徽大学-合凯集团电能质量技术研发中心。

合凯集团为中国电力技术市场协会理事单位、安徽省电能质量产业技术创新战略联盟的理事长单位、合肥市电力安全与节能产业创新战略联盟理事长单位。公司汇聚了一批行业专家、学者，并与国内外多所著名大学、研院所及大型电力企业结成战略合作伙伴关系。

目前，公司拥有80多项专利技术。11项产品被评为省级新产品，7项产品被认定为高新技术产品。

“上合凯”、“SHK”品牌产品广泛应用于国家电网、五大发电公司、中石油、中石化、中海油、煤化工、冶金、水泥、钢铁、煤炭、造纸、高铁等行业，远销中东、东南亚等国家和地区。

公司严格执行ISO9001/14000/18000“三标一体化”国际质量体系的各项标准，体系覆盖产品研发、设计、生产、销售、物流和售后服务的全过程。

合凯集团倡导“主动、热情、高效、满意”的服务理念，把赢得客户的称赞作为我们的至高荣誉。为客户量身定制高品质的产品，为客户提供专业的增值服务，是合凯人的追求。遍布全国的营销服务网络、响应快捷的专业工程师队伍、完善的客户档案，确保已售的每一台产品都能得到专业及时的维护。

拥有国内独一无二的1：1实验中心

连续性供电技术试验中心、控制系统高温老化试验中心、中压系统过电压综合实验中心、低压80kA大电流开断实验中心、400kv工频耐压及局部放电实验中心、综合配网实验中心、12000A实验中心、电能质量综合实验中心、10kv以上100kA大电流开断实验中心

拥有国内一流的专家顾问团队

与中国电科院、中国电工技术学会、中国电力技术市场协会、中国电力科学研究院、清华大学、上海交通大学、安徽大学、北京理工大学、合肥工业大学、武汉大学、济南大学建立长期科研技术合作。