发电机出口保护真空断路器及真空开关管
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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
2013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。
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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。
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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
来自百度文库
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。
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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。
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。
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。
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。
不 同 点 之 三 ： 瞬 态 回 复 电 压
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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。
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
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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。
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
2013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。
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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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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
来自百度文库
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。
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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。
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。
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。
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。
不 同 点 之 三 ： 瞬 态 回 复 电 压
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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。
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
东芝白云真空开关管（锦州）有限公司
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。