保護斷路器設(shè)計選型在中小型水電站發(fā)電機中的思考

保護斷路器設(shè)計選型在中小型水電站發(fā)電機中的思考
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。 一、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?jǐn)?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(biāo)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(biāo)有額定短路電流值。
我國國家標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。 三、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定電流大、短路開斷電流大和直流分量大的斷路器用于發(fā)電機回路作為保護設(shè)備。 四、中小型水力發(fā)電機保護斷路器設(shè)計的思考
（1）重視中小容量水力發(fā)電機保護斷路器的設(shè)計應(yīng)用。發(fā)電機保護斷路器根據(jù)電站接入系統(tǒng)方式、在電力系統(tǒng)中的作用、可靠性數(shù)值計算等，選型作為發(fā)電機保護回路主要保護電氣設(shè)備，所以，正確設(shè)計選擇發(fā)電機保護斷路器直接關(guān)系著水電站后期的電氣設(shè)備合理投資、運行維護簡單方便、保證水電站長周期安全經(jīng)濟運行，事關(guān)重大，故而應(yīng)予以認(rèn)真對待。
（2）避免發(fā)電機保護斷路器設(shè)計選型的誤區(qū)。早期在發(fā)電機型斷路器標(biāo)準(zhǔn)未實施之前，因為沒有專門的發(fā)電機保護斷路器產(chǎn)品，人們對于發(fā)電機斷路器設(shè)計選型，只是考慮額定電流、短路開斷電流和直流分量較大，就可以應(yīng)用于發(fā)電機回路。我國過去常用于中小容量水電站的發(fā)電機保護斷路器主要是少油SN3-10型和SN4-10型，這些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)比較簡單、技術(shù)落后、額定參數(shù)低、運行極不可靠、滿足不了當(dāng)前發(fā)展中的中小型水力發(fā)電站的技術(shù)要求，逐步將被新型真空斷路器所取代。設(shè)計選型發(fā)電機保護斷路器時，除應(yīng)滿足額定電流、短路開斷電流和直流分量的同時，必須充分考慮回路的時間常數(shù)，瞬態(tài)恢復(fù)電壓、失步開斷電流和關(guān)合電流等其它參數(shù)，避免忽視這一因素的誤區(qū)，擇優(yōu)選擇符合發(fā)電機斷路器標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品。
（3）關(guān)于真空斷路器的截流過電壓保護。真空斷路器以良好的開斷性能應(yīng)用于發(fā)電機保護斷路器極為普遍。由于真空優(yōu)越的滅弧特性，往往在開斷過程中發(fā)生截流現(xiàn)象，因為截流引起的操作過電壓，則與斷路器的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)配置有關(guān)，而且具有一定的隨機性。國內(nèi)外許多真空滅弧室制造商，對于真空滅弧室限制截流值的技術(shù)措施進行了一系列研究，并且取得了一定的效果，西屋公司和西門子公司已確認(rèn)該公司的真空斷路器截流值已降低至3A～5A。盡管如此，局限于產(chǎn)品制造的工藝水平和質(zhì)量保障體系的隨機性，相對于價格昂貴的水輪發(fā)電機而言，在發(fā)電機保護斷路器回路，仍應(yīng)加裝過電壓保護裝置。