发电机出口保护真空断路器及真空开关管
发电机出口断路器选型
发电机出⼝断路器选型发电机出⼝真空断路器的选型近⼏年来, 真空断路器在中压输配电领域得到了飞速发展, 占据了该领域的绝对市场优势. 同时针对于发电机出⼝应⽤场合, 也有了长⾜的进步, 特别是近年来国内中⼩型⽔电站 (发电机组单机容量<=100MW) 原有少油出⼝断路器SN4改造项⽬, 真空断路器以压倒性的优势取代了SF6断路器. 综合其原因主要有以下⼏点:1. 可靠安全的机械和电⽓性能2. 较长的机械和电⽓操作寿命3. 最⾼的经济性，节省投资4. 节省空间，电⽹改造的最佳⽅案5. 彻底免维护6. 较短的交货期7. ⽆潜在的腐蚀和有毒的⽓体分解物德国西门⼦公司于1988年向国内提供了⾸例应⽤, 安装于云南卢布⾰⽔电站, 型号为3AH3, 额定容量为12kV/6,300A/40kA.但发电机出⼝场合不同于⼀般的中压配电应⽤, 就断路器型式试验⽽⾔, 国内试验站⽆论是西⾼所, 沈⾼所,以及北京电科院, 由于受到试验设备限制, 所执⾏的标准均为GB1984或者DL402. ⽆法对国际通⽤的IEEE/ANSI std C37.013?以对称电流为基础的交流⾼压发电机断路器标准?规定的试验项⽬进⾏验证, 就国内相应标准⽽⾔, 则为DL427以及GB/T14824. 以下列举其与GB1984/DL402的主要区别;1. 主触头极限温升2.ANSI/IEEE C37.013触头表⾯允许温升 K 温度极限值 oC银, 银合⾦或等同物65 105铜30 70GB1984/DL402触头表⾯允许温升 K 温度极限值 oC银, 银合⾦或等同物75 115铜35 753. 额定电流下导电连接处的极限温升ANSI/IEEE C37.013触头表⾯允许温升 K 温度极限值 oC银, 银合⾦或等同物65 105铜30 70GB1984/DL402- 1 -触头表⾯允许温升 K 温度极限值 oC银, 银合⾦或等同物75 115铜50 904. 多相短路⾮对称开断能⼒ANSI/IEEE C37.013当X/R=50,发电机断路器主触头分离时间为4周波时,⾮对称开断能⼒与对称开断能⼒的⽐值保守估计为1.32, 系统源故障时, 直流分量保守值为50%; 发电机源侧短路时则可超过100%.GB1984/DL402以分闸时间为3周波计算, 则直流分量试验值通常为30%左右5. 额定固有暂态恢复电压 (TRV) 及上升速率 (RRRV)ANSI/IEEE C37.013系统源故障变压器额定容量 (MVA) TRV (kV) RRRV (kV/us)<100 1.84U 3.5101~200 1.84U 4.0202~400 1.84U 4.5发电机源故障发电机额定容量 (MVA) TRV (kV) RRRV (kV/us)<100 1.84U 1.6101~200 1.84U 1.8202~400 1.84U 2.0失步开断变压器额定容量 (MVA) TRV (kV) RRRV (kV/us)<100 2.6U 3.3101~200 2.6U 4.1202~400 2.6U 4.7U----发电机断路器额定最⾼电压变压器额定容量 (MVA) TRV (kV) RRRV (kV/us)<100 2.6U 3.3101~200 2.6U 4.1202~400 2.6U 4.7GB1984/DL402额定电压试验⽅式TRV (kV) RRRV (kV/us)19.7 0.24(100%Isc)7.2kV 411.8 0.34(100%Isc)12 4纵观⽬前国内应⽤的国际知名品牌以及国产真空断路器, 就发电机应⽤场合来说, 基本情况如下:ABB公司由于其真空断路器受到额定容量限制 (最⼤⾄50kA/3150A), 很少涉⾜于此领域;ALSTOM公司由于其真空断路器技术参数存在缺陷 (如直流分量仅为20%, 分闸时间较长等), ⽆法满⾜应⽤要求;国产品牌如北开, 天⽔等, 其发电机出⼝断路器为新开发产品, 产品技术稳定性有待考验, 试验标准⽆法满⾜ANSI/IEEE标准要求参数, 国内使⽤业绩鲜见, 在此类极具重要性的场合, ⽬前不推荐作为使⽤产品;西门⼦公司于80年代末向全球市场推⼴发电机出⼝真空断路器以来, ⾄今已有超过1,500台在全世界范围内安全运⾏.国内业绩⾃1995年后不完全统计已经达到234台, 其中⼤部分运⾏于⽔电⼚, 其成熟性和稳定性得到了⼀致公认.3AH系列真空断路器是西门⼦公司90年代中期推向全球市场的新型产品. 它以原有3AF真空断路器 (机电寿命30,000次)为原形, 在其基础上采⽤了新型的真空灭弧室 (截流值标准从5A控制到了3A以内为重要特征之⼀), 并且对原有弹簧操作机构作了进⼀步精简 ,提⾼了零部件配合加⼯和配合精度以及采⽤了新型的耐磨损材料. 保留了其⼀贯动作可靠的特点, 并且⾸先在全球对真空断路器提出了免维护概念. 免维护概念的倡导是西门⼦公司作为在中压开关领域领导者的⼀个重要标志. 其主要特点如下:1. 世界领先的截流值⽔平 <3A对于真空断路器⽽⾔, 截流值是体现其性能⽔平的重要标志之⼀. 它直接影响真空断路器对于开断⼩电感电流负载的过电压⽔平 (截流过电压U=k*I*rootL/C, 其中k为衰减系数, rootL/C为系统波阻抗, I为截流值, 前⾯两项参数由系统本⾝所决定, ⽽截流值I则取决于不同制造⽔平的真空断路器).西门⼦承偌在切合空载变压器等⼩电感电流负荷情况下, 过电压倍数可限制在2.1p.u以下, 从⽽保证不会产⽣危害其他电⽓设备的危险过电压.附:试验报告TVS 2448 及总结陈述.2. 可满⾜极⾼的RRRV试验报告TVM2/2867E清楚表明了西门⼦真空断路器17.5KkV/63kA成功通过了TRV (<=30kV), RRRV(11kV/us), 短路电流50kA以及 TRV (>30kV), RRRV(18kV/us), 短路电流63kA的型式试验, 试验标准为IEEE C37.013-1989.由于采⽤相同的触头材料, 所以以上试验报告中RRRV值适⽤于其他型号所有西门⼦真空断路器.瞬态恢复电压上升率 (RRRV)同样具有重要意义, 当介质强度恢复速度低于瞬态恢复电压上升速率时, 断路器断⼝就会发⽣复燃. 尤其在发电机出⼝短路等场合开断时, RRRV值可达4.0kV/us, 若此时断路器断⼝介质恢复不能满⾜RRRV的要求, 断路器就有可能发⽣⾼频重燃, 以致产⽣危害极⼤的⾼频重燃过电压.3. 可满⾜对于直流分量的要求西门⼦3AH38 (17.5/63kA)型真空断路器在开断额定短路电流63kA时, 直流分量可达76%;3AH3AH3028/3128/3178/3228型真空断路器在开断额定短路电流63kA时, 直流分量可达60%;3AH3057/3117/3167/3217型真空断路器在开断额定短路电流50kA时, 直流分量可达60%;3AH1116//1166/1216型真空断路器在开断额定短路电流40kA时, 直流分量可达60%;以上断路器完全能满⾜此类应⽤场合的要求.4. 极⾼的额定短路开断次数西门⼦3AH38 (17.5/63kA)/3228型真空断路器在开断额定短路电流63kA时, 开断次数达30次;3AH3AH3028/3128/3178型真空断路器在开断额定短路电流63kA时, 开断次数达50次;3AH3057/3117/3167/3217型真空断路器在开断额定短路电流50kA时, 开断次数达50次;3AH1116//1166/1216型真空断路器在开断额定短路电流40kA时, 开断次数达50次;以上所有断路器机电寿命均为10,000次5. ⼴泛⽽可靠的运⾏业绩⽆论是起始于80年代末90年代初的初期应⽤ (东北电⽹红⽯⽔电站等), 还是最近⼏年在⼴西, ⼴东, 福建, 四川等地⼤量的⽔电站运⾏业绩, 都表明了西门⼦3AH真空断路器性能是极其可靠⽽出⾊.6. 完善的售后服务体系.西门⼦(中国)有限公司在上海设有输配电集团中压开关元件技术⽀持部, 经德国总部多次培训的资深专业⼯程师可随时向⽤户提供⼀流的服务, ⼀旦应⽤户需要, 可在最短时间内赶赴⾄现场解决问题.售后服务热线:021-********综上所述, 作为及其重要的发电机出⼝场合, 产品选型必须极其谨慎, 否则, ⼀旦出现机组停机现象, 损失将不可估量. 西门⼦真空断路器以其卓越的性能, 能够完全胜任其应⽤.附:1. 直流分量浅析对于断路器开断短路电流的考核, 严格意义上应分为对称短路电流以及⾮对称短路电流. 对称短路电流仅局限于短路电流的周期分量, ⾮对称短路电流为周期分量以及直流分量之和.GB1984以及DL403标准针对断路器型式短路开断试验有如下要求:试验⽅式1~4 (主要考核对称短路电流开断能⼒)中, 开断电流的直流分量不得超过20%.原因如下:在开断电流周期分量相等的情况下, ⾮周期分量 (直流分量)的存在, 虽然有可能提⾼触头分离瞬间的短路电流瞬间值, 但它在某种程度上却有利于的开断. 这是因为, 当短路电流中存在⾮周期分量时, 不管是电弧在⼤半波过零或⼩半波过零时熄灭, 断⼝所受的瞬态⼯频恢复电压均⽐⽆周期分量时要⼩.电⼒系统三相短路电流, 最严酷情况下冲击电流计算结果如下:ia= -Ipmcosωt + Ipme-t/Ta根据短路电流波形, 短路电流的最⼤值即短路冲击电流将在短路发⽣后半波时出现, 当f=50Hz时, 其值为0.01秒, 可得冲击电流计算式为:(1+e-0.01/Ta) Ipm=kim Ipm通常情况下, 当短路发⽣于发电机出⼝时, 取kim= 1.9; 于电⼚电站中⼼时, 取kim= 1.85; 于其他地点短路时, 取kim= 1.8, 此时峰值电流为1.8*Root2*Isc=2.55Isc.其中Ta=L/R, 电⽹固定参数;由以上⽅程式可得, 三相短路电流的全电流取决于周期分量以及⾮周期分量, 其中⾮周期分量⼜取决于触头分离时刻以及电⽹固定参数 Ta因此1. GB1984以及DL402⼜有如下规定:对于时间间隔τ (断路器最⼩分闸时间+10ms)不⼤于70ms的断路器必须进⾏⽅式5试验 (包括⽅式1~4).试验⽅式5应以100%的额定短路电流, 直流分量等于τ值所对应的规定值.对于⽤在直流分量可能⼤于 GB1984以及DL402中相应规定值的场合 (如发电机出⼝以及发电站中⼼附近) 的断路器, 试验应由制造⼚协商.2. TRV及RRRV浅析断路器⽤以开断短路电流时, 开断过程中出现的电弧可能在交流电流过零时⾃然熄灭. 由于电弧⼀经形成,断⼝间的介质就会因电弧放电⽽强烈游离, 因此在电流过零电弧⾃然熄灭后, 断⼝间的绝缘不能⽴即恢复.当断⼝恢复电压⾼于介质强度时, 电弧就会复燃.电流过零后断⼝绝缘性能即介质强度的恢复, 以及在断⼝两端出现的外施电压即恢复电压是影响断路器开断性能的两个重要因素.短路故障电路⼤多为电感电阻性电路, 电流过零时电路中断, 电源电压全部加在触头 (弧隙) 两端, 弧隙上的电压恢复过程将是由电弧电压上升到电源电压的这样⼀个过渡过程. 在实际电路中, 弧隙间总有电容的存在, 弧隙电压不可能突变, 电压恢复过程将是是带有周期性的振荡过程.电压恢复过程中, ⾸先出现在弧隙两端的是具有瞬态特性的电压, 称为瞬态恢复电压, 瞬态恢复电压存在的时间很短, 通常为⼏⼗微秒⾄⼏毫秒. 瞬态恢复电压消失后, 弧隙两端出现的是由⼯频电源决定的电压, 即⼯频恢复电压. 从灭弧⾓度看, 瞬态恢复电压具有决定性的意义. 其电压变化取决于:⼯频恢复电压⼤⼩;电路中电感, 电容和电阻的数值以及它们的分布情况;断路器的电弧特性, 即断路器弧后的断⼝电阻;瞬态恢复电压中含有⾼频振荡, 其振荡频率取决于线路电感及电源侧对地电容, 其电压幅值最⼤可达⼯频恢复电压的1.4~1.5倍, 即所谓的振幅系数.当断路器开断三相接地故障时, 还必须考虑⾸开相系数的影响, 通常情况下, 取⾸开相系数为1.5.因此额定瞬态恢复电压(TRV)计算如下:Uc=1.4x1.5x(root2/root3)xUn;1.4------振幅系数1.5-----⾸开相系数Un-----断路器额定电压瞬态恢复电压上升率 (RRRV)同样具有重要意义, 当介质强度恢复速度低于瞬态恢复电压上升速率时, 断路器断⼝就会发⽣复燃. 尤其在发电机出⼝短路等场合开断时, RRRV值可达4.0kV/us, 若此时断路器断⼝介质恢复不能满⾜RRRV的要求, 断路器就有可能发⽣⾼频重燃, 以致产⽣危害极⼤的⾼频重燃过电压.额定电压⼀定时, RRRV值取决于系统固有振荡频率.。
真空断路器在电力系统中的应用与分析【最新】
真空断路器在电力系统中的应用与分析摘要： 本文简述了真空断路器的工作原理和主要结构以及其所具有的特点。
通过对真空断路器在变电站现场实用性的分析找出优缺点及应用中易出现的故障和处理方法，为真空断路器的运行和检修提供了依据。
关键字： 变压器, 高压断路器, 断路器, 真空断路器1概述在电力系统中变电站上的变压器、线路等元件，由于检修改变运行方式发生故障的需将它们接入或退出，因而进行一些操作。
例如，在正常情况下要能可靠地接通和开断电路，在改变运行方式时，要能灵活地进行切换操作，在电路发生故障情况下，能迅速切除故障电流，把事故限制在局部地区并使未故障部分继续运行，以提高电力系统的可靠性。
在检修设备时停电和隔离带电部分，保证工作人员的安全等，为完成以上这些操作在电力系统变电站上必须装一些开关电器。
它是电力系统的重要设备之一，其中断路器的任务最为重要、地位最重要，其结构也最为复杂，特别是高压断路器尤为重要。
高压断路器是用来在正常情况下接通和断开电路且在故障情况下能自动迅速开断故障电流的开关设备。
所以，对它的基本要求是：在各种情况下应具有足够的开断能力，尽可能短的动作时间和高度的工作可靠性。
断路器最重要的任务就是熄灭电弧，所以各种断路器都有不同结构的灭弧装置，它在很大程度上影响断路器的灭弧性能。
根据断路器所采用的灭弧介质及作用原理，断路器可分为以下几种类型：油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器、自产气断路器和磁吹断路器，其中真空断路器是近年来研制的一种新型断路器，在10KV 变电设备中广泛应用着，真空断路器是以真空作为灭弧介质和绝缘介质，本文对真空断路器进行介绍和分析。
来源:大比特半导体器件网2真空断路器的工作原理和主要结构及特点2.1真空断路器的工作原理真空断路器的工作原理是：当动、静触头在操作机构的作用下分闸时，触头间产生电弧，触头表面在高温下挥发出蒸汽，由于触头设计为特殊形状，在电流通过时产生一磁场，电弧在此磁场作用下沿触头表面切线方向快速运动，在金属圆筒(屏蔽罩)上凝结了部分金属蒸汽，电弧在自然过零时就熄灭了，触头间的介质强度又迅速恢复起来。
真空断路器工作原理
真空断路器工作原理真空断路器是一种用于控制和保护电力系统的重要设备，它能够在电路中断时迅速切断电流，从而防止电路故障和火灾等事故的发生。
真空断路器的工作原理是利用真空介质来隔离电路，从而实现快速断开和闭合电路的功能。
本文将详细介绍真空断路器的工作原理，以便更好地理解和应用这一重要设备。
真空断路器是一种利用真空介质来隔离电路的开关设备。
其主要部件包括真空开关管、操作机构、控制电路和外壳等。
真空开关管是真空断路器的核心部件，它由两个电极和一个真空密封的腔室组成。
当电流通过真空开关管时，电子会在电极之间跳跃，从而产生电弧。
而真空腔室的存在可以有效地隔离电弧，从而实现快速断开电路的目的。
操作机构用于控制真空开关管的开合动作，控制电路则用于监测电路状态并对其进行保护。
真空断路器的工作原理可以分为闭合和断开两个阶段。
在闭合阶段，当操作机构收到闭合信号时，它会通过控制电路向真空开关管施加适当的电压和电流，从而使得电子在电极之间形成电弧。
此时，真空腔室会迅速隔离电弧，使得电路闭合。
而在断开阶段，当操作机构收到断开信号时，它会通过控制电路切断对真空开关管的电压和电流供应，从而使得电子在电极之间的电弧迅速熄灭。
此时，真空腔室会再次隔离电弧，使得电路迅速断开。
整个闭合和断开过程都非常迅速，可以在几毫秒内完成，从而保护电路和设备免受损坏。
真空断路器具有许多优点，其中最重要的是其快速断开和闭合电路的能力。
由于真空断路器利用真空介质隔离电路，因此可以在非常短的时间内完成电路的断开和闭合动作，从而保护电路和设备免受损坏。
此外，真空断路器还具有较高的耐压能力和耐热能力，可以在较高的电压和电流下正常工作。
另外，真空断路器还具有较长的使用寿命和较低的维护成本，可以在恶劣的环境下正常工作，因此被广泛应用于电力系统中。
总之，真空断路器是一种利用真空介质来隔离电路的重要设备，其工作原理是利用真空开关管在闭合和断开阶段快速隔离电路，从而实现快速断开和闭合电路的功能。
配电装置运行规程(三)
上海外高桥第三发电有限责任公司企业标准配电装置运行规程1主题内容与适用范围1.1本规程的主要内容为电气系统中的母线、开关、闸刀互感器等配电装臵的设备规范、运行操作、事故处理和检查维护；1.2本规程适用于外高桥第三发电有限公司工程全体集控运行人员、相关部门专业和技术人员；2引用标准本规定依据原电力工业部《电力工业技术管理法规》，参考有关典型规程、制造厂产品说明书和操作手册，借鉴兄弟厂家的运行经验，并根据现场实际设备和情况编写；3母线3.1规范3.1.1500k V G I S母线规范：额定电压：550k V持续电流：4000A3秒短时短路电流：63k A(r.m.s.)额定耐受电流峰值：170k AB I L(1.2/50 s)：1675k V上海外高桥第三发电有限责任公司2007-05-01发布2007-05-01实施额定操作冲击耐受电压（250⨯2500μs ）：1675k V （峰值） 1分钟工频耐压： 740k V (有效值)G I S 外壳设计压力： >1 M P a （安全系数1.5） G I S 外壳运行压力： <0.43M P a3.1.2 10k V /3k V 母线规范：3.1.3400V 母线规范：注：400V P C 及M C C 的母线规范清单见附页13.1.4 母线允许绝缘电阻值：3.2 正常运行和检查3.2.1 母线的状态:3.2.1.1运行状态：母线压变在运行状态，母线已至少有一路电源充电并使母线电压在正常值。
3.2.1.2冷备用状态：与母线连接的所有闸刀均在断开位臵，小车式开关均在冷备用位臵，母线压变在冷备用位臵，母线压变的二次回路及直流电源已断开。
3.2.1.3检修状态：除与冷备用相同外，500k V母线需合上母线接地闸刀；10K v、3k V母线应使用母线接地小车或临时接地线可靠接地。
3.2.2母线接地小车的使用：3.2.2.1母线接地小车属于专用工具，使用过程应有完整的机械及电气闭锁，不允许破坏闭锁操作；每段母线应使用本母线专用的接地小车，不同的接地小车不能互换使用；3.2.2.2母线接地小车只有在母线改检修时使用；3.2.2.3母线接地小车只能推入本母线的压变仓，绝对不允许推入到其它仓位；3.2.2.4母线接地小车进入母线压变仓后，母线压变仓的高压室门将不能关闭；3.2.2.5母线接地小车应存放在规定的地点并加锁。
全部搞懂！详解负荷开关、隔离开关、真空断路器作用与区别
全部搞懂！详解负荷开关、隔离开关、真空断路器作用与区别一、什么是负荷开关？是具有简单的灭弧装置，可以带负荷分，合电路的控制电器。
能通断一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流，必须与高压熔断器串联使用，借助熔断器来切除短路电流。
负荷开关的作用：1、开断和关合作用。
由于它有一定的灭弧能力，因此可用来开断和关合负荷电流和小干一定倍数(通常为3-4倍)的过载电流;也可以用来开断和关合比隔离开关允许容量更大的空载变压器，更长的空载线路，有时也用来开断和关合大容量的电容器组。
2、替代作用。
负荷开关与限流熔断器串联组合可以代替断路器使用。
即由负荷开关承担开断和关合小于一定倍数的过载电流，而由限流熔断器承担开断较大的过载电流和短路电流。
3、负荷开关与限流熔断器串联组合成一体的负荷开关，在国家标准中规定称为“负荷开关-熔断器组合电器”。
熔断器可以装在负荷开关的电源侧，也可以装在负荷开关的受电侧。
当不需要经常掉换熔断器时，宜采用前一种布置，以便利用负荷开关兼作隔离开关的功能，用它来隔离加在限流熔断器上的电压。
二、什么是隔离开关？是一种没灭弧装置的控制电器，其主要功能是隔离电源，以保证其它电气设备的安全检修，因此不允许带负荷操作。
但在一定条件下，允许接通或断开小功率电路。
是高压开关当中使用的最多也是最频繁的一个电器装置隔离开关的作用：1、分闸后，建立可靠的绝缘间隙，将需要检修的设备或线路与电源用一个明显断开点隔开，以保证检修人员和设备的安全。
2、根据运行需要，换接线路。
3、可用来分、合线路中的小电流，如套管、母线、连接头、短电缆的充电电流，开关均压电容的电容电流，双母线换接时的环流以及电压互感器的励磁电流等。
4、根据不同结构类型的具体情况，可用来分、合一定容量变压器的空载励磁电流。
高压隔离开关按其安装方式的不同，可分为户外高压隔离开关与户内高压隔离开关。
户外高压隔离开关指能承受风、雨、雪、污秽、凝露、冰及浓霜等作用，适于安装在露台使用的高压隔离开关。
发电机出口断路器对运行的好处及其安装要点
时， 可 由发电机出 口断路器 （ 简称 Ｇ Ｃ Ｂ ） 合上或断
开来 实现 ， 而 在发 电机故 障或 机 炉保 护跳 闸时 ， 可 立 即跳 开 Ｇ Ｃ Ｂ， 主变 高 压 侧 断路 器 只作 为 备 用 而 无需 跳 闸 ， 不影 响高 压 系统 主接 线 的完 整性 ， 提 高
过 电压作 用 ， 在 污染 较重 的情 况下 ， 可 能造 成其 外
部 绝 缘介 质 的 闪络 。另 外 ， 高压 断 路 器 一般 都 不 是 三 相机 械 联 动 的 ， 同期 操作 过 程 中就 有 可能 产 生 有 较 大不 同期 ， 由此 产 生 的不 平 衡 负 载会 给发 电机带来 严 重 的机械 和热 应力 ， 可能损 坏 发 电机 ； 而 当同期 在 发 电机 出 口电压 等 级进 行 操 作 时 ， 电 压 等级 的降 低有 助 于 防止 外部 绝 缘 闪络 ， 同时 ， 由 于Ｇ Ｃ Ｂ良好 的 分合 闸 同期性 能 ， 也 减 小 了对发 电
分 别 与封 闭母 线发 电机 侧 和封 闭母 线 主变侧 使 用
３ ） 改 善 了调试 和 同期 条件 。机组 进行 发 电机
短 路试 验 时 ， 可 很 方便 地 使 用 Ｇ Ｃ Ｂ接 地 开关 作 为 短路 点 ， 否则 要进 行 装拆试 验 专用 的三相 短路板 ，
既 费时费 力 又要承 担安 全风 险 。
第６ 期
机 电技术
７ ３
发 电机 出 口断路器对运行 的好处及 其安装 要点
张 林 汪卫 斌
（ １ ． 浙江浙能长兴发电有限公司 ， 浙江 长兴 ３ １ ３ １ ０ ０ ； ２ ． 浙 江 省火 电建 设 公 司 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ０ １ ）
真空发电机出口断路器及成套设备
图1 发电机系统短路故障发电机真空断路器开关柜有如下好处：（1）安全性无需处理开关气体，也不需要高、低气压的监控，空气作为绝缘介质，始终可用符合IEC 62271-200的工厂组装，经过类型测试的开关柜；使用免维护，通过型式试验的真空断路器，在额定电流下可运行10000个操作循环；由于真空断路器内部的活动部件数量少，因此真空断路器的可靠性很高；具有高压开关柜标准规定的安全要求：所有操作均关闭高压门进行，IAC A FLR的内部电弧试验开关设备，抵抗内部故障，通过管道集中泄压，服务连续性类别LSC 2B，隔墙等级PM（抗压设计的金属覆层），标准防护等级IP4X，逻辑机械联锁系统。
（2）环境友好性开关设备和所有组件的使用寿命长（超过20年）；空气作为绝缘介质，对环境无害；真空开关技术，每隔几年不充气；切换电弧或内部电弧时，无毒物分解产物；无需压力监测；所使用的材料无需特殊知识即可完全回收。
图3 发电机真空断路器开关柜布置对于5000A以上的更多隔离开关加固定式断路器水平布置结构，如图4所示，按单线图依次布置元器件，属于金属封闭式开关柜结构，没有金属板隔室分隔。
这种结构散热条件好，有利于大电流温升 ，同样安装维护方便。
图2 典型发电机断路器开关柜一次系统图图4 发电机真空断路器开关柜水平布置3）车载发电机出口开关柜。
以GE TM2500车载真空发电机断路器开关柜为例，介绍车载发电机出口开关柜。
由于应用于发电机出口，直接与发电机相连，首先需要满足系统要求，即选用50kA发电机出口断路器作为主开关，两侧压变、CT配备，还需要发电机中性点CT及中性点接地变压器；由于安装在拖车上，因此需要重量轻，尺寸小；环境要求，户外安装，需要满足NEMA 3R (IP24)要求；户外使用，所有连密封，表面处理满足ISO 12944C5 I/M，15年使用寿命要求；高低温要求-39℃到55℃；车载运输，满足震动要求；快速反应，需要快速插拔，一次电缆和二次控制系统；全球应用，50/60Hz，转换开关选择，配备具有关合能力的图5 车载发电机真空断路器开关柜单线图真空断路器体积小，重量轻，用于小型发电机的出口保护可以灵活配置，现有发电机真空断路器的最大额定电流可达6700A，开断电流75kA，可用于最大到170MW的发电机；随着真空开断技术的不断进步，开断电流越来越大的真空断路器将研发出来，从而可以进一步发挥发电机真空开关柜的安全性、环保性、灵活性等特点，可广泛应用于清洁能源、调峰电站等小型燃气发电机、水轮发电机设备中；如车载燃气发电具有灵活性、快速性，从运输到供电前后仅需两周时图6 车载发电机真空断路器开关柜布置示意图间，而搭建一座传统发电站并投运则需要三到六个月，对于救急抢险、灾后重建等临时供电保证起到重要作用。
真空断路器国家标准
真空断路器国家标准真空断路器是一种用于电力系统中的高压开关设备，它具有快速断开和接通电路的能力，能够有效地保护电力系统的安全运行。
为了规范真空断路器的设计、制造和使用，我国制定了一系列的国家标准，以确保真空断路器的质量和性能符合要求，同时也为行业提供了统一的技术规范。
首先，真空断路器国家标准对其基本参数和性能进行了详细的规定。
其中包括额定电压、额定电流、额定短路开断电流等基本参数的确定，以及断路器的开断能力、闭合能力、电气寿命等性能指标的要求。
这些规定旨在确保真空断路器在实际运行中能够稳定可靠地工作，同时也为用户提供了选型和使用的参考依据。
其次，真空断路器国家标准还对其结构和设计进行了规范。
包括断路器的机械结构、绝缘结构、操作机构等方面的设计要求，以及对断路器的外观、尺寸、安装方式等进行了详细的规定。
这些规定不仅有助于制造厂家设计和生产出符合要求的产品，也为用户提供了安装和维护的指导。
另外，真空断路器国家标准还对其试验方法和试验要求进行了规定。
包括对断路器进行的类型试验、生产检验、工程验收试验等内容，以及试验过程中的测试项目、测试方法、测试条件等方面的要求。
这些规定的制定有助于对断路器的质量进行有效的监督和检验，确保产品符合标准要求。
此外，真空断路器国家标准还对其使用和维护进行了规范。
包括对断路器的操作、维护、保养等方面的要求，以及对断路器的故障处理、安全操作规程等内容进行了详细的规定。
这些规定的制定有助于用户正确、安全地使用和维护断路器，延长其使用寿命，确保电力系统的安全运行。
总的来说，真空断路器国家标准的制定对于推动我国真空断路器行业的发展具有重要意义。
它不仅规范了产品的设计、制造、使用和维护，也提高了产品的质量和性能，为电力系统的安全运行提供了可靠的保障。
同时，国家标准的制定也为行业提供了统一的技术规范，促进了技术的交流和合作，推动了行业的健康发展。
综上所述，真空断路器国家标准的制定是我国电力行业发展的必然要求，它不仅有助于规范产品的设计和制造，也为用户提供了安全可靠的产品和技术支持。
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1 发电机出口保护断路器
发电机出口保护断路器位置
电力网示意图
发电机单线布置图
发电机出口保护断路器在电力网中的位置 东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
2 真空发电机出口保护断路器
真 空 发 电 机 出 口 保 护 断 路 器 的 历 史 及 现 状
真空发电机断路器出现于1991年，是由西门子首先推出的，其典型产品为8BK41型7.2～ 17.5kV /4000～12000A/40～80kA并联型真空发电机断路器。
不 同 点 之 三 ： 瞬 态 回 复 电 压
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4 东芝白云发电机出口保护断路器用真空开关管
TD-12/6300-80
额定电压：12kV 额定工频耐压：50kV 额定电流：6300A 额定短路开断电流：80kA 额定短路开断电流开断次数：5次 直流分量（T100a）：75% 机械寿命：4000次 大容量、开断性能强的发电机出口保护产品， 按GB/T14824-2008《高压交流发电机断路器》标准通过 全套型式试验。适用于大容量变电所和小型发电机组的 出口保护。
从固有瞬态恢复电压方面看，因为发电机断路器的瞬态恢复电压由发电机 和升压变压器参数决定，而不是由系统决定，所以其瞬态恢复电压上升率取决 于发电机和变压器的容量等级，等级越高，瞬态恢复电压上升率值越大。 如对于12Kv/40kA等级，输配电断路器的瞬态恢复电压上升率为0.34kV/μS， 而发电机断路器的瞬态恢复电压上升率却达到了4 kV/μS，这就要求发电机断 路器必须具有很高的介质恢复速度。
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TBV技术培训讲义
发电机出口保护用真空断路器及真空开关管
常玉斌 东芝白云真空开关管（锦州）有限公司2 Nhomakorabea13年6月
1 发电机出口保护断路器
发 电 机 出 口 保 护 的 重 要 性
我国水电和核电机组约占总装机容量的1/3，水电启动频繁，核电要确 保用电的可靠性，因而在水电、核电包括新建的火力发电，在发电机和升压 变压器之间都装有发电机出口保护断路器。尤其是在大容量以及安全性要求 较高的机组中安装发电机断路器已渐成趋势。 发电机出口电压不高，但短路电流很大，一旦发生短路，对发电机、主变 压器及系统造成的危害极大，所以发电机出口保护用断路器要求具有非常高 的可靠性，因而发电机断路器在整个电力高压断路器中是价格最为昂贵的一 种。 但在同等容量下，与其它灭弧介质的断路器相比，真空断路器的成本要低 很多，因而真空型发电机断路器以其可靠性高、价格低廉、结构简单、维护 容易、体积小、机械寿命高而占有很大优势。
我国目前已能批量生产保护中小型发电机的真空断路器，较大容量的最高额定电流达到 6300A，短路开断电流达到80kA。
北京北开电气股份有限公司和锦州华光电力电子（集团）公司（现东芝白云）共同研制的 发电机出口保护用12kV/6300A/80kA真空断路器（真空开关管）于2003年在西安实验站通过全套 型式试验并批量生产。
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4 东芝白云发电机出口保护断路器用真空开关管
发电机出口保护用真空开关管
TD-12/3150-40UHF TGD-12/3150-40UH3（固封极柱型号）
额定电压：12kV 额定工频耐压：50kV 额定电流：3150A 额定短路开断电流：40kA 额定短路开断电流开断次数：5次 直流分量（T100a）：78% 机械寿命：10000次 固封极柱用开关管，专为发电机出口保护断路器开发， 满足GB/T14824-2008《高压交流发电机断路器》标准要求， 通过全套型式试验，直流分量达78%。 适用于大容量变电所 和小型发电机组的出口保护。
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3 发电机出口保护断路器的特殊性
发电机出口保护用断路器由于安装位置和保护对象的不同，与 输配电系统中的断路器性比，虽然某些方面，如机械特性、密封要 求等相同，但在许多方面要满足特殊要求，因而在关键指标上要更 为苛刻，对真空开关管的制造也就提出了更高的要求。 从GB/T14824-2008《高压交流发电机断路器》和GB1984-2003 《高压交流断路器》两个标准的比较来看，主要有以下几个方面的 不同。
发电机单线布置图
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3 发电机出口保护断路器的特殊性
发电机断路器有开断非对称短路电流的要求，其直流分量时间常数达150ms。如 对于固有分闸时间为30ms的断路器，直流分量高达78%（而相同的分闸时间下，输配 电用断路器的直流分量仅为40%），开断这样大的直流分量对于额定短路电流本来就 很大的发电机断路器无疑是十分严酷的要求。
2008年北京北开电气与陕西宝光在西安完成了18kV/6300A/63kA真空开关（真空开关管）型 式试验。
2009年，西高院与振华宇光研发了15kV/6300A/80kA的真空发电机开关（真空开关管）。 2013年北开电气与东芝白云联合开发了12kV/3150A/40kA固封极柱发电机出口保护真空断路 器（真空开关管），在西高院试验站通过全套型式试验并批量生产。
不 同 点 之 一 ： 开 断 性 能
直流分量对应值：最小分闸时间加上额定频率的半个周波（10ms）
常规断路器
发电机断路器
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3 发电机出口保护断路器的特殊性
不 同 点 之 二 ： 关 合 性 能
从关合性能看，GB1984标准规定，高压交流断路器关合电流（峰值）和峰值耐受 电流与额定短路开断电流（有效值）间的关系是2.5倍，而GB/T14824标准规定值是 2.74倍（国外有些产品此值高达3倍，如ABB的HEC发电机断路器）。 如40kA断路器，如果按GB1984的标准，其关合电流和峰值耐受电流为100kA，而按 发电机断路器GB/T14824标准，则为110kA。