CN101375357B - 带有嵌入电阻的交流发电机断路器 - Google Patents

带有嵌入电阻的交流发电机断路器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种交流发电机断路器，该交流发电机断路器有一个和开关(20’)串联的电阻(30)；定值电阻(30)的阻值大约比断路器主电路电阻阻值大104倍。依靠这样的结构配置，可以用真空室来作为开关(20’)，还可以按尺寸加工主开关(10)，即使有很强的短路电流，所述主开关实际上在更有利的条件下也可以实现断路。

Description

带有嵌入电阻的交流发电机断路器
技术领域
本发明涉及发电站里装有交流电输出装置的电力设备领域。本发明涉及通过嵌入电阻使短路电流中断的性能提高。
尤其是，本发明涉及一种交流发电机断路器，所述交流发电机断路器包含一个主电路的第一开关和一个匹配有定值电阻的辅助开关断路器辅助第二开关，所述第二开关与第一开关平行放置。
背景技术
例如在发电站出口处，对每个交流发电机而言，一种安全装置的选择就是在连接在电力传输线上的变压器之前安装能把相关电路隔离的断路器。这种设备在15kV到36kV的电压下工作，在隔离电路时保证了恒定强电流(几千安培)的流通和故障强电流(几万个安培)的中断。
考虑到电路中额定电流的强度，断电依靠两个平行的断路器分两个步骤实现，所述两个断路器中，一个允许额定的恒定电流通过，另一个保证短路电流的中断。尽管先验的原理和其他断路器相似，尤其和高电压和极高电压的混合式断路器相似，交流发电机断电装置接受电功率负载，所述负载不能应用关于不同元件操作和布置的设计。
交流交流发电机断路器主电路的开关触点是足够多的，以便在不过分发热的情况下承受较高的额定电流，还确定了一个较大的体积。典型的断电断路器包含一个微小的球状物，所述球状物被放置在体积内并包含彼此能相对移动的弧形触点，所述触点实际上只能承受断路器的中断电流。
通常，这两个断路器的触点在纵向相同方向展开且在这个方向平行移动；这些主触点首先彼此分开，在电流于弧形触点处转向之前，所述主触点移动足够大的距离，开启并触发电流的中断。
然而当交流交流发电机断路器里的循环电流很大时，如此测定断路器尺寸就成问题了。特别是，短路电流可以达到数千安培，这个电流大大地增加了关联切口室的成本。
正如共知一样，可以利用闭合电阻来限制高压电网的过电压，所述电阻的阻值和电路的波阻抗值或特征阻抗值同一数量级(例如，根据标准CEI561997第58页V表的阻抗值450欧姆；也参考在CIGRE1970中的文章13.14由Baltensperger和Ruoss写的《在高压网和超高压网中的操控过电压》的第9页§5.2.2：《最优电阻值在线路特征阻抗值的一半和一倍之间》)。
在US4419552专利中已知，在断路器的第二开关里***大阻值电阻，通常500欧姆，以便限制在典型数量级为1000kV的高压网中的操控过电压。
发明内容
本发明目的是通过提供交流发电机断路器来减轻先前的不便，在所述断路器里，短路电流的性能增大，对所述断路器而言，本发明不需要开发一个特别的切口室来与强电流匹配。借助辅助开关嵌入一个电阻就可以达到这一目标，所述电阻阻值要远大于所述断路器的阻值，但是所述电阻阻值是有限的以便获得中断后重建电压的减速比。
特别是，本发明一方面涉及一个包含主开关的交流发电机断路器，所述主开关自身可以由一个断路器构成，和辅助中断电路平行，包含例如一个真空室，所包含的每个部件和操纵装置相连接。此外，该断路器有同步装置，它最好和操纵装置相连接，当断电时，能使触点按从一级主开关到辅助开关断路器辅助第二开关的顺序连续地分开。最好地是，相同的操纵装置包含同步装置并能够使每个元件在单一指令下依次连续执行。
根据本发明，为了在不频繁测量的情况下承受很高的短路电流，根据本发明的断路器有一个嵌入辅助电路的定值电阻，所述电阻与第二个断路器串联起来。所述电阻阻值比主开关大10000量级，甚至10000000量级，所述主开关在0.1欧姆和40欧姆之间，在0.1和10欧之间更好。
有利地是，当电路闭合时，同步装置能够先使第一开关的触点连接起来，然后使第二开关的触点连接起来。
附图说明
通过阅读以下描述可以更好地理解本发明的特征和优点，并参考附图，这些描述是典型的而不是限定性的。
图1以示意图示出了传统交流发电机断路器的断电原理(图1A)和根据本发明的交流发电机断路器的断电原理(图1B和1C)。
图2示出了根据本发明的断路器的最优的实现模式。
具体实施方式
对安放在交流发电机出口的断路器而言，它满足高压线上的断路器不同的工作条件，图1A用示意图示出了传统的断路器的原理，额定电流强度高于几千安培的电流I的流通导致在主电路上使用断路器1，特别地，此断路器的触点是导体，例如铜；所述触点中断短路电流Isc的能力却由电弧的产生所限制。第二开关2与第一开关1平行放置，以便实现中断短路电流Isc的功能，第一开关1的开启把额定电路5的电流转向中断电路7；第二开关2的触点，例如用钨制成，它的性能被额定电流I限制，但是有很强的中断电流的能力。
因此，传输恒定电流I的功能和中断短路电流Isc功能被分开了：在激发情况下，第一开关1首先被激活，电流全部通过辅助电路7并且第二开关2的开启可以获得中断作用。
然而，很明显开发和实现这种断路器对极高强度电流来说又昂贵又复杂，尤其对断路电流高于几百千安时。
一种降低这种断路器开发费用的方法就是与具有可以容易实现短路电流中断的元件的公知仪器配合使用。例如，文献EP1117114建议***电弧产生装置来使中断器第二开关作用容易实现，然而这使断路器变得更重，也没减少体积和成本。
根据本发明，中断的不同原理在图IB中示出，它也被认为更好：两个开关10，20平行放置在主电路5和辅助电路7上，每个断路器有至少一对彼此活动的触点。当受激发时，在有利的被描述的条件下，主开关10开启使电流通过置于接线柱的电阻来使电流Isc有效中断，辅助开关20允许最终中断。
最终特别是，阻值为R的定值电阻30被安在辅助电路7里，与开关20串联。嵌入的电阻30保证了在辅助支路7的电流Ir＝I-I0大小可忽略不计，在中断电流情况下也是一样。电阻30的阻值R要比主开关10的电阻值或主电路5的电阻值大很多，例如是它们的104或105至107倍；尤其，用于交流发电机断路器的开关10有一个数量级为数百万分之一至数千万分之一欧姆的电阻，被利用的电阻30的数量级为十分之一欧姆至十几欧姆，例如40欧姆，优选R＝1Ω。
由于有阻值在0.1至40欧姆之间的定值辅助电阻30的存在，开关10的路端重建电压增长速度(VATR)就被降低了。它显著地降到0.1至10欧姆。实际上，由于没有嵌入电阻7的电路，开关10的开启和电流中断导致VART比额定值高很多，例如4至6kV/us。附加电阻30的存在能显著降低VATR，典型地是0.01kV/us至1kV/us，且因此在延迟开关10路端电压增高的同时使电流中断变得容易。这样，由主电路5的开关10实现的中断效果可以在花费最少的情况下在第一时间内实现。
在第一开关10打开之后，例如由驱动装置的一个机械装置实现把它们之间触点分开，辅助第二开关20的开启也被触动，最好由同样驱动装置完成，这样为了保证电流的完全中断。根据本发明，在辅助支路7内的电阻电路Ir要小于在主电路5循环的电流I0，这个电流值大概等于额定电流I或短路电流Isc。由于电阻30的存在，断路器开关20可以由适当方法来计算尺寸，尤其是对于较小的电流强度，或远小于电流Isc的电流Ir。
辅助开关20可以是一个气体绝缘短路室，但是，特别地，根据本发明可以使用一个真空室20’(如图1C所示)，尽管短路电流强度优先建议一个昂贵的测定过程，甚至对典型断路器来说这种用真空室中断装置是不可能实现的。
此外，电阻30的嵌入能使主中断室10的尺寸更容易测定。实际上，调整电阻30电阻值R的大小优化了主中断室10/辅助室20；如果R减少，第一开关10被较少激发而第二开关20被更多激发，相反亦然。
主开关10是一个SF6气体中断室。有利地，根据图1C实现的优化模式和循环电流I0强度，第一开关10’包括一个有两个开关12、14的断路器，这两个开关和主电路5的两个支路52、54并联。
例如如图2所示的实现模式，此图仅为指示性示意图，图的上部代表关闭的断路器40，图的下部代表电流通过的中断的汇流条42、44。断路器40被稳固地连接在基板46上，在第一个汇流条42的连接中心的交流发电机和第二个汇流条44的连接高压的变压器之间。
正如图所示，为了使结构紧凑，把真空室20’相对主开关10转动90度放置；例如，同步装置50在它顶端有一个在倾斜缝隙中的滑动杆来使开启延迟。真空室20’处于断路器40电极下方的有代表意义的结构很自然地被位于第一开关10轴向AA水平面上的辅助开关20所代替，或者这个辅助开关20位于这个轴AA周围真空室旋转其他平面上。同时，电阻30位于有预备空间的断路器40中。
根据本发明的断路器另外可以有个与第二开关20串联的第三开关60，它是精细部分且非中断功能，为了避免第二开关20的介质稳定性下降，这种情况在电流偶然通过支路7时发生。
操作人员应该根据本发明嵌入一个阻值在0.1至40欧姆的电阻。实际上，在交流发电机断路器中，在包括关/开的操作中，在闭合回路嵌入电阻会导致过测量，因此会产生显著的电阻热。

Claims (6)

1.交流发电机断路器(40)包括：
-有一对一级触点的一级总断路开关(10)，所述一级触点可沿一级轴(AA)相对平移；
-有一对二级触点的短路辅助二级开关(20)，这对二级触点被安装成可以相对平移，这个二级开关与一级开关(10)平行放置；二级开关与定值(R)电阻(30)串联；以及
-在断路时，同步装置(50)能使一级开关(10)的触点在二级开关(20)的触点断开之前断开；
其特点在于，一级开关(10)的电阻在10-6至10-4Ω量级，关联电阻是0.1到40Ω量级。
2.如权利要求1的交流发电机断路器，关联电阻是0.1到10Ω量级。
3.如权利要求1的交流发电机断路器，在闭合时，同步装置能够在二级开关(20)触点连接之前使一级开关(10)触点连接起来。
4.如权利要求1的交流发电机断路器，二级开关(20’)是一个真空室。
5.如权利要求1的断路器，更进一步地包括一个与二级开关(20)串联在一起的三级开关(60)，在三级开关(60)触点断开之前，同步装置(50)使二级开关(20)触点断开。
6.如权利要求1的断路器，一级开关(10’)是一个包括两个并行开关(12，14)的断路器。
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