一种用于发电机出口处的专用断路器的制作方法

本文属于发电机断路器的，具体涉及一种用于发电机出口处的专用断路器。

背景技术：

1、在大型发电站中，发电机断路器是保障系统安全可靠运行的核心装备。传统的发电机出口断路器主要是基于sf6或者真空介质实现灭弧和开断，存在响应速度慢、动作时间长、开断容量不足等问题，难以满足未来百万千瓦及以上发电机组的故障保护需求。

2、传统发电机出口断路器通常为六氟化硫断路器，六氟化硫断路器存在开断时间长，短路电流峰值过大，进而造成较大的系统冲击，对系统内其他元器件容易造成不可估量的损失。随着供电系统的进一步发展，需要开断的电流等级不断提高，这对发电机出口断路器的关断能力提出了更高的要求，传统六氟化硫断路器存在的弊端更加显现，不可忽视。在这种应用背景下，发电机出口断路器必须具备超大电流关断能力，可靠性高、快速限流等特点。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本文提出了一种用于发电机出口处的专用断路器，所述的断路器包括主电流支路、限流转移支路和续流支路，所述的主电流支路从断路器的进口端到出口端依次设有转移电容c、电感l、晶闸管组件t1和t2、快速开关s1、晶闸管组件t3和高速机械开关s2和s3，晶闸管组件t1和t2相互并联，所述的高速机械开关s2和s3相互并联，所述的限流转移支路并联式的设在主电流支路之间，限流转移支路的一端设在主电流支路的中部，限流转移支路的另一端设在断路器的出口端，限流转移支路包括限流电阻r，所述的续流支路并联式的设在主电流支路之间，续流支路的一端设在主电流支路的中部，续流支路的的另一端设在断路器的出口端，所述的晶闸管组件t3通过快速开关s1联动控制，本发明可以实现电流快速限流后的快速开断，大幅降低了对灭弧室燃弧时间和燃弧能量的考验，大幅提高开断大电流的能力。针对大电流开断，单个灭弧室能力不够，主电流支路采用多个快速开关并联的方式，并联的快速开关同步动作，实现发电机出口短路电流的快速限制和开断，具有开断速度快、电流抑制能力强、开断容量大等优势，能够满足大型发电系统的运行要求。

2、转移电容c、电感l、晶闸管组件t1和t2、快速开关s1、晶闸管组件t3和高速机械开关s2和s3相互依次串联，所述的晶闸管组件t1和t2相互并联式的设在电感l和快速开关s1之间，所述的高速机械开关s2和s3相互并联并联式的设在晶闸管组件t3和断路器出口端之间，系统正常通流状态下，系统电流从所述主电流支路流过，高速机械开关s1和高速机械开关s2承受额定通流，当关断正向短路电流时，控制系统向高速机械开关s1和s2同时发出分闸动作指令。

3、当高速机械开关s1和s2利用2-5ms时间拉开一段开距后，触发晶闸管组件t1和晶闸管组件t4导通；电流开始向限流转移支路转移，并通过晶闸管组件t4续流；当续流电流过零后，随着电容电压升高，电流进入限流支路，故障电流被限制，当电流被限制后，控制系统给快速开关s1发分闸指令，s1中的电流过零后熄弧，同时晶闸管组件t3断开，完成短路电流限流开断。

4、反向开断条件下，首先触发t1，支路先进行一次电流振荡，电容电压反向，电流过零时t1截止；之后，控制系统向高速开关s1和s2同时发出分闸动作指令，当s1和s2利用2-5ms时间拉开一段开距后，触发t2和t5导通；电流向支路转移，并通过晶闸管t5续流；当续流电流过零后，随着电容电压升高，电流进入限流支路，故障电流被限制，当电流被限制后，控制系统给快速开关s1发分闸指令，s1中的电流过零后熄弧，同时晶闸管组件t3断开，完成短路电流限流开断。

5、高速机械开关s1和s2为基于电磁斥力机构的真空开关；当额定电流和短路电流增大后，可以根据电流需求增加并联的高速机械开关的数量，转移电容c包括薄膜电容、有机介质电容、无机介质电容、电解电容、电热电容和空气介质电容中的任意一个或者多个的组合。

6、有益效果：

7、电路元件的连接方式和控制时序，针对发电机出口短路电流峰值很大，且直流分量很高的交流大电流电流开断。对于不同的系统，短路电流大小不一样，在大容量系统中短路电流峰值可以达到575ka以上，代表直流分量大小的非对称系数可以大于130％。

8、本发明可以实现电流快速限流后的快速开断，大幅降低了对灭弧室燃弧时间和燃弧能量的考验，大幅提高开断大电流的能力。针对大电流开断，单个灭弧室能力不够，主电流支路采用多个快速开关并联的方式，并联的快速开关同步动作，实现发电机出口短路电流的快速限制和开断，具有开断速度快、电流抑制能力强、开断容量大等优势，能够满足大型发电系统的运行要求。

技术特征：

1.一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的断路器包括主电流支路、限流转移支路和续流支路，所述的主电流支路从断路器的进口端到出口端依次设有转移电容c、电感l、晶闸管组件t1和t2、快速开关s1、晶闸管组件t3和高速机械开关s2和s3，晶闸管组件t1和t2相互并联，所述的高速机械开关s2和s3相互并联，所述的限流转移支路并联式的设在主电流支路之间，限流转移支路的一端设在主电流支路的中部，限流转移支路的另一端设在断路器的出口端，限流转移支路包括限流电阻r，所述的续流支路并联式的设在主电流支路之间，续流支路的一端设在主电流支路的中部，续流支路的的另一端设在断路器的出口端，所述的晶闸管组件t3通过快速开关s1联动控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的转移电容c、电感l、晶闸管组件t1和t2、快速开关s1、晶闸管组件t3和高速机械开关s2和s3相互依次串联，所述的晶闸管组件t1和t2相互并联式的设在电感l和快速开关s1之间，所述的高速机械开关s2和s3相互并联并联式的设在晶闸管组件t3和断路器出口端之间。

3.根据权利要求1所述的一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的系统正常通流状态下，系统电流从所述主电流支路流过，高速机械开关s1和高速机械开关s2承受额定通流。

4.根据权利要求1所述的一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的当关断正向短路电流时，控制系统向高速机械开关s1和s2同时发出分闸动作指令。

5.根据权利要求1所述的一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的当高速机械开关s1和s2利用2-5ms时间拉开一段开距后，触发晶闸管组件t1和晶闸管组件t4导通；电流开始向限流转移支路转移，并通过晶闸管组件t4续流；当续流电流过零后，随着电容电压升高，电流进入限流支路，故障电流被限制，当电流被限制后，控制系统给快速开关s1发分闸指令，s1中的电流过零后熄弧，同时晶闸管组件t3断开，完成短路电流限流开断。

6.根据权利要求1所述的一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的反向开断条件下，首先触发t1，支路先进行一次电流振荡，电容电压反向，电流过零时t1截止；之后，控制系统向高速开关s1和s2同时发出分闸动作指令，当s1和s2利用2-5ms时间拉开一段开距后，触发t2和t5导通；电流向支路转移，并通过晶闸管t5续流；当续流电流过零后，随着电容电压升高，电流进入限流支路，故障电流被限制，当电流被限制后，控制系统给快速开关s1发分闸指令，s1中的电流过零后熄弧，同时晶闸管组件t3断开，完成短路电流限流开断。

7.根据权利要求1所述的一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的所述高速机械开关s1和s2为基于电磁斥力机构的真空开关；当额定电流和短路电流增大后，可以根据电流需求增加并联的高速机械开关的数量。

8.根据权利要求1所述的一种用于发电机出口处的专用断路器，其特征在于，所述的所述转移电容c包括薄膜电容、有机介质电容、无机介质电容、电解电容、电热电容和空气介质电容中的任意一个或者多个的组合。

技术总结本文提出了一种用于发电机出口处的专用断路器，所述的断路器包括主电流支路、限流转移支路和续流支路，所述的主电流支路从断路器的进口端到出口端依次设有转移电容C、电感L、晶闸管组件T1和T2、快速开关S1、晶闸管组件T3和高速机械开关S2和S3，本发明可以实现电流快速限流后的快速开断，大幅降低了对灭弧室燃弧时间和燃弧能量的考验，大幅提高开断大电流的能力。针对大电流开断，单个灭弧室能力不够，主电流支路采用多个快速开关并联的方式，并联的快速开关同步动作，实现发电机出口短路电流的快速限制和开断，具有开断速度快、电流抑制能力强、开断容量大等优势，能够满足大型发电系统的运行要求。技术研发人员：周桂根,周涛,朱秀兵,张金,陈茂林受保护的技术使用者：江苏亿能电气有限公司技术研发日：技术公布日：2024/10/17