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發電機出口真空斷路器的選型(一)

  【摘要】本文通過對發電機斷路器的特點和技術參數進行分析,闡述了發電機斷路器選型原則和西門子這一型號真空斷路器的特點,符合我司選型的要求。 
  【關鍵詞】真空斷路器;電流;電壓 
  一、發電機斷路器的特點及主要技術參數 
  1.1選擇斷路器的要求 
  由于發電機的電感值較系統相對要大,作為保護發電機的斷路器在切斷回路故障電流的瞬間所承受的直流分量和衰減時間常數均要大得多。若系統在斷路器上方發生短路故障,來自發電機側的短路電流由于具有較高的直流分量,可能會產生較長(100ms甚至更長)的延時電流零點,所以發電機斷路器的要求也應盡快迫使短路電流技術性能過零,否則,長時間短路電流可能會導致發電機或變壓器損壞。因此對發電機斷路器技術參數和性能要求更加嚴格。 
  1.2發電機斷路器主要技術參數及要求 
  1)開斷非對稱短路電流的能力。因發電機源在短路時會產生直流電流和交流電流,直流電流具有較高分量,并且交流電流衰減比直流電流衰減的快,故會出現延時電流零點。在一些情況下,發電機源會非常高的非對稱短路電流,是因為在發電機回路故障中,初始值和周期分量的初始值相互抵消的直流分量。IEEE Std C37.013和GB14824標準對發電機斷路器的非對稱開斷性能作了明確的規定,要求發電機斷路器開斷發電機源短路電流的能力滿足非對稱度110%的要求。 
  2)回路時間常數、瞬態恢復電壓、失步開斷電流和關合電流。發電機回路時間常數包括:發電機次瞬態時間常Td〞、瞬態時間常數Td'和非周期分量時間常數Ta,它們均與發電機轉子阻尼繞組的參數和結構有關。若發電機出口短路,由系統源供給短路電流,則要求瞬態恢復電壓(TRV)的上升率為3.5kV/μs;若發電機出口短路,由發電機提供短路電流,則要求TRV的上升率為1.4kV/μs。發電機斷路器還有失步開斷要求,特別是在并網操作,出現兩個電源相角差180°的反相開斷時,首開相斷口的瞬態恢復電壓值會很高。另外發電機斷路器額定短路關合電流(峰值)和額定動穩定電流均為額定短路開斷電流的2.74倍,發電機額定失步開斷電流值為額定短路開斷電流的50%。由于發電機斷路器是利用其絕緣的介質和滅弧性能來關合和開斷電路,因此其回路應具有很高的耐壓水平,并能承受較高的恢復電壓而不致擊穿。 
  3)由于發電機在使用峰值時使用比較平繁,因此斷路器在機械操作使用壽命要求也比較高。 
  4)超過正常工作電壓的影響。在發電機出口處采用真空斷路器,由于真空滅弧的特性,在開斷過程中如發生截流現象,由此會產生截流過電壓,這與斷路器的結構和系統配置有關,但也有一定的隨機性,所以對于水力發電機是昂貴的,在發電機斷路器保護電路,電壓保護裝置應該安裝。 
  二、發電機斷路器的選型原則 
  在選擇發電機真空斷路器產品時,一定要符合發電站設計使用的要求,選擇的基本要求是: 
  1) 一定要滿足發電機系統的額定電壓、額定電流,額定短路開斷電流和直流分量的要求。 
  2) 需要考慮回路時間、失步開斷電流、瞬態恢復電壓上升率等是否符合設計規定,滿足設計要求。并擇優選擇。 
  3) 斷路器的截流值水平也是我們在選型時需要考慮問題。 
  4)考慮斷路器的機械性能、機電壽命,以及維護等方面的因素。 



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