浅析发电机大电流出口断路器的选型.docx

浅析发电机大电流出口断路器的选型 摘 要 发电机出口断路器为水电站重要设备，该设备可靠性直接影响机组发电，一旦出现较大故障，便导致发电机保护动作失效，轻则烧坏灭磁装置，重则烧损转子阻尼环甚至转子线圈发电机的电感值较系统相对要大，作为保护发电机的断路器在切断回路故障电流的瞬间所承受的直流分量和衰减时间常数均要大得多跃洲、峡山两站发电机出口断路器要求短路开断电流为63kA，额定电压12kV，额定电流4000A，在同类型断路器中为大电流断路器，因此，该断路器的选型就显得尤为重要关键词 发电机;断路器;选型概况跃洲、峡山水电站位于江西省赣州市于都县境内贡水干流上，属贡水于都河段水电开发的二、三级，跃洲电站装设312MW灯泡贯流机组，2012年12月机组投产发电，峡山水电站装设311.7MW灯泡贯流机组，2013年4月机组投产发电，发电机机端电压均为6.3kV两站电气主接线为单机单变和扩大单元（一台主变挂两台机组），发电机出口断路器为天水长城开关厂有限公司生产，断路器额定电压12kV、额定电流4000A、短路开断电流63kA，型号ZN65A-12，柜体为KYN18柜，但自机组2012年投产发电以来，均不同程度出现多起故障，存在的问题主要为：涡轮机构无法操作;分闸线圈烧毁;辅助开关指示异常;辅助开关连杆变形;储能机构异常;操作钥匙无法拔出，期间发生过因发电机出口断路器辅助开关连杆变形导致辅助开关转换不到位，引起发电机励磁系统灭磁柜着火，严重影响机组正常运行。

以至于后续机组开停机采用分步操作，并派专人在发电机出口断路器本体监视动作情况，大大降低了设备可靠性为彻底处理发电机出口断路器存在的缺陷，两站6.3kV高压开关柜改造迫在眉睫1改造可行性研究及方案确定目前国内针对12kV电压等级，短路开断电流为63kA的技术参数配置的真空断路器多为西门子、ABB品牌，两种型号断路器均为空气绝缘固定式断路器此类型断路器有两种安装方式，一种是固定安装在开关柜内，开关柜型号为XGN2-12，也可自配手车安装在开关柜内，开关柜型号为KYN67-12两种型号产品各有它自身运行的优缺点，固定式XGN2采用固定安装，断路器进出接线端与矩形母排直接采用螺栓固定连接，接触牢固，不易发热，稳定性高，采用上下电动隔离操作方便;但缺点在于断路器固定在柜体上，如要进行检修相对困难手车式KYN67采用落地手车安装，断路器安装在一个可移动的机构上进行摇进摇出，检修方便;而缺点是断路器较重摇进摇出费劲，长期操作断路器轨道容易变形，进出线端与母排连接采用动静触头插入方式，此接触方式如处理不当，会出现接触不实，回路电阻增大，持续发热，甚至烧毁;并且手车机构均为机械构件，长时间操作会出现结构不灵活，甚至卡死的情况。

其实目前生产的断路器在检修方面非常简单，基本做到免维护状态，只需定期进行简单保养即可，在处理大电流大开断的工程方案时，大部分考虑固定式安装方式为彻底改变发电机出口断路器工作不稳定局面，采用固定式安装方式，虽在维护上有些不便，但在运行可靠性上有保证同时为保证主变低压侧断路器和厂用变高压侧断路器工作可靠性，本次改造采用KYN28柜，因与原柜型（KYN18）尺寸宽度、深度、主母線位置都不同无法直接并柜如增加转接柜，现场无法提供足够空间，所以对现有6.3kV高压开关柜进行整体拆除，按设计图纸采购KYN28系列开关对其更换（发电机出口断路器则选用固定式开关），并备用一台机组出口断路器[1]2断路器选型根据现场布置情况，跃洲电站需更换19面开关柜，峡山电站需更换23面开关柜，若采用可研阶段推荐的西门子、ABB品牌，投资大经请示上级公司并取得同意，进行技术经济比较后，通过谈判方式继续采用原生产厂家（天水长城开关厂有限公司）产品通过筛选天水长城开关厂有限公司近三年提供的同类型断路器，结合现场实际，4000-63kA发电机出口开关柜选用KGN7-12/4000-63型开关柜配EVH4-12/T4000-63F型发电机出口真空断路器固定安装于柜内，断路器靠6.3kV母线侧装设隔离开关，跃洲电站2号主变低压侧断路器固定安装于柜内，断路器两侧装设隔离开关;其余高压开关柜选用KYN28A-12型开关柜配EVH1-12固封极柱式真空断路器以中置手车式配柜。

KGN7-12/4000-63型高压开关柜特点：该柜为大电流、高开断的高压开关设备，额定电流为4000A，额定短路开断电流为63 kA;柜体结构完全铠装，关键部件采用非导磁材料，解决大电流产生磁场而引起的钢件发热问题;风道设计独特，在自然风冷却条件下，即可满足1.1倍温升的要求;“机械五防”连锁装置完善，并可加装微机或电器闭锁，为设备操作人员提供了可靠的安全保护[2]3改造方案实施3.1 设计阶段厂家设计人员在现场踏勘了原开关柜布置、高低压母线出线、柜体深度等参数开始设计，出具设计图，由于发电机出口断路器采用了固定式开关，并在6.3kV母线侧装设隔离开关，改变了相应电气二次部分接线，综合保护、监控系统、五防系统等单元情况，组织技术人员再次修改图纸，以确保改造顺利进行3.2 施工阶段2018年3月始，结合水库上游来水情况，两站相继进行改造施工，分两期进行施工，先行改造单机单变段，后改造扩大单元段，同时完成相应五防系统、保护、监控系统调试，进展顺利，改造后设备运行正常4结束语新改造的开关柜自2018年运行以来，开关动作可靠，同时两站机组开停机也实现了一键操作，减轻了现场运行值班人员的劳动强度，提高了设备可靠性。

自2013年投产发电到2018年完成开关改造，因当初发电机出口断路器选型及产品质量等原因，五年间，现场值班人员一度“恐惧”机组开停机在发电机大电流出口断路器选型中，如何更好地实现技术经济双赢，通过本次改造，可供同类型发电机出口断路器选型借鉴参考文献[1] 马洪顺，程阳，陈丰，等.发电机出口断路器选型分析[J].热力发电，2018，（6）：98-104.[2] 梅强.大容量发电机出口断路器的选择[J].华东电力，2005，33（12）：75-78.作者简介凌远钧（1983-），男，学历：大学本科，工学学士，高级工程师，研究方向：从事电力生产管理工作 -全文完-。