真空断路器用于发电机出口保护之我见.doc

--页脚--真空断路器用于发电机出口保护之我见北京北开电气股份有限公司耿绪利摘要:工作于发电机出口保护用的断路器,无论是一侧的发电机,还是另一侧的大型升压变压器,都可能造成非常严酷的短路开断条件,因此发电机回路保护用中压断路器会遇到极其严酷的短路开断条件。通常,大容量发电机断路器体积很大,这种类型的发电机断路器常使用压缩空气或SF6压气式灭弧技术。近年来,由于真空断路器技术的不断发展,使其应用领域不断扩展。随着时间的推移,真空灭弧室(VIS)的短路开断能力有了显著提高,相应地使真空断路器也有了很大发展。真空灭弧室刚出现时,主要适用于只有较小短路电流要求的配电回路。由于对真空电弧特性和触头材料的不断研究,电真空工艺技术进步了,使我国以具备开发出能够在非常严酷的故障条件下开断大短路电流的灭弧室。现在,最新一代的VIS能够满足发电机回路保护所要求的多种非常严酷的条件。这不仅包含具有大电流、高直流分量和长时间常数等特点的短路电流要求,也包含具有很快瞬态恢复电压(TRV)上升率(RRRVs)和很高峰值的TRV要求。使用纵向磁场设计原理的新一代VIS产品适合应用于发电机回路保护,参数可达12KV-6300A-80KA。我国首台自主研发、拥有自主知识产权的ZN105型大容量真空断路器试验已成功地表明,这种类型的VCB符合IEEE标准C37。013关于对发电机断路器的规定,此标准规定了断路器需要满足的发电机回路严酷条件的能力。产品的试验及挂网实践证明:真空断路器用于发电机出口的保护不仅是可行的,而且在技术、经济以及运行等方面是非常适宜的。--页脚--关键词:真空灭弧室;发电机断路器1前言随着我国国民经济的快速发展,国民经济各个行业对电力系统等能源建设的要求也在日益提高,,,位居世界第二位。在电力的产生、输送、分配与实际电力负荷的应用等环节中,作为对电力系统中各处用电设备及整个电力系统实施控制与保护的高压断路器无疑是一个十分重要的电器设备。它的性能优劣、可靠性的高低都直接关系到整个电力系统和众多用电设备的安全与运行,关系到国民经济各个行业的方方面面。因此就整个电力系统而言,无不对断路器的性能及可靠性提出了很高的要求与期盼。在整个电力系统中,根据被保护设备所处的运行条件与环境的不同,在系统出现短路故障时断路器所承担的开断任务差异也是十分大的。为此国际电工委员会将保护断路器区分为发电机出口保护用和一般输配电保护用两大类(国际标准分别是:IEEEStdC37。013-1997;IEC62271-100:2001),我国也根据国际标准的要求,分别制订了两种产品型试试验所依据的国家标准,它们分别是:GB/T14824—发电机断路器通用技术条件和GB1984-2003高压交流断路器两个标准。两个标准的试验内容与对产品的考核程度区别甚大。2发电机回路特点及我国设备现状发电机断路器位于发电机和连接其余电力系统的大功率升压变压器之间,这就造成了回路开断条件尤其严酷。无论发电机还是变压器都--页脚--只有很低的电阻和很高的电感/电阻比率(L/R),相反,架空线和地下电缆的L/R比率却很低。发电机回路的L/R比率比典型配电回路的高几倍,L/R比率的单位用时间来表示,它决定了故障电流直流分量的衰减率。直流分量的衰减率非常重要,它决定了断路器触头刚分点及其燃弧期间直到完全开断时的电流强度。此外,发电机断路器还必须能开合系统失步条件下的回路。使得在此处工作的断路器,除了满足一般开断性能要求外,还需要克服系统暂态过程中非常高的直流分量、高的电动冲击系数、非常陡的暂态恢复电压等极其严酷的开断条件。正因为如此,在我国,当发电机出口处的系统短路容量超过63KA时,所需的保护用断路器均需要进口,且进口的断路器其灭弧介质多为变压器油、压缩空气以及SF6气体等。由于受到这些介质的静态绝缘特性和动态绝缘恢复特性限制,使得由这些灭弧介质所制造出的断路器不仅体积庞大、重量重(平均每台3吨以上)、机电寿命不高、维护维修困难,而且价格十分昂贵,以额定电压12KV、额定电流6300A、额定短路开端电流80kA为例,如此参数的发电机出口保护用断路器每台进口价格均在150万元以上,我国每年为此均需要花费大量的外汇用来购买国外大公司的产品来满足我国中小容量发电机组出口保护的系统要求。3适合发电机回路保护的真空灭弧室(VIS)纵向磁场(AMF)真空灭弧室特别适合于发电机回路保护的应用,这以为大量开断试验所证实,其典型特征为大故障电流和长燃弧时间。纵向磁场(AMF)真空灭弧室由花瓣状触头构成。当电流流过花瓣状触头之间时,电流产生一个与灭弧室轴向平行的磁场,而该磁场平行于电弧,因此命名为“纵向磁场真空灭弧室”。纵向