概述：

       发电机出口端或其附近发生短路故障时，短路电流的幅值大，从短路开始到电流第一次过零经历的时间 长(大约需要20～150ms)。这给发电机造成很大危害，同时也对其保护设备有更高要求，由于发电机是电力系统的关键组成部分，因而对发电机进行安全、有效的保护显得十分重要。

      目前，在发电机出口端或其附近，采用较多的短路保护装置是断路器，但从断路器的性能来说，它开断的仅是接近于短路电流稳态的值，而短路电流的最大值已从发电机和断路器中流过，这对发电机和断路器都 有很大的电动力和热效应作用。为了确保电气设备运行的可靠性，断路器必须做得体积庞大，以保证有足够的动热稳定性；发电机为了能耐受一定的短路电流，其绕组截面参数都相应地有一定的裕度。这样就大大地增加了成本。因此，断路器虽能有效地开断短路电流，但这种保护方式不是十分有效的，几次重大的故障就可能把一 台造价数百万元的发电机损坏。

      限流熔断器具有在预期短路电流峰值到来之前已完成汽化、击穿、间隙产生电弧和熄灭电弧，在限流作 用下，将电流突然下降到零的功能。但限流熔断器的额定电流都比较小，达不到一般发电机的额定电流，因此，不能广泛应用在发电机的出口端。

      大容量高速开关装置 (HMDR)  是公司为了满足电力系统对短路保护的需求而开发的新型短路保护装 置，它可在短路电流上升的初始阶段，即将短路电流加以限制(少于1ms) 使其不能以短路电流的峰值流向 短路点，从而达到了保护发电机的目的。

工作原理 ：

      大容量高速限流开关装置如图一中虚线框所示，它由桥体FS, 熔 断器FU、非线性电阻FR、专用电流互感器、脉冲变压器及测控单元组成，简称HMDR, 符号表示为各部分作用如下：

      1. 桥体

      正常时流过工作电流，短路时在0.15ms以内快速断开。

      2.熔断器

      桥体断开后全部短路电流转移到熔断器， 0.5 ms以内熔断，并产生足够的弧压。

      3. 非线性电阻

      熔断器熔断时产生的弧压使其导通，吸收磁能，并把开断时的过电压限制在允许范围内。

      4.测控单元

     检测电流和电流变化率，故障出现时向桥体发出分断信号。

设计选型：

一次系统图：

使用情景：

1、大型发电机出口短路能得到快速有效保护

     开断容量大，是发电机出口及厂用分支理想的开断设备。使发电机、变压器得到快速有效保护。

2、 大大减少系统扩建或联网运行所需要的投资(图四) 短路时HMDR 快速将系统解列，负荷侧断路器 只按单台变压器提供的短路电流选择。

系统扩建(新上变压器或者发电机)时原有开关设备不必更换。  ( 图 五 )

两台变压器并列运行，可提高系统供电可靠性，减少重负载启动时的压降。

3、HMDR 与电抗器并联是最经济有效的限流方案

     正常运行时HMDR 将电抗器短接(图六),避免了电抗器巨大的电能损耗和大型电动机启动时的电压。 短路时HMDR 快速断开，负荷侧断路器的开断电流受电抗器限制到允许范围。  ( 图 七 )

在新供用电系统设计时，可加大电抗器阻抗，使负荷侧断路器的开断电流进一少减小，降低工程造价。

4、 对不允许瞬时间断供电或须强行自动启动的重要负荷，可提高供电质量。线路短路时， HMDR 快速断 开，将电抗器投入。  (图八)电抗器上的残压可设计的足以维持重要负荷继续运行而不受影响。

优势特点：

新颖的原理，先进的技术，巧妙的设计，使得大容量高速限流开关装置与常规断路器的保护方式相比，更具有独特的优越性。

1、 速动性提高20倍以上(图九)

      故障电流在1ms之内被截流，3ms 之内衰减到零，故障被完全切除；

      断路器加继电器的保护方式到至少要60ms 才能切除故障。

2、增加电流变化率作判据，灵敏度更高(图十)

     故障时电流变化率增加更加明显；

     当电流幅值和电流变化率同时超过正常值时，判断为短路发生。

3、 设计合理，可靠性更高

     采用三个相同的独立工作的测控部件，以“表决方式”判断，发出分断信号，不会误判断。

4、 开断容量可以不受限制

      正常工作电流从桥体通过；

      高遮断容量的熔断器产生的弧压足以使非线性电阻导通；

     非线性电阻导通使熔断器可靠熄弧；

     只要配置相应的非线性电阻来吸收磁能，开断容量就可以做得足够大。

5、 系统永远达不到预期的冲击电流(图十一)

      故障电流在1ms 以内即被截断，之后逐渐衰减到零；截流值IP仅为预期的短路电流峰值Imax 的十分之一左右；系统承受的电动力大大减少；

      所通过的Ft 仅为断路器开断方式的几千分之一。

6、 开断过程中无危害性过电压

      氧化锌非线性电阻将过电压限制在国家标准规定的2.5倍额定相电压内。

7、 系统投资大大降低

      电力设备可免受强大的短路电流的冲击，机械强度不必设计得很大；

      开断快，截流少，电力设备无须考虑热稳定问题，导体尺寸不必很大。

结构图：

1.眉头  2.控制器  3.观察窗  4.照明灯  5.转换开关  6.模拟牌  7.警示牌  8.透气孔  9.指示灯  10. 带电显示器   11.载流桥体  12.绝缘子  13.风扇  14.前门电磁锁  15.母排  16.专用电流互感器  17.穿墙套管  18.撞击机构  19.脉冲变压器  20.限流熔断器  21.绝缘子  22.氧化锌组件FR  23.真空断路器

适用条件 ：

1.环境温度40℃~50℃;

2.相对湿度90%;

3.海拔高度一般不大于2000米，大于2000米的要特殊设计；

4.使用环境不得有粉尘、煤气、烟气等具有爆炸性的混合物；

5.安装地点应具有防御风、雨、沙和防尘设施，使用地点不得有爆炸危险的介质，周围介质中不得含有腐蚀和破坏绝缘的导电介质或气体，不允许环境充满蒸气及含有较严重霉菌存在；

6.超出以上范围，订货时需做特殊说明。