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1、 - 1 - 发电机出口真空断路器的选型发电机出口真空断路器的选型 近几年来近几年来, 真空断路器在中压输配电领域得到了飞速发展真空断路器在中压输配电领域得到了飞速发展, 占据了该领域的绝对市场优势占据了该领域的绝对市场优势. 同 时针对于发电机出口应用场合 同 时针对于发电机出口应用场合, 也有了长足的进步也有了长足的进步, 特别是近年来国内中小型水电站特别是近年来国内中小型水电站 (发电机组单发电机组单 机容量机容量30kV), RRRV(18kV/us), 短路电流短路电流 63kA 的型式试验的型式试验, 试验标准为试验标准为 IEEE C37.013-1989.由于采用相同的触头材料
2、由于采用相同的触头材料, 所以以上试验报告中所以以上试验报告中 RRRV 值适用于其 他型号所有西门子真空断路器 值适用于其 他型号所有西门子真空断路器. 瞬态恢复电压上升率瞬态恢复电压上升率 (RRRV)同样具有重要意义同样具有重要意义, 当介质强度恢复速度低于瞬态恢复电压上升速率时当介质强度恢复速度低于瞬态恢复电压上升速率时, 断路器断口就会发生复燃断路器断口就会发生复燃. 尤其在发电机出口短路等场合开断时尤其在发电机出口短路等场合开断时, RRRV 值可达值可达 4.0kV/us, 若此时断 路器断口介质恢复不能满足 若此时断 路器断口介质恢复不能满足 RRRV 的要求的要求, 断路器就
3、有可能发生高频重燃断路器就有可能发生高频重燃, 以致产生危害极大的高频 重燃过电压 以致产生危害极大的高频 重燃过电压. 3. 可满足对于直流分量的要求可满足对于直流分量的要求 西门子西门子 3AH38 (17.5/63kA)型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电流 63kA 时时, 直流分量可达直流分量可达 76%; 3AH3AH3028/3128/3178/3228 型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电流 63kA 时时, 直流分量可达直流分量可达 60%; Page 4 of 6 of Letter dated 22/02/2004 to Our
4、 reference: - 4 - 3AH3057/3117/3167/3217 型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电流 50kA 时时, 直流分量可达直流分量可达 60%; 3AH1116/1166/1216 型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电流 40kA 时时, 直流分量可达直流分量可达 60%; 以上断路器完全能满足此类应用场合的要求以上断路器完全能满足此类应用场合的要求. 4. 极高的额定短路开断次数极高的额定短路开断次数 西门子西门子 3AH38 (17.5/63kA)/3228 型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电
5、流 63kA 时时, 开断次数达开断次数达 30 次次; 3AH3AH3028/3128/3178 型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电流 63kA 时时, 开断次数达开断次数达 50 次次; 3AH3057/3117/3167/3217 型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电流 50kA 时时, 开断次数达开断次数达 50 次次; 3AH1116/1166/1216 型真空断路器在开断额定短路电流型真空断路器在开断额定短路电流 40kA 时时, 开断次数达开断次数达 50 次次; 以上所有断路器机电寿命均为以上所有断路器机电寿命均为 10,000 次
6、次 5. 广泛而可靠的运行业绩广泛而可靠的运行业绩 无论是起始于无论是起始于 80 年代末年代末 90 年代初的初期应用年代初的初期应用 (东北电网红石水电站等东北电网红石水电站等), 还是最近几年在广西还是最近几年在广西, 广东广东, 福建福建, 四川等地大量的水电站运行业绩四川等地大量的水电站运行业绩, 都表明了西门子都表明了西门子 3AH 真空断路器性能是极其可靠而出色真空断路器性能是极其可靠而出色. 6. 完善的售后服务体系完善的售后服务体系. 西门子西门子(中国中国)有限公司在上海设有输配电集团中压开关元件技术支持部有限公司在上海设有输配电集团中压开关元件技术支持部, 经德国总部多次
7、培训的资深 专业工程师可随时向用户提供一流的服务 经德国总部多次培训的资深 专业工程师可随时向用户提供一流的服务, 一旦应用户需要一旦应用户需要, 可在最短时间内赶赴至现场解决问题可在最短时间内赶赴至现场解决问题. 售后服务热线售后服务热线:021-64128008 综上所述综上所述, 作为及其重要的发电机出口场合作为及其重要的发电机出口场合, 产品选型必须极其谨慎产品选型必须极其谨慎, 否则否则, 一旦出现机组停机一旦出现机组停机 现象现象, 损失将不可估量损失将不可估量. 西门子真空断路器以其卓越的性能西门子真空断路器以其卓越的性能, 能够完全胜任其应用能够完全胜任其应用. 附附: 1.
8、直流分量浅析直流分量浅析 对于断路器开断短路电流的考核对于断路器开断短路电流的考核, 严格意义上应分为对称短路电流以及非对称短路电流严格意义上应分为对称短路电流以及非对称短路电流. 对称 短路电流仅局限于短路电流的周期分量 对称 短路电流仅局限于短路电流的周期分量, 非对称短路电流为周期分量以及直流分量之和非对称短路电流为周期分量以及直流分量之和. GB1984 以及以及 DL403 标准针对断路器型式短路开断试验有如下要求标准针对断路器型式短路开断试验有如下要求: 试验方式试验方式 14 (主要考核对称短路电流开断能力主要考核对称短路电流开断能力)中中, 开断电流的直流分量不得超过开断电流的
9、直流分量不得超过 20%. 原因如下原因如下: 在开断电流周期分量相等的情况下在开断电流周期分量相等的情况下, 非周期分量非周期分量 (直流分量直流分量)的存在的存在, 虽然有可能提高触头分离瞬间的虽然有可能提高触头分离瞬间的 短路电流瞬间值短路电流瞬间值, 但它在某种程度上却有利于的开断但它在某种程度上却有利于的开断. 这是因为这是因为, 当短路电流中存在非周期分量时当短路电流中存在非周期分量时, 不 管是电弧在大半波过零或小半波过零时熄灭 不 管是电弧在大半波过零或小半波过零时熄灭, 断口所受的瞬态工频恢复电压均比无周期分量时要小断口所受的瞬态工频恢复电压均比无周期分量时要小. 电力系统三
10、相短路电流电力系统三相短路电流, 最严酷情况下冲击电流计算结果如下最严酷情况下冲击电流计算结果如下: ia= -Ipmcos t + Ipme-t/Ta Page 5 of 6 of Letter dated 22/02/2004 to Our reference: - 5 - 根据短路电流波形根据短路电流波形, 短路电流的最大值即短路冲击电流将在短路发生后半波时出现短路电流的最大值即短路冲击电流将在短路发生后半波时出现, 当当 f=50Hz 时时, 其 值为 其 值为 0.01 秒秒, 可得冲击电流计算式为可得冲击电流计算式为: (1+e-0.01/Ta) Ipm=kim Ipm 通常情况下
11、通常情况下, 当短路发生于发电机出口时当短路发生于发电机出口时, 取取 kim= 1.9; 于电厂电站中心时于电厂电站中心时, 取取 kim= 1.85; 于其他地 点短路时 于其他地 点短路时, 取取 kim= 1.8, 此时峰值电流为此时峰值电流为 1.8*Root2*Isc=2.55Isc. 其中其中 Ta=L/R, 电网固定参数电网固定参数; 由以上方程式可得由以上方程式可得, 三相短路电流的全电流取决于周期分量以及非周期分量三相短路电流的全电流取决于周期分量以及非周期分量, 其中非周期分量又取决 于触头分离时刻以及电网固定参数 其中非周期分量又取决 于触头分离时刻以及电网固定参数 T
12、a 因此因此 1. GB1984 以及以及 DL402 又有如下规定又有如下规定: 对于时间间隔对于时间间隔 (断路器最小分闸时间断路器最小分闸时间+10ms)不大于不大于 70ms 的断路器必须进行方式的断路器必须进行方式 5 试验试验 (包括方式包括方式 14).试验方式试验方式 5 应以应以 100%的额定短路电流的额定短路电流, 直流分量等于值所对应的规定值直流分量等于值所对应的规定值. 对于用在直流分量可能大于对于用在直流分量可能大于 GB1984 以及以及 DL402 中相应规定值的场合中相应规定值的场合 (如发电机出口以及如发电机出口以及 发电站中心附近发电站中心附近) 的断路器
13、的断路器, 试验应由制造厂协商试验应由制造厂协商. 2. TRV 及及 RRRV 浅析浅析 断路器用以开断短路电流时断路器用以开断短路电流时, 开断过程中出现的电弧可能在交流电流过零时自然熄灭开断过程中出现的电弧可能在交流电流过零时自然熄灭. 由于电弧一经 形成 由于电弧一经 形成,断口间的介质就会因电弧放电而强烈游离断口间的介质就会因电弧放电而强烈游离, 因此在电流过零电弧自然熄灭后因此在电流过零电弧自然熄灭后, 断口间的绝缘不能 立即恢复 断口间的绝缘不能 立即恢复.当断口恢复电压高于介质强度时当断口恢复电压高于介质强度时, 电弧就会复燃电弧就会复燃. 电流过零后断口绝缘性能即介质强度的恢
14、复电流过零后断口绝缘性能即介质强度的恢复, 以及在断口两端出现的外施电压即恢复电压是影响断路 器开断性能的两个重要因素 以及在断口两端出现的外施电压即恢复电压是影响断路 器开断性能的两个重要因素. 短路故障电路大多为电感电阻性电路短路故障电路大多为电感电阻性电路, 电流过零时电路中断电流过零时电路中断, 电源电压全部加在触头电源电压全部加在触头 (弧隙弧隙) 两端两端, 弧 隙上的电压恢复过程将是由电弧电压上升到电源电压的这样一个过渡过程 弧 隙上的电压恢复过程将是由电弧电压上升到电源电压的这样一个过渡过程. 在实际电路中在实际电路中, 弧隙间总 有电容的存在 弧隙间总 有电容的存在, 弧隙电
15、压不可能突变弧隙电压不可能突变, 电压恢复过程将是是带有周期性的振荡过程电压恢复过程将是是带有周期性的振荡过程. 电压恢复过程中电压恢复过程中, 首先出现在弧隙两端的是具有瞬态特性的电压首先出现在弧隙两端的是具有瞬态特性的电压, 称为瞬态恢复电压称为瞬态恢复电压, 瞬态恢复电压存瞬态恢复电压存 在的时间很短在的时间很短, 通常为几十微秒至几毫秒通常为几十微秒至几毫秒. 瞬态恢复电压消失后瞬态恢复电压消失后, 弧隙两端出现的是由工频电源决定的弧隙两端出现的是由工频电源决定的 电压电压, 即工频恢复电压即工频恢复电压. 从灭弧角度看从灭弧角度看, 瞬态恢复电压具有决定性的意义瞬态恢复电压具有决定性
16、的意义. 其电压变化取决于其电压变化取决于: 工频恢复电压大小工频恢复电压大小; 电路中电感电路中电感, 电容和电阻的数值以及它们的分布情况电容和电阻的数值以及它们的分布情况; 断路器的电弧特性断路器的电弧特性, 即断路器弧后的断口电阻即断路器弧后的断口电阻; 瞬态恢复电压中含有高频振荡瞬态恢复电压中含有高频振荡, 其振荡频率取决于线路电感及电源侧对地电容其振荡频率取决于线路电感及电源侧对地电容, 其电压幅值最大可达 工频 其电压幅值最大可达 工频 恢复电压的恢复电压的 1.41.5 倍倍, 即所谓的振幅系数即所谓的振幅系数. 当断路器开断三相接地故障时当断路器开断三相接地故障时, 还必须考虑首开相系数的影响还必须考虑首开相系数的影响, 通常情况下通常情况下, 取首开相系数为取首开相系数为 1.5. 因此额定瞬态恢复电压因此额定瞬态恢复电压(TRV)计算如下计算如下: Page 6 of 6 of Letter dated 22/02/2004 to Our reference: - 6 - Uc=1.4x1.5x(root2/root3)xUn; 1.
