发电机出口断路器结构及原理
GCB课件
• 1980年，沈阳高压开关厂引进A-Alsthom制造技术，开始研制生产 PKG2型空气断路器，1986年第1台样机在葛洲坝大江电厂正式投运 ，随后又有14台PKG2型（36 kV，11000 A，58 kA）GCB投入运行 。由于58 kA的开断电流不能满足系统的短路电流水平，现大部分已 被更换为短路开断电流为100～120 kA的SF6 GCB。 • 西安高压电器研究所研发中心正计划开发以下2个GCB新产品：①真 空发电机断路器，配弹簧操动机构，主要参数暂定为：额定电压为 12 kV，额定电流6300 A，短路开断电流80 kA。②自能式SF6发电机断 路器，配弹簧操动机构，主要参数暂定为：额定电压为24 kV，额定 电流8 000～12 000 A，短路开断电流80～100 kA。
• 国内发电厂已发生过的类似事故如：某电厂因2号炉故障停机检查， 运行人员操作2号机主变断路器跳闸时发现断路器A相拒分，在升压 站手跳未获成功后，跳母联断路器将2号机主变与系统解列，造成非 全相运行时间长达8 min，引起2号机转子烧毁。又如石洞口二厂2号 机作逆功率试验时，2号机逆功率保护动作，同时引起主变高压侧并 联的断路器三相分闸。因一台断路器未能分闸到底，造成断路器非全 相运行，导致电厂另一台运行的600 MW机组、电网4条500 kV线路 、3条220 kV线路、黄渡变的一台500 kV变压器及一台220 kV变压器 先后跳闸。 • 从这些案例可以看出，事故原因是因为高压断路器本体、操作机构、 控制回路故障和运行人员处理不当等所引发的重大事故。发电机和变 压器的损坏，不仅会使整个系统的安全性和稳定性受到严重影响，而 且将造成巨大的经济损失。如果装设GCB完全能够减少事故的发生 ，GCB可在50～60 ms内把机组与故障点分开大大缩短事故时间，从 而有效地保护机组，保证电力系统的长期稳定运行，所以采用GCB 将提高系统运行的安全性和稳定性。
GCB发电机出口断路器
风 机 系 统 故 障 报警复位
试灯按钮
电容器
电容器会在开断操作期 间抑制暂态恢复电压。
二、投入前检查
1、控制电源、动力电源、加热器电源送上 控制电源取自直流110V A、B段各一个 动力电源取自汽机MCC B段 加热器电源取自汽机MCC B段
四、无法合闸
• 1、检查有无闭锁信号并查明原因（气压低？） • 2、 检查控制或合闸回路是否正常，如控制、合闸电源回
路跳闸，立即恢复供电 • 3、检查储能情况
五、无法分闸
原因
• 控制回路断线； • 弹簧储能不足； • 控制、跳闸回路或与跳闸有关的继电器线圈、跳闸线圈断线或烧损； • 开关机构卡住，传动部分销子脱落，机构失灵等；
液压弹簧操作机构利用 蓄积的能量在 10 微秒 内操作灭弧室。
弹簧产生的弹力作用在 高压油缸上，将机械能 转化为液压能。
进行分合闸操作时，通 过快速切换阀将液压能 转换为操作活塞的动作。 然后，再由工作活塞控 制发电机断路器的操作 连杆。
弹簧行程观察窗
油位指示
断路器位置指示
隔离开关、接地刀闸及DRM驱动机构
如果某个风机系统发生功能故 障，将自动切换到冗余风机系 统，以保持运转过程中的持续 稳定通风。
控制柜
状态指示按钮， 就地状态下可 以对开关进行 操作
断路器动作次数
油泵动作次数
报警信息
远 方 就 地 切 换
1、SF6密度低 2、SF6压力低闭锁 3、闭锁合闸 4、闭锁分闸 5、油泵长时间运行。存在漏油或油泵缺陷 6、直流电源故障 7、油泵电机电源故障 8、交流电源故障 9、相序错误 10、隔刀地刀空开跳闸。可能是因为驱动机构 电机过载
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。
发电机出口断路器结构和原理
一、发电机出口断路器概述及主要性能参数1、设备概述发电机组的出口断路器是由瑞士ABB有限责任公司生产的型号为HEC8型SF6气体绝缘的金属封闭开关.发电机出口断路器主要由断路器本体、隔离开关、接地开关、避雷器、电压互感器、电容器和汇控柜组成。
汇控柜由上下两层组成.上层主要有操作面板、二次接线端子、二次回路、小空气开关、继电器和保险等.下层有断路器、隔离开关、接地开关的操作机构及电气联锁装置。
. .装有发电机出口断路器的机组的主要优点就是当发电机故障时.发电机出口断路器可以断开与主变的电的联系.同时厂用电可以通过主变倒入.使机组厂电的输入方式更加灵活可靠.从而提高了机组其它设备安全性。
. .. .HEC8出口断路器利用自压气原理来灭弧.即灭弧气流所需能量是从电弧本身取得的。
电弧的产生所释放的能量导致压力室很快和很大的升压和升温。
从电弧来的对流和辐射热量在弧接点系统和压器活塞之间的“加热容积”中引起一个突然的升压（图1）。
热气体正是从这里喷射出来.而在交流电通过零位后即将电弧熄灭。
. .. .图1电弧内部的磁场收缩效应也促进了压力升高.这表现为作用在电弧路径的中心方向的一股力量。
这个电流产生的磁力反过来又引起电弧的一股强大轴向气流.基本上是一个向外喷射的等离子体流.有一部分分流到加热容积中去（图2）。
切断过程中非常大的电流在流动时.压力升高可能性很大。
用一个专用的安全阀来释放压力可以避免机械损伤。
. .. .图2三、出口断路器结构1、下图显示出口断路器正面图.上部分为出口断路器就地控制柜；下半部分自远端开始依次是接地刀闸Q81控制头、断路器Q0控制头、接地刀闸Q82控制头、隔离刀闸Q9控制头。
. .. .2、下图显示出口断路器散热风扇。
散热风扇分A、B两列布置.运行中保证每相至少有一台风扇运行。
. .. .3、下图显示出口断路器本体罩、隔离刀闸位置观察镜、断路器位置观察镜：通过观察镜可以看到隔离刀闸断口.确认隔离刀闸是否合闸良好或者是否彻底断开。
发电机出口断路器系统GCB结构及其操作要求
10
GCB控制柜 操作模式切换： 1、将联锁钥匙插入信号盘上的钥匙开关中； 2、将钥匙转动至LOCAL（就地）或者REMOTE（远方）位
置。
11
GCB操作要求——DRM驱动机 构 2.2 DRM驱动机构 根据DRM驱动机构的功能，表示特定开关名称的符号将 采用不同的标识与指示标记。
17
GCB操作要求——远方操作模式下启动电动操作 5、远方操作模式下启动电动操作
（1）手动操作完成后恢复REMOTE（远方）操作模式 （2）拔出操作钥匙，无法进行手柄操作 （3）关闭操作屏并将其锁定 （4）在控制柜上，确保联锁钥匙设置在REMOTE（远方）操作 模式 （5）关闭控制柜并将其锁定 （6）交还钥匙，并妥善保管
12
GCB操作要求——隔离开关手动操作前注意事 项 2.3 隔离开关手动操作前注意事项： 1、确保隔离不载流； 2、确保发电机断路器断开； 3、确保发电机隔离或停机； 4、确保变压器隔离或接地； 5、确保离相封闭母线导体接地；
13
GCB操作要求——操作步骤 2.4 GCB手动操作步骤 1、收集钥匙并妥善保管
16
GCB操作要求——驱动机构锁定在断开位置
4、将驱动机构锁定在断开位置 拔出断开位置的锁定钥匙后，驱动机构的手柄操作与电动 操作均被闭锁。 （1）确保连接的开关元件断开，其位置指示显示符号O （2）在控制柜上，确保联锁钥匙设置在LOCAL（就地）操 作模式 （3）拔出断开位置的钥匙，操作机构即锁定在断开位置， 无法进行手动或电动操作。 将驱动机构锁定在合闸位置操作与此类似，只需确保在对 应的位置上更改相应的钥匙。
2
GCB结构——断路器
型式：户内型、金属封闭、SF6气体灭弧、卧式、三相机械
风力发电机出口断路器结构及原理讲诉
风力发电机出口断路器结构及原理讲诉1. 引言风力发电机是一种常见的可再生能源设备，它将风能转化为电能。
而在风力发电机的输出端，通常需要安装一个出口断路器来保护电网和风力发电机自身。
本文将介绍风力发电机出口断路器的结构及其工作原理。
2. 结构风力发电机出口断路器由以下几个主要组件构成：2.1 断路器主体断路器主体是出口断路器的核心组件，通常由金属外壳、电磁铁、触头等部分组成。
断路器主体具有承受高电流的能力，并且能够迅速中断电路。
2.2 控制装置出口断路器需要一个控制装置来监测电网和风力发电机的状态，并在必要时触发断路器的动作。
控制装置通常由传感器、电控单元和触发装置组成。
2.3 过电压保护装置过电压保护装置用于检测并保护电网和风力发电机免受过高电压的损害。
当电网或发电机出现过电压情况时，该装置会触发断路器的动作，将电路切断。
2.4 故障指示器故障指示器用于显示断路器的状态信息，例如断开或闭合状态。
这可以帮助操作员及时发现并处理断路器相关的故障。
3. 工作原理风力发电机出口断路器的工作原理如下：1. 控制装置不断监测电网和发电机的电流、电压等参数。
2. 当电流或电压超过设定的阈值时，控制装置会向触发装置发送信号，触发断路器的动作。
3. 断路器主体迅速中断电路，切断电网和风力发电机之间的连接。
4. 如果出现过电压情况，过电压保护装置将触发断路器的动作，同样切断电路。
5. 故障指示器会显示断路器的状态，以便操作员及时处理问题。
4. 结论风力发电机出口断路器在保护电网和风力发电机方面起着重要作用。
通过控制装置的监测和触发动作，断路器能够及时切断电路，保护电力设备免受损坏。
了解出口断路器的结构和工作原理对于运维人员和技术人员来说都是很重要的。
以上是对风力发电机出口断路器结构及原理的简要介绍。
希望本文能为读者提供一些有用的信息。
1000MW机组装设发电机出口断路器(GCB)技术分析
1000MW机组装设发电机出口断路器（GCB）技术分析1.发电厂装设GCB的优越性1.1 有效提高发变组保护可靠性及选择性1000MW机组500kV系统出线大多数为312主接线，由于线路要求断路器具备单相重合闸的功能，其操作执行机构不能用三相联动机构，只能采用分相操作机构，此操作机构在合闸或重合闸时都可能存在非同期合闸甚至非全相运行的情况，此时产生的负序电流在发电机转子感应出工频电流，由于发电机转子承受负序磁场的能力非常有限，容易损坏。
发电机出口断路器GCB在这方面具有很大的优势，执行机构为三相联动操作机构，三相同期性高，有效避免非同期合闸的发生，而且GCB比500kV开关具有更好的快速动作特性，能够更好的保障发电机组安全。
当主变压器或高厂变出现匝间短路或者相间短路时，其故障严重程度随着故障持续时间增加，变压器内部充满变压器油用于冷却和隔绝绕组，随着故障持续时间越长，油被电弧电解产生的气体越多，对变压器造成的损害越严重。
主变压器与发电机未配置GCB，当主变压器或高厂变出现故障时，发变组保护只能跳开主变高压侧两侧开关，并无法迅速隔离主变低压侧的电源，发电机在停机灭磁过程到完全停止运行需要几秒的时间，在此期间发电机仍对变压器供电，变压器内部压力继续上升，将导致故障更加严重，甚至造成变压器爆炸起火，威胁设备及人身安全。
当机组配置GCB后，变压器故障切除隔离时间迅速减少，GCB将在60ms内跳开，同时主变高压侧两侧开关跳开，能够迅速隔离故障变压器高低压两侧的电源，显著缩短了故障持续的时间，防止事故进一步恶化。
当发电机发生内部故障或由于汽轮机打闸及锅炉MFT导致发电机解列时，配置GCB的机组在事故处理上更为简化和高效，保护跳开GCB，主变压器可以保持运行，有效减少故障范围。
若500kV主接线处于合环状态，该故障不会导致系统解环，有效保障电网系统运行可靠性。
另外，装设GCB可以简化事故处理的操作流程，减少了厂用电切换的操作环节，有效避免厂用电切换失败等扩大事故范围的情况出现，机组安全可靠性更高。
一种直流灭磁开关联跳发电机出口断路器的电路的制作方法
一种直流灭磁开关联跳发电机出口断路器的电路的制作方法1.引言概述部分介绍了文章的主题和背景情况，以及对整篇文章的简要描述。
以下为文章1.1 概述部分的内容示例：引言概述本文旨在介绍一种直流灭磁开关联跳发电机出口断路器的电路的制作方法。
随着电力系统的快速发展和需求不断增长，发电机出口断路器的可靠性和安全性显得尤为重要。
现有的断路器存在一些问题，包括功耗高、体积大以及不足以满足高压大电流的需求。
为了解决这些问题，我们提出了一种新的电路设计，采用了直流灭磁开关联跳技术。
这种电路具有功耗低、体积小的优点，并且能够有效地保护电力系统，防止发生故障。
通过本文的研究，我们对该电路的设计原理和制作方法进行了详细叙述，并进行了实验验证。
文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
首先，引言部分对文章的主题进行了简要介绍，阐述了研究的目的和意义。
其次，正文部分包括了背景介绍和设计原理两个小节。
在背景介绍中，我们将详细说明发电机出口断路器的现状和存在的问题。
接着，设计原理部分将介绍我们提出的直流灭磁开关联跳电路的原理和独特之处。
最后，结论部分将对实验结果进行分析，并综合总结制作方法的重要性和可行性。
目的本文旨在介绍一种新的发电机出口断路器电路的制作方法，该电路通过采用直流灭磁开关联跳技术，具有功耗低、体积小等优点，能够有效地保护电力系统。
通过本文的研究，我们希望能够为电力系统的安全运行提供一种新的解决方案，并为相关领域的研究者和工程师提供参考。
1.2文章结构文章结构:本文主要通过引言、正文和结论三个部分来阐述一种直流灭磁开关联跳发电机出口断路器的电路的制作方法。
下面将对每个部分的内容进行详细介绍。
1. 引言部分主要包括概述、文章结构和目的三个小节。
概述部分介绍了直流灭磁开关联跳发电机出口断路器在电路设计中的重要性和应用背景，以及该技术的研究现状。
文章结构部分简要说明了本文的结构安排，以帮助读者更好地理解文章的内容和思路。
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7
额定峰值耐受电流kA
521
接地开关
1
额定电压
30
2
额定频率
50
3
额定雷电冲击耐受电压（1.2/50） kV（峰值）
150
4
1分钟工频耐受电压kV（有效值）
80
避雷器
1
额定电压kV
36
序号
项目
技术参数
2
持续运行电压kV
36
3
标称放电电流峰值kV
20
4
雷电冲击电流（8 / 20卩s,3kA）下的残压kV
、发电机出口断路器概述及主要性能参数
1、设备概述
发电机组的出口断路器是由瑞士ABB有限责任公司生产的型号为HEC8型SF6气体绝缘的金属封闭开关，发电机出口断路器主要由断路器本体、隔离开关、 接 地开关、避雷器、电压互感器、电容器和汇控柜组成。
汇控柜由上下两层组成，上层主要有操作面板、二次接线端子、二次回路、
b.操作冲击电压（kV峰值）:
150
c. 1min相-相工频耐受电压（kV有效值）：
88
3
断口间的绝缘水平
序号
项目
技术参数
雷电冲击全波（kV峰值）：
175
操作冲击电压（kV峰值）：
175
工频耐受电压（kV有效值）：
88
4.
连续额定电流：
40oC时不小于A（有效值）
28000
40°C连续额定电流时的最大温升（K）:
小空气开关、继电器和保险等，下层有断路器、隔离开关、接地开关的操作机构
及电气联锁装置
装有发电机出口断路器的机组的主要优点就是当发电机故障时， 发电机出口 断路器可以断开与主变的电的联系， 同时厂用电可以通过主变倒入，使机组厂电 的输入方式更加灵活可靠，从而提高了机组其它设备安全性。
2、主要性能参数
序号
114.9
电容器
1
额定电压kV
30
2
持续运行电压kV
27
3
电容量（发电机侧/变压器侧）
130/26OnF
4
寿命
20年
二、出口断路器原理
HEC8
最新范本，供参考！
<65
5
电气持续寿命：
50%额定电流时
2300
1°°%额定电流时
600
50%额定短路切断电流时
>5
序号
项目
技术参数
100%额定短路切断电流时
5
6
机械持续寿命
不经常操作
10000
经常操作
10000
7
设备寿命
50年
8
水平加速度g
0.25
垂直加速度g
0.125
安全系数
>1.67
隔离开关
1
额定电压（kV）30
项目技术参数
断路器
1.
额定值：
a.额定频率（HБайду номын сангаас）:
50
序号
项目
技术参数
b.额定电压（kV）：
30
d.额定开断电流（kA）：
160
e.额定短路切断电流（kA）：
160
f.额定短时耐受电流（kA）:
190
g.额定电压时的额定短路通过电流峰值（kA）
521
2.
绝缘水平
a.雷电冲击全波（kV峰值）:
150
序号
项目
技术参数
2
额定频率（Hz）
50
3
额定雷电冲击耐受电压（1.2/50） kV（峰值）
150
相对地
150
相间
175
开接点间
175
4
1分钟工频耐受电压kV（有效值）
80
相对地
80
相间
88
开接点间
88
辅助和控制回路
2000
序号
项目
技术参数
5
连续额定电流A（有效值）
28000
6
额定短时耐受电流kA（有效值）