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MQGV出口斷路器成套裝(zhuāng)置

時間：2023-02-16 浏覽：2749

MQGV系列真空并聯高速發電(diàn)機出口斷路器是一種以單相MQV“渦流驅動”快速真空斷路器串聯均流電(diàn)感為(wèi)支路單元的、通過并聯形式組成的、内置相控技(jì )術的大容量發電(diàn)機出口開關組合電(diàn)器。

一、發電(diàn)機斷路器簡述

1、加裝(zhuāng)發電(diàn)機斷路器的好處

發電(diàn)機斷路器（Generator Circuit Breaker，以下簡稱GCB），也稱其為(wèi)發電(diàn)機出口斷路器，是直接連接在發電(diàn)機主回路中(zhōng)的斷路器，位于發電(diàn)機與廠用(yòng)分(fēn)支節點之間。發電(diàn)機出口加裝(zhuāng)GCB以後，對整個電(diàn)氣系統有(yǒu)以下好處：

（一）、保護發電(diàn)機

在發電(diàn)機出口發生非對稱短路或承受不平衡負荷時，GCB可(kě)以迅速切除故障，防止發電(diàn)機遭受損壞。發電(diàn)機帶不平衡負荷運行、外部或内部發生非對稱短路時，轉子本體(tǐ)表面将感應出兩倍工(gōng)頻渦流，在轉子中(zhōng)引起附加發熱。同時，兩倍工(gōng)頻的交變電(diàn)磁轉矩使機組産(chǎn)生倍頻振動，引起金屬疲勞和機械損傷。

（二）、保護主變和高壓廠用(yòng)變

采用(yòng)GCB後，不論是發生操作(zuò)故障或系統振蕩時，還是發電(diàn)機、變壓器内部發生故障時，都可(kě)以提高其保護功能(néng)的選擇性，從而提高機組安(ān)全運行的可(kě)靠性。

在發生操作(zuò)故障或系統振蕩時，隻需要能(néng)迅速斷開GCB即可(kě)，而不用(yòng)切換廠用(yòng)電(diàn)源。故障消失後，發電(diàn)機與電(diàn)網之間可(kě)以通過GCB快速恢複連接并網，避免了由于廠用(yòng)電(diàn)源的切換故障造成全廠停電(diàn)事故。

當發電(diàn)機内部發生故障時，可(kě)以在不切換廠用(yòng)電(diàn)源的情況下，切除有(yǒu)故障的發電(diàn)機，保證了發電(diàn)機有(yǒu)選擇地進行保護跳閘，簡化了保護方式的接線(xiàn)，而且機組内部的故障不需要動作(zuò)于高壓斷路器，從而避免了廠用(yòng)電(diàn)源的切換，這對于消除一些瞬時性故障，特别是來自于鍋爐、汽機的熱工(gōng)誤發信号，盡快恢複機組運行和避免誤操作(zuò)而導緻的事故是非常有(yǒu)利的。

對故障發生率比較高的變壓器内部故障和變壓器接地故障，GCB開斷時間（幾十毫秒(miǎo)）相對發電(diàn)機滅磁的時間（數秒(miǎo)）要快得多(duō)，大大減小(xiǎo)了故障電(diàn)流對變壓器的危害程度，有(yǒu)利于縮短維修時間，減少直接和間接經濟損失，可(kě)提高電(diàn)廠可(kě)用(yòng)率0.7%~1%。

（三）、可(kě)省去啓備變，簡化廠用(yòng)電(diàn)源切換操作(zuò)程序

安(ān)裝(zhuāng)GCB後，機組啓停電(diàn)源可(kě)經過主變倒送至廠用(yòng)變，可(kě)省去啓備變，機組起停機或故障隻需跳開GCB而不需跳高壓系統斷路器，減少了在沒有(yǒu)GCB時廠用(yòng)電(diàn)源切換的操作(zuò)程序，降低了運行難度，提高了系統的可(kě)靠性。

（四）、提高機組保護的選擇性

當發電(diàn)機發生内部故障時，GCB迅速跳閘，使發電(diàn)機與電(diàn)網隔離，而不必連主變壓器一并切除，停機廠用(yòng)電(diàn)源仍可(kě)由系統通過主變壓器倒送，從而避免了廠用(yòng)電(diàn)源系統的事故切換，這樣減輕了運行人員的壓力，為(wèi)迅速處理(lǐ)故障創造了條件。

避免高壓廠用(yòng)電(diàn)源的切換，簡化了廠用(yòng)電(diàn)源的控制和保護接線(xiàn)，從而提高廠用(yòng)電(diàn)系統的可(kě)靠性。發電(diàn)機出口裝(zhuāng)設GCB使發電(diàn)機變壓器組保護的配置簡單清晰，并減少了以往保護動作(zuò)的連鎖複雜性。機組正常起動或停機時，廠用(yòng)電(diàn)源均由系統通過主變壓器供給，而無需廠用(yòng)電(diàn)源的切換。

機組并網或停機隻需通過GCB就可(kě)完成，縮短了機組起動時間，對電(diàn)動機的電(diàn)沖擊和機械沖擊也減少了。操作(zuò)元件的減少也降低了誤操作(zuò)的機率。

（五）、簡化了同期操作(zuò)順序

采用(yòng)高壓斷路器進行并網操作(zuò)的同時，斷路器将會承受電(diàn)壓應力，在外部絕緣受到污染情況下，這些電(diàn)壓應力可(kě)以造成斷路器外部絕緣的閃絡，當同期操作(zuò)在發電(diàn)機的等級進行時，對高壓斷路器的電(diàn)壓應力便會消失。利用(yòng)GCB進行同期操作(zuò)，比較的是GCB兩側的同級電(diàn)壓，使得同期操作(zuò)更加簡便可(kě)靠。另外由于GCB安(ān)裝(zhuāng)在室内，環境條件比較好，絕緣裕度寬，将保證了同期操作(zuò)的更加可(kě)靠。

（六）、方便試驗、調試

采用(yòng)GCB将發電(diàn)機和變壓器分(fēn)割為(wèi)兩個部分(fēn)，因此可(kě)以進行分(fēn)組逐級調試、試驗，當廠用(yòng)電(diàn)源由主變提供時，發電(diàn)機可(kě)以在欠勵條件下進行調試、試驗和測試工(gōng)作(zuò)。由GCB實現這種實體(tǐ)分(fēn)隔對發電(diàn)機和變壓器的調試和維護檢修提供了很(hěn)大的方便，也為(wèi)了電(diàn)機進行的短路試驗工(gōng)作(zuò)提供了便利條件。

2、GCB參數的特殊性及要求

GCB與一般的輸配電(diàn)斷路器相比，由于其在電(diàn)網中(zhōng)所處位置的不同，保護的對象也不一樣，在許多(duō)方面要滿足特殊的一些要求。主要分(fēn)以下三方面。

（一）、額定值

GCB由于位于發電(diàn)機的出口端，要求承載的額定電(diàn)流為(wèi)5kA至20kA以上，所要開斷的短路電(diàn)流也特别大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出同等級輸配電(diàn)斷路器。

（二）、開斷性能(néng)

GCB應具(jù)有(yǒu)開斷非對稱短路電(diàn)流的能(néng)力，其直流分(fēn)量衰減時間可(kě)達200多(duō)毫秒(miǎo)，峰值最大為(wèi)額定短路開斷電(diàn)流的2.74倍，短路電(diàn)流失零可(kě)長(cháng)達130多(duō)毫秒(miǎo)，這對真空滅弧室來說，要在短時間内實現快速開斷，是一個極大的挑戰。

（三）、瞬态恢複電(diàn)壓

因為(wèi)GCB的瞬态恢複電(diàn)壓（TRV）是由發電(diàn)機和升壓變壓器的參數決定的，而非系統決定，所以其TRV上升率取決于發電(diàn)機和變壓器的容量等級。等級越高，瞬态恢複電(diàn)壓上升的越快，其數量級為(wèi)kV/us。

對于發電(diàn)機出口端的真空GCB來說，由于開斷條件比普通配電(diàn)型斷路器的開斷條件要苛刻很(hěn)多(duō)，所以GBT14824-2008《高壓交流發電(diàn)機斷路器》為(wèi)GCB制定了相應的标準和技(jì )術條件。

3、現有(yǒu)GCB應用(yòng)情況及不足

由于采用(yòng)GCB有(yǒu)以上諸多(duō)優點，國(guó)外早就廣泛地應用(yòng)于100MW到1300MW的發電(diàn)機出口保護中(zhōng)。

我國(guó)在發電(diàn)機出口是否加裝(zhuāng)GCB的問題考慮上，從《火力發電(diàn)廠設計技(jì )術規程》

（簡稱“大火規”）的編制和修改中(zhōng)可(kě)以看出，其觀點在逐漸改變：

1984年版的“大火規”中(zhōng)明确規定，“容量為(wèi)200MW及以上的發電(diàn)機與雙卷變壓器為(wèi)單元連接時，在發電(diàn)機與變壓器之間不應裝(zhuāng)設斷路器。”

1994年版的“大火規”中(zhōng)規定，“容量為(wèi)600MW的機組，當升高電(diàn)壓僅有(yǒu)330kV及以上一級電(diàn)壓，且技(jì )術經濟合理(lǐ)時，可(kě)裝(zhuāng)設發電(diàn)機出口斷路器或負荷開關。”

2000年版的“大火規”中(zhōng)進一步改為(wèi)，“技(jì )術經濟合理(lǐ)時，容量為(wèi)600MW機組的發電(diàn)機出口可(kě)裝(zhuāng)設斷路器或負荷開關。”

進入90年代，國(guó)内的一些大型電(diàn)廠如盤山(shān)電(diàn)廠、沙角C電(diàn)廠、上海外高橋電(diàn)廠，廣東台山(shān)電(diàn)廠等大型電(diàn)廠安(ān)裝(zhuāng)了國(guó)外品牌的GCB，主要有(yǒu)ABB，GEC-ALSTHOM，MITSUBISHI，BBC等公(gōng)司生産(chǎn)的SF6式GCB。

近些年，一些中(zhōng)小(xiǎo)型電(diàn)站在改造時也提出安(ān)裝(zhuāng)GCB的要求。真空式GCB以其優越的性價比和環保性逐漸成為(wèi)中(zhōng)小(xiǎo)容量的主力。北京北開電(diàn)氣有(yǒu)限公(gōng)司推出了ZN口一12/T5000-63型真空GCB，已于2003年通過型式試驗投入生産(chǎn)。

二、MQGV系列發電(diàn)機出口斷路器成套裝(zhuāng)置介紹

1、回路簡介

MOGV系列真空并聯高速發電(diàn)機出口斷路器是一種以單相MQV“渦流驅動”快速真空斷路器串聯均流電(diàn)感為(wèi)支路單元的、通過并聯形式組成的、内置相控技(jì )術的大容量發電(diàn)機出口開關組合電(diàn)器。

MOGV具(jù)有(yǒu)以下特點：

一、通過串聯均流電(diàn)感，各并聯單元間均流系數高，不小(xiǎo)于95%；

二、采用(yòng)“渦流驅動”永磁操動機構，各并聯單元的分(fēn)閘時間分(fēn)散度小(xiǎo)，不大于0.2ms；

三、具(jù)有(yǒu)選相（線(xiàn)）控制分(fēn)閘功能(néng)，有(yǒu)效避免短路電(diàn)流“失零”的矛盾；

四、具(jù)有(yǒu)電(diàn)流相（角）控制分(fēn)閘功能(néng)，有(yǒu)效提高電(diàn)流過零前滅弧室開距。

如下圖所示，MQGV系列發電(diàn)機斷路器（虛線(xiàn)框内）經K1、K2串接在回路中(zhōng)。其中(zhōng)MQGV真空斷路器是以安(ān)徽明清電(diàn)力科(kē)技(jì )公(gōng)司制造的MQV系列“渦流驅動”快速斷路器為(wèi)主要元件的并整合了短路電(diàn)流快速判斷的測控裝(zhuāng)置的組合電(diàn)器。正常運行時MQGV真空斷路器處于合閘狀态，承受發電(diàn)機出口額定電(diàn)流，僅在回路發生短路時快速分(fēn)閘，斷開發電(diàn)機組與升壓變的連接，保護發電(diàn)機組。

2、控制系統簡介

MOGV控制系統包括中(zhōng)繼控制器和三個分(fēn)相控制器，其中(zhōng)中(zhōng)繼控制器裝(zhuāng)在現場操作(zuò)櫃中(zhōng)，分(fēn)相控制器分(fēn)别内置在各相換流器内。

分(fēn)相控制器獨立控制各相斷路器單元，中(zhōng)繼控制器通過光纖與各分(fēn)相控制器聯絡，顯示各相斷路器狀态信息并可(kě)維護定值，還提供數據接口和信号節點與中(zhōng)控室計算機管理(lǐ)系統通信。

3、工(gōng)作(zuò)邏輯

（一）、正常運行期間

MOGV處于合閘位，斷路器承載線(xiàn)路工(gōng)作(zuò)電(diàn)流。

（二）、線(xiàn)路發生短路故障時

當且僅當分(fēn)相控制器通過羅克CT信号檢出了超過MOGV啓動定值的短路電(diàn)流時命令MQGV及時分(fēn)閘，切斷故障電(diàn)流，保護發電(diàn)機。

（三）、短路故障排除情況

當确定短路故障排除以後，控制器發出合閘信号，對斷路器進行合閘操作(zuò)，實現發電(diàn)機故障排除之後的重新(xīn)并網。

4、核心元件一MQV“渦流驅動”快速斷路器

（一）總則

MQV系列“渦流驅動”快速斷路器是安(ān)徽明清電(diàn)力科(kē)技(jì )公(gōng)司制造的一種電(diàn)容器儲能(néng)、渦流盤驅動、永磁保持、直動式的快速永磁真空斷路器，機械分(fēn)閘時間小(xiǎo)于5ms、最大開斷電(diàn)流不小(xiǎo)于80kA CO100次；該裝(zhuāng)置已通過了西高所

“型式試驗”和“大電(diàn)流開斷性能(néng)試驗”。“速度快”和“開斷能(néng)力強”，是開關型限流器所用(yòng)斷路器必須具(jù)備的兩個重要指标！

（二）“渦流驅動”機構

如下圖，為(wèi)MOV開關“渦流驅動”機構和電(diàn)路原理(lǐ)示意圖。

（三）标準

MQV快速斷路器符合GB1984-2003、JB/T3855-2008以及其他(tā)相關标準。該快速斷路器通過了以下各種試驗，可(kě)保證在正常安(ān)裝(zhuāng)條件下安(ān)全可(kě)靠地工(gōng)作(zuò)。

型式試驗：

溫升、機械特性和操作(zuò)（1萬次）、工(gōng)頻耐壓、雷電(diàn)沖擊耐壓、震蕩波抗擾度、電(diàn)快速瞬變脈動群抗擾度、沖擊電(diàn)壓、開斷關合能(néng)力試驗前後機械特性、短時耐受電(diàn)流和峰值耐受電(diàn)流、出線(xiàn)端短路開斷試驗、異相接地故障開斷能(néng)力試驗。

性能(néng)試驗：

MQV-12/1600-40的型式試驗試品完成40kA CO100次後，未經檢修，繼續進行80kA電(diàn)燒損及開斷CO20次的開斷能(néng)力試驗、MQV-12/5000-80試品80KA下CO100次開斷能(néng)力試驗。

出廠試驗：

主回路工(gōng)頻耐壓試驗、輔助和控制回路絕緣性能(néng)、主回路電(diàn)阻測量、1：1模拟現場最大短路電(diàn)流開斷試驗。

（四）指标特點及行業同類對比

MOV快速斷路器采用(yòng)了“渦流驅動”的直動式機構，性能(néng)指标明顯優于其他(tā)類型的真空斷路器，見下表。

5、MQV“渦流驅動”快速真空斷路器的并聯技(jì )術

（一）額定工(gōng)況下并聯支路的均流

并聯結構中(zhōng)，每極阻抗若以滅弧室接觸電(diàn)阻為(wèi)主，即使小(xiǎo)到10*Q數量級，但其分(fēn)散度也會達到50%以上，不利于各極之間均流，因此，應在各極支路中(zhōng)增加均流電(diàn)感，以淹沒直流阻抗的分(fēn)散度，将極間阻抗分(fēn)散度降低，在提高均流系數的同時，并不增加并聯支路的有(yǒu)功損耗，确保并聯各極可(kě)靠運行。

（二）分(fēn)閘時機的相角控技(jì )術是并聯開斷大電(diàn)流的技(jì )術保障

并聯開斷失敗的原因是随機性的分(fēn)閘命令造成末開極開距不充分(fēn)而重燃。因此，應在合理(lǐ)的分(fēn)閘時機範圍内發出分(fēn)閘指令，确保末開極電(diàn)流過零時的充分(fēn)開距，達到由多(duō)極共同分(fēn)擔開斷大電(diàn)流的目的。

（三）并聯方式分(fēn)類

A、多(duō)台三相開關并聯

這種組合電(diàn)器為(wèi)多(duō)台三相開關通過導線(xiàn)實現各相并聯聯接，适合大額定電(diàn)流且小(xiǎo)開斷電(diàn)流需求的場合，并聯目的旨在解決額定電(diàn)流的分(fēn)擔，因此，并聯時，需要着重控制均流電(diàn)感即可(kě)。

B、各相多(duō)滅弧室并聯

這種并聯方式根據操動機構的設置，可(kě)分(fēn)為(wèi)單相單機構并聯和單相多(duō)機構并聯方式。a、每相單機構。此種并聯方式适用(yòng)三極或兩極并聯，可(kě)沿用(yòng)目前成熟的斷路器操動機構，将MOV真空斷路器的滅弧室并聯作(zuò)為(wèi)并聯斷路器的一相，并聯滅弧室之間的同期性由機械結構保障，三相需要分(fēn)别操動，實現三相合閘的同期性要求。b、每相多(duō)機構。此種并聯方式以一隻滅弧室配一套操動機構為(wèi)一個斷路器基本單元，實現三相多(duō)極并聯，适用(yòng)三極以上的并聯方式，可(kě)針對大額定電(diàn)流和大開斷電(diàn)流進行任意組合，對操動機構的固有(yǒu)動作(zuò)時間分(fēn)散度和控制精(jīng)度即相控技(jì )術的要求較高。

（四）真空并聯斷路器的指标

額定電(diàn)流開斷電(diàn)流并聯極數均流系數

單極額定電(diàn)流單極開斷電(diàn)流合閘相間同期

分(fēn)閘并聯極間同期

相控

6、分(fēn)相控制器

斷路器在開斷三相短路故障時，電(diàn)流首先過零的一相稱之為(wèi)首開相。開斷三相短路故障的關鍵在于首開相，首開相順利熄弧，其他(tā)兩相均能(néng)順利熄弧，但燃弧時間比首開相時間長(cháng)，會産(chǎn)生燒損嚴重情況。因此，三相選相（選首開相别、選開斷相角）開斷，可(kě)順利完成故障電(diàn)流的開斷，也可(kě)減少真空開關的燒損。

分(fēn)相控制器通過特殊算法，對短路電(diàn)流信号進行處理(lǐ)，可(kě)在2ms左右計算出短路電(diàn)流的周期分(fēn)量、非周期分(fēn)量、短路周期角，迅速判斷出首開相的相别，并結合斷路器的機械故有(yǒu)分(fēn)閘時間做出适當的延時，控制斷路器在短路電(diàn)流過零前分(fēn)閘。

7、型号命名(míng)