通常,人們習(xí)慣地對單機容量100MVA及以下的發(fā)電機組稱為中小型發(fā)電機。鑒于我國能源綜合利用開發(fā)的基本國策,自西部大開發(fā)以來,特別在西南地區(qū),中小型水力發(fā)電機組建設(shè)拔地而起,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也已具備了一定的規(guī)模,隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展,對于中小型水力發(fā)電機保護斷路器的設(shè)計選型,改變以往使用通用型斷路器為發(fā)電機型斷路器的傳統(tǒng),已是大勢所趨。
1>發(fā)電機型斷路器與通用型斷路器的技術(shù)性能比較
發(fā)電機型斷路器與通用型斷路器在機械特性、絕緣特性和電氣特性的表述方式上基本相同。
如對短路開斷電流均以交流分量有效值和直流分量百分數(shù)(DC%)表示;絕緣性能均以工頻和雷電沖擊耐壓水平考核;機械特性考核項目等也基本相同。
發(fā)電機型斷路器與通用型斷路器的不同之處,是前者對某些技術(shù)性能的技術(shù)參數(shù)要求要苛刻得多。因為發(fā)電機的電感值較系統(tǒng)相對要大,作為保護斷路器在瞬間所承受的直流分量和衰減時間常數(shù)均大得多。GB/T14824-1993中規(guī)定:在斷路器分閘時間加0.01s時,直流分量(DC%)約為68%,衰減時間常數(shù)為60ms,顯然較通用型斷路器的直流分量DC%≤20%和衰減時間常數(shù)45ms要大;同時,額定短路關(guān)合電流也不相同,發(fā)電機型斷路器因為直流分量較大,額定短路關(guān)合電流(峰值)為額定短路電流的2.74倍,而通用型斷路器此值僅為2.5倍;在表述方式上,發(fā)電機型斷路器的銘牌除標有額定短路電流值外,同時還注明有直流分量(DC%)值,而通用型斷路器則僅標有額定短路電流值。
通過比較可以看出,發(fā)電機型斷路器較通用型斷路器開斷、關(guān)合條件均要苛刻,型式試驗的考核也相對嚴格得多。
2>發(fā)電機型斷路器的主要型式試驗考核內(nèi)容
依據(jù)當前國際通用的ANSI/IEEEC37-013"以對稱電流為基礎(chǔ)的交流高壓發(fā)電機斷路器標準"規(guī)定,對發(fā)電型斷路器型式試驗考核內(nèi)容主要是:系統(tǒng)源短路的開斷與關(guān)合、發(fā)電機源短路開斷和失步開斷與關(guān)合。其它的型式試驗考核與通用型斷路器內(nèi)容基本相同。
。1)系統(tǒng)源短路的開斷與關(guān)合試驗。發(fā)電機型斷路器是在非自動重合閘操作順序下進行。直流分量分DC%<20%及DC%>20%兩種條件;瞬態(tài)恢復(fù)電壓(峰值)為1.7倍發(fā)電機最高工作電壓;瞬態(tài)恢復(fù)電壓的上升率為3.5kV/μs;關(guān)合試驗按2.74倍額定短路電流(峰值)合并進行的。國外西屋和西門子公司在進行此項試驗時,直流分量(DC%)均按75%額定短路電流考核。
通用型斷路器一般都是在自動重合閘操作順序下進行的。直流分量(DC%)<20%;瞬態(tài)恢復(fù)電壓(峰值)為1.71倍額定工作電壓;瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率為0.34kV/μs;關(guān)合試驗是按2.5倍額定短路電流(峰值)與對稱開斷試驗合并進行。當斷路器的分閘時間≥60ms時,則不必進行非對稱開斷試驗。
上述兩種類型斷路器的試驗考核,均相當于三相試驗時首開相或者單相試驗時的條件。相比之下,即便是開斷電流的數(shù)值相同,而發(fā)電機型斷路器則是在高直流分量和瞬態(tài)恢復(fù)電壓下進行開斷,開斷條件較通用型斷路器苛刻得多。
。2)發(fā)電機源短路的開斷試驗。
發(fā)電機源短路的開斷試驗條件則更為苛刻,該試驗具有更高的直流分量。按照ANSI/IEEEC37-013標準規(guī)定:此值為DC%=130%。對于這一試驗考核,通用型斷路器則是無法勝任的。
(3)失步開斷與關(guān)合試驗。
發(fā)電機型斷路器失步開斷與關(guān)合試驗是在合、分條件下進行的。外施電壓和首相開斷工頻恢復(fù)電壓為1.22倍發(fā)電機最高電壓;開斷電流為50%的交流分量有效值;直流分量(DC%)分<20%和≥50%兩種條件;瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值為2.5倍發(fā)電機最高電壓;瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率為3.3kV/μs;關(guān)合試驗按2.5倍對稱開斷電流交流分量值(峰值)與開斷試驗合并進行;國外西屋公司在進行此項試驗時的直流分量(DC%)為80%;西門子公司為120%。
通用型斷路器的合、分失步開斷與關(guān)合試驗,外施電壓和首相開斷工頻恢復(fù)電壓為1.44倍系統(tǒng)最高電壓;開斷電流為25%的交流分量有效值;直流分量(DC%)<20%;瞬態(tài)恢復(fù)電壓峰值為2.55倍額定工作電壓;瞬態(tài)恢復(fù)電壓上升率為0.26kV/μs;而對關(guān)合電流不作規(guī)定。
[$page] 我國國家標準GB1984規(guī)定:失步開斷僅適用于聯(lián)絡(luò)斷路器,對于通用型斷路器在10kV系統(tǒng)應(yīng)用時,則不必進行失步開斷與關(guān)合此項試驗。該標準已被修訂,目前正在待批。相對比較,發(fā)電機型斷路器對失步開斷與關(guān)合試驗不僅要做,而且直流分量和瞬態(tài)恢復(fù)電壓值要大得多,這是通用型斷路器不可能替代的。
3>發(fā)電機型斷路器開發(fā)研究過程
在發(fā)電機型斷路器未進行開發(fā)研究之前,由于沒有專門的發(fā)電機保護斷路器,設(shè)計選型只能是選擇額