真空断路器在中小型水电站的应用.docx

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1、真空断路器在中小型水电站的应用 shixi 导语：阐述了真空断路器用在中小型水电站发电机出口的可行性，同时也指出不容无视的过电压现象和直流分量开断才能问题。 摘要：阐述了真空断路器用在中小型水电站发电机出口的可行性，同时也指出不容无视的过电压现象和直流分量开断才能问题。通过对过电压现象产活力理和发电机出口短路电流延时过零点现象的分析，归纳总结了目前在电站设计中常用的解决方法。 关键词：中小型水电站；真空断路器；过电压；短路电流直流分量 扩大单元接线是中小型水电站较常采用的主接线形式，要求在发电机出口必须装设断路器GCB。因此在很多中小型水电站设计中都涉及到在发电机出口装设断路器的问题，局部老电

2、站改造中也涉及增设GCB或者对原有少油GCB进展设备更新。那么，怎样在设计中公道选用GCB就成为设计人员经常遇见的问题。本文通过对真空断路器用做GCB时出现的现象进展分析，提出了相应的解决方法。 2真空断路器用在中小型水电站中的可行性 自20世纪70年代起，真空断路器的应用越来越广泛，结合中小型水电站的详细特点，真空断路器的优点如下： 1水电站大多在系统中担任调峰、调频或者事故容量备用的任务，机组开停机频繁。真空断路器机械寿命长，能知足实际需要。 2真空断路器体积孝构造简单且具有良好的密封性、无污染、易维护，因此可节省大量运行维护费用。 3真空断路器用做GCB出现的主要问题 由于GCB的开断条

3、件比普通配电型断路器的开断条件要苛刻的多，IEC、IEEE及我国部标都为GCB制订了相应的标准和技术条件。从技术性能上分析，真空断路器用做GCB主要存在两个方面的问题。 1操纵过电压：其主要形式是重燃过电压。由于开关屡次开合操纵，存在能量重新分配而导致的可能在某些设备上出现过电压。过电压的上下与电弧重燃和熄灭的时刻有着亲密的关系。真空开关触头刚分开的瞬间，假设电弧电流恰好在过零点，那么电弧熄灭，但此时触头开距小，故上升较快的恢复电压将使间隙击穿而重燃，产生高频电流，假如高频电流幅值大于工频电流瞬时值，又会出现出现高频电流过零点，而真空断路用具有切断高频电流的才能，于是真空开关再次灭唬如此反复，

4、在屡次电弧重燃经过中断路器触头间的恢复强度在增长，同时，重燃过电压的幅值也在增长，形成“电压晋级，产生4倍以上的过电压，最终对电机主绝缘和匝间绝缘产生较严重的危害。 2支流分量开断才能问题：如文献1所述，发电机提供的短路电流具有较高的直流分量，可能产生较长的延时电流零点，这就要求GCB具有强迫短路电流尽快过零的技术性能。直流分量的衰减取决于非周期分量时间常数Ta。通常情况下，发电机短路电流的直流分量比沟通分量衰减的慢，因此可能出现延时电流零点。 4防止过电压的措施 1采用低截流值触头材料的低电涌真空断路器，可以有效降低重燃过电压幅值和概率。 2在断路器侧加装氧化锌避雷器MOA。 3在断路器侧加

5、装阻容吸收器RC吸收器。 4采用MOA和RC并联使用的方法。 对于加装MOA来限制过电压的原理及效果大家是比拟理解的，那么RC吸收装置对于抑制过电压的幅度及瞬态恢复电压的上升陡度的效果怎样呢？文献2中有关发电机出口真空断路器抑制瞬态恢复电压EMTP仿真计算结果如下： 不加RC吸收装置，瞬态恢复电压幅值493kV，断口瞬态恢复电压陡度4042kVs； 加RC吸收装置，瞬态恢复电压幅值189kV，断口瞬态恢复电压陡度0472kVs。 从试验结果可以看出，假如不采用RC吸收装置，那么断口瞬态恢复电压陡度值为4042kVs，不知足GCB开断端部短路时的系统源预期瞬态恢复电压上升率为35kVs对于发电机

6、变压器额定容量100MVA的技术要求。而采用RC吸收装置，那么瞬态恢复电压上升率降低至0472kVs。可见采用RC吸收装置抑制过电压上升陡度是行之有效的。 RC吸收装置和MOA都是为了限制过电压。避雷器仅起限制过电压幅度的作用，并不能缓解过电压上升陡度，不能在发生重燃造成过电压时保护设备，而RC吸收装置可以有效抑制过电压上升陡度、降低重燃概率。故公道的方法是：采MOA和RC吸收装置结合使用。 5解决短路电流直流分量开断才能的主要方法 1公道选择发电机短路电流直流分量衰减时间常数Ta。 真空断路器开断容量大，但发电机出口短路电流中可能包含较高比例的直流分量往往大于周期分量幅值20，并可能产生较长

7、100ms甚至更长的延时电流零点，假如断路器不具备强迫短路电流尽快过零的技术性能，那么在断路器的固有分闸时间内，短路电流仍未过零，也就是讲，在触头完全别离的一个周波内电弧电流仍然未过零，电弧不熄灭。进而由于燃弧时间过长导致电气设备受损。 支路短路电流直流分量计算公式如下：显然Ta值愈小，那么短路电流直流分量Ifzt值愈小，愈有利于断路器的开断操纵。 式1中： 其中X只与发电机本身构造参数决定，与短路的外界条件无关，而R是指整个短路回路的电阻之和。 从以上分析可见：选用适当Ta值对降低直流分量数值和抑制延时电流零点很有用。 2设计有利于减小短路容量的主接线方案。 3选用开断电流进步12两个等级的断路器。 可在按对称短路电流计算选择断路器开断电流的根底上，将开断电流值进步12个等级，进而知足真空断路器用做GCB的非对称开断要求。 6完毕语 随着真空断路器触头材料及制造工艺等的改良，真空断路器的性能较应用初期已有宏大进步，中小型水电站采用真空断路器作为发电机断路器的性能上风是显而易见的。 参考文献： 1王汉明对真空断路器用做发电机断路器的讨论C2000年电气学术沟通会论文集 2张万荣发电机出口真空断路器瞬态恢复电压的研究J高压电器，2000，4