一種并聯型的發電機出口斷路器制造技術

本發明專利技術公開了一種并聯型的發電機出口斷路器，包括載流回路以及與載流回路并聯連接的開斷回路；當發生短路故障時，載流回路快速動作形成燃弧斷口，利用斷口電弧電壓將故障電流轉移至開斷回路，并由開斷回路直接開斷故障電流或快速限流后實現故障電流的開斷。本發明專利技術中載流回路包括具有數十微歐導通阻抗的負荷開關單元，能保證90％以上系統額定電流通過該單元，減少額定工況下GCB裝置上的熱損耗；同時，載流回路具有快速動作能力，一般可選取在故障發生后2個工頻周波內分斷至滿開距；載流回路可以保證觸頭打開后載流回路具有較高的燃弧電壓，促使故障電流的快速轉移。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術公開了一種并聯型的發電機出口斷路器，包括載流回路以及與載流回路并聯連接的開斷回路；當發生短路故障時，載流回路快速動作形成燃弧斷口，利用斷口電弧電壓將故障電流轉移至開斷回路，并由開斷回路直接開斷故障電流或快速限流后實現故障電流的開斷。本專利技術中載流回路包括具有數十微歐導通阻抗的負荷開關單元，能保證90％以上系統額定電流通過該單元，減少額定工況下GCB裝置上的熱損耗；同時，載流回路具有快速動作能力，一般可選取在故障發生后2個工頻周波內分斷至滿開距；載流回路可以保證觸頭打開后載流回路具有較高的燃弧電壓，促使故障電流的快速轉移?！緦＠f明】—種并聯型的發電機出口斷路器
本專利技術屬于高壓大容量斷路器領域，具體涉及一種并聯型的發電機出口斷路器。
技術介紹
隨著用電負荷需求的增大，各類型發電機的發展趨勢是向高參數、大容量、高效率方向發展?；趶S用電可靠性以及快速切除故障等要求，越來越多的發電廠考慮裝設發電機出口斷路器(Generator Circuit Breaker-GCB),但超臨界、超超臨界火電機組以及超大型水電、核電機組出口短路電流巨大，國內外GCB產品遮斷容量不滿足要求，給發電機出口保護帶來障礙。基于高耦合度分裂電抗器實現的斷路器并聯技術可以在現有條件下成倍提高斷路器的載流能力和短路電流分斷能力。但上述并聯方案中的耦合電抗器必須長時間承擔系統的額定電流。從而對耦合電抗器的發熱量、散熱能力等有嚴格限制，從而必然造成電抗器以及斷路器整體體積大、造價高；同時，電抗器的電阻還將引入并聯型斷路器的額外運行成本。因此，基于高耦合度分裂電抗器的并聯型GCB的特點也限制了其在發電機出口保護中的應用。
技術實現思路
針對現有技術的缺陷，本專利技術提供了一種并聯型的發電機出口斷路器，目的在于提供一種大容量、超大容量發電機出口斷路器，解決了現有技術中存在的發電機出口斷路器容量不足、載流能力與開斷能力難以兼顧的難題。本專利技術提供了一種并聯型的發電機出口斷路器，包括載流回路以及與所述載流回路并聯連接的開斷回路；當發生短路故障時，所述載流回路快速動作形成燃弧斷口，利用斷口電弧電壓將故障電流轉移至所述開斷回路，并由所述開斷回路直接開斷故障電流或快速限流后實現故障電流的開斷。其中，所述開斷回路包括:反相關耦合的第一線圈和第二線圈，一端與所述第一線圈的出線端連接的第一斷路器，以及一端與所述第二線圈的出線端連接的第二斷路器；所述第一線圈的進線端和所述第二線圈的進線端連接后作為所述開斷回路的進線端；所述第一斷路器的另一端與所述第二斷路器的另一端連接后作為所述開斷回路的出線端。其中，所述第一線圈與所述第二線圈為空心電感線圈。其中，所述第一線圈與所述第二線圈的匝數比為1: k，k為大于等于I的正實數。其中，所述載流回路包括:快速開關，其一端連接至所述開斷回路的進線端，另一端連接至所述開斷回路的出線端。本專利技術在正常運行時，絕大部分系統電流通過載流回路；在發生短路故障時，載流回路快速動作形成燃弧斷口，利用斷口電弧電壓將電流轉移至開斷回路，由開斷回路直接開斷故障電流或快速限流后再實現故障電流的開斷，快速轉移了故障電流?！緦＠綀D】【附圖說明】圖1(a)為本專利技術實施例提供的并聯型GCB拓撲原理，其中HCSR兩線圈匝數比I: 1圖1(b)為本專利技術實施例提供的并聯型GCB拓撲原理，其中HCSR兩線圈匝數比I: k。圖2(a)為本專利技術實施例提供的HCSR結構原理及一種進出線方式。圖2(b)為本專利技術實施例提供的HCSR結構原理及一種進出線方式。圖3(a)原進出線方式下電壓分布示意圖。圖3(b)原進出線方式下電壓分布示意圖。【具體實施方式】為了使本專利技術的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本專利技術進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本專利技術，并不用于限定本專利技術。本專利技術的目的是要提供一種并聯型GCB裝置。裝置包括載流回路、開斷回路兩部分。正常運行時，絕大部分系統電流通過載流回路；在發生短路故障時，載流回路快速動作形成燃弧斷口，利用斷口電弧電壓將電流轉移至開斷回路，由開斷回路直接開斷故障電流或快速限流后再實現故障電流的開斷。本專利技術中載流回路為一種具有數十微歐導通阻抗的負荷開關單元，能保證90%以上系統額定電流通過該單元，減少額定工況下GCB裝置上的熱損耗；同時，載流回路應具有快速動作能力，一般可選取在故障發生后2個工頻周波內分斷至滿開距；載流回路應選擇除真空開關外的開關類型，以保證觸頭打開后載流轉移單元具有較高的燃弧電壓，促使故障電流的快速轉移。本專利技術的開斷回路在非開斷工況下僅承擔極少部分電流，在開斷工況下承擔GCB裝置全部開斷電流。開斷回路采用“基于高耦合度分裂電抗器(High Coupled SplitReactor-HCSR)的并聯型斷路器”實現。HCSR包括兩個高度反相關耦合的線圈。HCSR兩線圈的進線端連接，作為開斷回路的進線端；HCSR兩線圈出線端分別串接一臺斷路器，兩斷路器另一端連接作為開斷回路的出線端。在開斷回路兩個斷路器都處于導通狀態時，HCSR兩線圈的磁場絕大部分相互抵消，開斷回路僅表現為HCSR的雙線圈漏感抗、HCSR雙線圈電阻以及并聯斷路器的觸頭間電阻。由于上述阻抗遠大于載流回路觸頭閉合時的阻抗，因此該單元僅承擔很小一部分系統額定電流，HCSR的穩態溫升設計要求低，僅需要考慮HCSR線圈的動、熱穩定設計要求。在本專利技術實施例中，載流回路I具有較小的導通電阻，同時載流回路I應配備具備快速分斷動作能力的操動機構，并要求載流回路采用高氣壓電弧滅弧單元以保證載流單元觸頭分斷后具有較高燃弧電壓。載流回路I包括:快速開關，其一端連接至開斷回路2的進線端，另一端連接至開斷回路2的出線端。該快速開關具體可以為以SF6氣體為絕緣、滅弧介質的開關，也可以為壓縮空氣或其他氣體為絕緣、滅弧介質的開關，避免采用真空滅弧開關，以保證開關具有較高的電弧電壓；該快速開關應具有觸頭開距、操動質量相對小的特點，以保證機構能夠快速操動。本專利技術開斷回路中的HCSR為平均匝數比為1: k(k為大于等于I的正實數)的空心電感線圈。當采用1:1的匝數設計時，兩線圈可采用幾乎完全對稱的設計方式一兩線圈通過大小、相位完全相位的電流，電流產生的磁通在線圈所在區域相互抵消；當采用I: k的匝數設計時，兩線圈導體截面、通過電流大小各不相同，可設計相鄰包封線圈外形尺寸近似相同，設計其匝數比約為1: k，電流比、截面比為均約為k: 1，保證HCSR兩線圈磁通在線圈所在區域相互抵消。本專利技術開斷回路可工作于均流/限流開斷、強制限流開斷兩種方式。當開斷回路工作于均流/限流開斷模式時，HCSR兩線圈匝數比例為1:1。此時并聯斷路器可以采用一套操動機構也可以采用兩套單獨的操動機構。若并聯斷路器的滅弧室能夠在同一個電流過零點熄弧，則HCSR將保證通過兩個并聯支路的電流以1:1的比例分配，即開斷回路工作在均流工況；若并聯斷路器的滅弧室能在不同電流過零點熄弧，則一個滅弧室先過零熄弧后，HCSR僅相當于一個限流電感和電阻，選取其電感值為最大故障電流時發電機出口至短路點的短路阻抗，能保證故障電流工頻分量被限制到單個斷路器的開斷能力內，再由后開斷斷路器本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種并聯型的發電機出口斷路器，其特征在于，包括載流回路(1)以及與所述載流回路并聯連接的開斷回路(2)；當發生短路故障時，所述載流回路(1)快速動作形成燃弧斷口，利用斷口電弧電壓將故障電流轉移至所述開斷回路(2)，并由所述開斷回路(2)直接開斷故障電流或快速限流后實現故障電流的開斷。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：袁召，潘垣，何俊佳，尹小根，伍開建，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：發明
國別省市：湖北;42