4.3.延時開斷

第三種延時開斷，就是等，在短路開始的那一刻，通常關于零軸對稱的交流電流波會偏移某個值，從而產生關于另一個軸對稱的波形。不對稱程度是幾個變量的函數，包括直到短路點和交流波上引發(fā)短路點的電力系統參數。在三相電路中，通常有一相的偏移明顯大于其他兩相。將這種不對稱波形分析為由疊加在直流電流上的對稱交流波組成。電流的直流分量通常會迅速衰減，并且在大多數電力系統中會在 0.1 秒內達到一個微不足道的值。衰減率是系統參數的函數。短路電流的交流分量也會衰減，衰減率取決于系統參數。一般來說，故障越靠近發(fā)電機或其他大型旋轉機械，衰減越快。

電力系統X/R比率是系統電抗與系統電阻的比值，從電源電路中的任何點返回電源，假設在該點對系統施加短路。這是說明源系統功率因數的另一種方式。X/R會影響斷路器需要開斷的短路電流水平。當發(fā)生短路時，對稱故障電流的有效值由系統電源電壓和故障點的總系統阻抗決定。故障至少在一個相位中存在明顯的不對稱，即直流分量，它與交流對稱分量相組合成短路電流值，它是斷路器必須斷開的觸頭分開瞬間的均方根不對稱電流值。故障電流的直流分量衰減率是由電路在故障點的 X/R 比決定的，如圖7所示， X/R比越高，直流分量衰減得越慢。對于給定水平的對稱故障電流和給定的斷路器分閘時間， X/R 比確定了斷路器需要開斷的不對稱故障電流值。如果 X/R 比太高，不對稱故障電流可能會超過斷路器的分斷能力。

圖7 不同X/R比對應的直流分量衰減

由于系統的X/R比率過高，短路電流的不對稱分量超過100％，這種很高的直流分量的作用是導致第一個過零點被延遲幾個周期，系統會出現“電流延遲過零”，安全開斷故障電流的問題變得更加復雜。由于斷路器是依靠電流過零點來開斷短路電流的，這種過零時間的延遲要求斷路器要足夠堅固，以承受更長時間的電弧，電氣，機械和熱應力作用在斷路器上的額外影響。

斷路器使用延時繼電器延緩分閘，因為小容量發(fā)電機、配電回路等短路電流直流分量衰減很快，最多100ms就衰減差不多了，開關設備和斷路器只需要有足夠的動穩(wěn)定裕度，即較高的動穩(wěn)定耐受值，延長動作時間，躲過較大的幾個波后再動作，就可以使用斷路器可靠開斷短路電流，這也就是很多發(fā)電機出口開關的動作速度都不是很快的原因 。

5.結語

由于大的短路電流有極大的動熱破壞作用，為保證電力系統的安全穩(wěn)定運行，要對短路電流時進行限制或快速切斷短路電流。電抗器體積大，重量大，電抗器無有功和無功損耗電能損失大，降低供電質量。使用無損耗限流裝置，通過極速開關或自恢復限流器實現短路時電抗器快速接入，可以保證供電連續(xù)性；而高壓限流器切斷短路電流，不使用電抗器，體積小，額定電流更高，開斷短路電流能力強，迅速切斷隔離短路電流，對于發(fā)電機的電源保護，海上石油平臺、新能源發(fā)電等多電源并聯系統，作為分段母線聯絡，可以保證系統穩(wěn)定；高壓限流器還可以保護設備、人員安全，可以安裝在戶外，通過并聯備用限流器實現快速恢復。而延遲開斷對于小型發(fā)電機等應用，故障電流的直流分量衰減很快，在3 到 5 個周波內達到一個微不足道的值，然后就可以安全開斷短路電流，具有更高的經濟性和可靠性。