发电机断路器及负荷开关设备调研报告

发电机断路器及负荷开关设备调研报告目 次\l“_TOC_250006“概述 1\l“_TOC_250005“发电机断路器的进展概况 1发电机断路器在火力发电厂中的应用 1\l“_TOC_250004“发电机断路器设备调研状况 5\l“_TOC_250003“发电机断路器在技术要求和标准要求方面的特点 5\l“_TOC_250002“主要发电机断路器制造商的技术参数 6\l“_TOC_250001“发电机断路器选择和设计中的一些问题 19\l“_TOC_250000“6 结论 19概述为修订《导体和电器选择设计技术规定与主变压器之间装设负荷开关的工程案例，因此本调研报告无发电机负荷开关的相关内容。发电机断路器的进展概况6BBC1969年开发出第一台可在大型发电机机端直接操作的DR型空气断路器。流达50000A250kA11000A以下的断路器承受自然风冷；11000～20230A承受强迫水循环风冷；20230～50000A则为水冷。661984ABBHESF6

SF

气体作为灭弧介质，操6动机构仍为气动。它利用SF6

气体自灭弧原理，由触头分开时产生的电弧来加热SF

气体，6619963月，ABB研制的HEC—8型发电机断路器通过了荷兰KEMA24000A160kA。666除了以SF6

气体和空气作为绝缘介质的SF

发电机断路器和空气式发电机断路器外，80年月末90年月初德国西门子公司又利用真空技术开发了真空型发电机断路器，其额定电压7.2～17.5kV4000～12023A80kA。19908月生产并组装的真空断路器通过型式试验并经过两部鉴定；19953150A50kA的真空断路器产品；19984000A63kA的真空断路器产品；2023年完成了额定序电流对发电机转子的影响以及可在不致失去厂用电源的条件下实现机炉系统故障时的停机等。GCB在我国的水电、核电行业早已广泛应用，并取得了较丰富的运行阅历，由于GCB价格较昂贵，其产品只有少数公司生产，选择范围较小，所以在火电工程中应用相对较少。2023~2023年，据不完全统计国内有以下火力发电工程装设了GCB86台，其中常规23631。扩建工程电厂二期工程表1 装设GCB电厂统计表〔2023~2023扩建工程电厂二期工程序号工程名称机组类型机组容量GCB供货年份供货台数1宁夏青铜峡电厂常规火电厂2X330MWHECS-100L202322华能广东海门电厂二期常规火电厂2X1000MWFKG1XW202323华能河南沁北电厂三期常规火电厂2X1000MWFKG1XW202324大唐河北清苑热电厂常规火电厂3X300MWFKG1F202335华能疆塔什店电厂四期扩建工程常规火电厂2X125MWFKG2M202326浙江浙能六横电厂常规火电厂2X1000MWHEC-8A202327广东阳西电厂常规火电厂2X660MWHEC-7S202328中电投田集电厂常规火电厂2X660MWHEC-7S202329榆林能源化工工程常规火电厂2X125MWHECS-80S2023210宜昌猇亭热电厂常规火电厂2X350MWHECS-100L2023211盘锦热电厂常规火电厂2X350MWHECS-100L2023212上海临港燃气一期工程燃机电厂4X400MWHECS-100L2023413华电半山燃机二期工程燃机电厂3X415MWFKG1X20233华能北京热电厂燃气联产14 燃机电厂2X350MWFKG1X20232京能草桥燃气联合循环热15 燃机电厂2X400MWFKG1X2023225华能金陵燃机电厂 燃机电厂2X200MWFKG2S20232杭州华电下沙自然气热电26 燃机电厂2X100MWFKG2S20232浙江镇海燃气发电厂二期27 燃机电厂3X300MWFKG1F20233华电龙游自然气热电联产28 燃机电厂2X200MWFKG2M20232工程29山西太原嘉节燃机电厂燃机电厂2X400MWHECS-100XLp2023230浙能长兴燃机电厂燃机电厂2X400MWHECS-100L2023231浙能常山燃机电厂燃机电厂1X400MWHECS-100Lplus2023132珠海横琴燃机电厂燃机电厂2X400MWHECS-100L2023233珠海自然气发电厂燃机电厂2X400MWHECS-100Lplus2023234中山嘉明联合循环电厂燃机电厂3X400MWFKG1X2023335华能重庆两江燃机电厂燃机电厂2X400MWFKG1X2023236华能桐乡燃机电厂燃机电厂2X200MWFKGA22023237江苏国信宜兴燃机电厂燃机电厂2X400MWFKG1N2023238华能太原东山燃气电厂燃机电厂2X400MWFKG1X2023239信阳燃气电厂工程燃机电厂1X300MWFKG1F2023140无锡西区燃机电厂燃机电厂1X400MWFKG1N20231序号工程名称机组序号工程名称机组类型机组容量GCB供货年份供货台数气热电工程联产工程工程序号工程名称装机容量GCB型号GCB序号工程名称装机容量GCB型号GCB主要参数投产日期(第一台)使用状况沙角C 1 电广东 3×600MW ALSTOM33700A，180kA1995能正确动作序序号工程名称装机容量GCB型号GCB主要参数投产日期(第一台)使用状况司4一期GCB改造过程中，发生了GCB未翻开GCB箱盖触电〔属责任关〕52023稳定62023运行正常72023运行正常23000A，140kVA2023运行正常24000A，160kA2023障23000A，2023运行正常一期：20230A，一期华能沁 4×600MW 一期：HEC7160kVA；2023；北电厂 二期：HEC7S二期：二期23000A，2023华润电140kVA力〔常熟〕有限公司3×600MWHEC-724000A，160kA国华宁海电厂4×600MWHEC-724000A，160kA福建大一期：唐国际24000A，宁德发4×600MW一期：HEC7160kA；电有限二期：HEC7S二期：责任公23000A，司140kVA浙江浙8能兰溪发电有4×600MWHEC7S限责任公司9神华国华台山3×600MWHEC-7电厂大唐湖10南湘潭发电有2×600MWHEC7S序序号工程名称装机容量GCB型号GCB主要参数投产日期(第一台)使用状况际湖北 140kA大别山电厂ABB断路器发生过以下两个问题：1.14 广东海门电厂4×1000MW 一期：HEC8；28000A，160kA2023机定子接地保护动作，更换电容解决；2.封母与断路器的软连接断裂导致保带紧固解决。发电机断路器设备调研状况发电机断路器在技术要求和标准要求方面的特点发电机断路器作为发电机组和升压变压器的保护和操作开关与一般断路器在很多方面的要求是不同的。依据国家标准GB/T14824—2023《高压沟通发电机断路器器在以下几个方面的规定要更为苛刻：发电机断路器在开断系统源短路故障时，恢复电压上升率比国家标准GB1984—202312kV40kA设备GB/T14824—2023中4kV/μs，而GB1984—2023中所规定的恢复电压上0.34kV/μs，这就要求发电机断路器必需具有较高的介质恢复速度，并且在设计上实行相应的解决措施。发电机回路的标准时间常数(150ms)比输配电线路用断路器的标准时间常数(45ms)长很多。因此，发电机回路的暂停过程衰减相对缓慢，由此造成一样分闸时间下GB1984—2023规定失步开断电流为额定短路开断电流的25%GB/T14824—202350%，并且要求失步开断非对称短路电流的直流重量75%(GB1984—2023为≤20%)；而瞬态恢复电压上升率和时延的规定也较GB1984—202312kV电压等级为例，GB1984—2023中规定失步开断0.26kV/μs18μsGB/T14824—2023中规定值依据发电机额定功率最小的瞬态恢复电压上升率为3.3kV/μs，时延≤1μs。在发电机源短路故障时由于变压器和系统的短路电抗之和低于发电机的次瞬态和瞬态电抗，所以发电机源的对称短路电流小于系统源的对称短路电流，恢复电压上升率也比系统源故障时稍低，但比国家标准GB1984—2023中规定值仍高出很多。1/2周波左右起打算作用；紧接着是格外高的“瞬态”电抗，在其后的多个周波中起打算性3个特点：①故障电流水平较低(通常小于系统源故障电流)；②格外高的直流重量(有时大于100%)；③可能消灭电流零点滞后现象，甚至在断路器触头分别后几十毫秒仍无零点。这就要求发电机断路器能够承受比通用高压断路器较长的燃弧时间或具有迫使电流提前过零的功能。12kVGB/T14824—2023规定发电机断路器断口间的雷电冲击耐受电压为n工频耐受电压到达，而GB/T11022—2023规定一般配电断路器的雷电冲击耐受电压为75kV，1min工频42kV。主要发电机断路器制造商的技术参数由于上述发电机断路器较一般高压断路器更为严格的技术要求的制造商并不太多。国外制造商主要有AB、阿尔斯通Alsto、伊顿EATO、西门10额定频率(Hz)额定电流〔A〕50605060Up额定频率(Hz)额定电流〔A〕50605060Upto6300Upto800050 60 50 60 50 60 50 60 50 60850080001050010000135001250013500125001750016500型号HVR-63XSHVR-63SHECS-80SHECS-80M HECPS-3SHECPS-5SHECPS-5SP额定电压〔kV〕242325.3额定短时工频耐受电压〔对地和极间〕〔kV〕6060(80)60(80)额定短时工频耐受电压〔断口间〕〔kV〕7070(88)70(88)1.2/50μs〔对地和极间〕〔kV〕125125(150)125(150)额定雷电冲击耐受电压1.2/50μs〔断口间〕145145(165)145(165)〔kV〕额定短路开断电流〔kA〕6380100130130额定短时耐受电流〔kA〕6380100130130额定峰值耐受电流〔kA〕190220300360360额定短路持续时间〔s〕333额定开断时间〔ms〕476868额定分闸时间〔ms〕34±534±534±5机械寿命〔次〕100002023020230冷却方式自然冷却〔放开式〕自然冷却自然冷却气体绝缘介质SF6操作机构液压弹簧型号HECS-100RHECS-100MHECS-100LHECS-100Lplus HECS-130RHECS-130LHECS-130Lplus额定雷电冲击耐受电压型号HECS-100RHECS-100MHECS-100LHECS-100Lplus HECS-130RHECS-130LHECS-130Lplus额定雷电冲击耐受电压1.2/50μs〔对地和极间〔k〕额定雷电冲击耐受电压1.2/50μs〔断口125(150)125(150)145(165)145(165)额定电压〔kV〕25.325.3额定频率(Hz)5060506050605060506050605060额定电流〔A〕900086001050010000130001202314500137009000860013000120231450013700〔对地和极间kV〕60(80)60(80)额定短时工频耐受电压〔断口间〔k〕70(88)70(88)间〔k〕额定短路开断电流〔kA〕100130额定短时耐受电流〔kA〕100130额定峰值耐受电流〔kA〕300360额定短路持续时间〔s〕33额定开断时间〔ms〕6868额定分闸时间〔ms〕34±534±5机械寿命〔次〕2023020230冷却方式自然冷却自然冷却气体绝缘介质操作机构SF6液压弹簧表3 ABB发电机断路器主要技术参数表〔3〕型号HECS-100XLpHECS-130XLpHECS-130XXLpHEC7SHEC7AHEC8AHEC7B额定电压〔kV〕25.33027.5额定频率(Hz)50 6050 6050 605060 506050 605060额定电流〔A〕额定短时工频耐受电压〔对地和极间〕

1800017100180001710023000217002300022023250002202328000260002500022023〔kV〕〔kV〕〔断口间k〕70(88)88881.2/50μs〔对地和极间〔k〕125(150)1501501.2/50μs〔断145(165)165165口间〔k〕额定短路开断电流〔kA〕100130130140170190额定短时耐受电流〔kA〕100130130140170190额定峰值耐受电流〔kA〕300360360390466521额定短路持续时间〔s〕333额定开断时间〔ms〕68565858额定分闸时间〔ms〕34±530±335±335±3机械寿命〔次〕202301000010000冷却方式气体绝缘介质操作机构

自然冷却 自然冷却SF6液压弹簧

自然冷却

自然冷却〔加强对流〕

自然冷却表3 ABB发电机断路器主要技术参数表〔4〕型号HEC8BHEC7CHEC8CHEC9-250LHEC9-250XL HEC9-300LHEC9-300XL额定电压〔kV〕27.525.231.531.5额定频率(Hz)

50 60 50

60 50 60 50

60 50 60

50 60

50 60额定电流〔A〕额定短时工频耐受电压〔对地和极间〕

2800026000250002202328000260002850026500335003250028500265003350032500〔kV〕额定短时工频耐受电压〔断口间〔kV〕额定短时工频耐受电压〔断口间〔k〕88889090额定雷电冲击耐受电压1.2/50μs〔对150150150150额定雷电冲击耐受电压1.2/50μs〔断165165165165口间〔k〕额定短路开断电流〔kA〕190210250300额定短时耐受电流〔kA〕190210250300额定峰值耐受电流〔kA〕521575685825额定短路持续时间〔s〕3332.5额定开断时间〔ms〕58615050额定分闸时间〔ms〕35±335±326±226±2机械寿命〔次〕100001000050005000冷却方式自然冷却〔加强对流〕自然冷却自然冷却〔加强对流〕自然冷却自然冷却〔加强对流〕自然冷却自然冷却〔加强对流〕气体绝缘介质SF6操作机构液压弹簧地和极间〔k〕表4 Alstom发电机断路器主要技术参数表〔1〕型号FKG2SFKG2MFKGA2FKG1NFKG1F额定电压〔kV〕2417.5/24242727额定频率(Hz)50605060506050605060额定电流〔户内安装〕(A)6800665084008150135001280010800105001350013000额定电流〔户外安装〕(A)660064008100790012650120231040010100额定短时工频耐受电压〔对地〔k〕6060608080额定雷电冲击耐受电压1.2/5s〔相对地kV〕125125125150150额定短路开断电流〔kA〕6380/63100120120额定短时耐受电流〔kA〕6380/63100120120额定峰值耐受电流〔kA〕173219/173274329329额定短路持续时间〔s〕32.5/3333额定失步开断电流〔kA〕31.540/31.5506060额定开断时间〔ms〕5050707575额定合闸时间〔ms〕115115116100100冷却方式自然冷却自然冷却自然冷却自然冷却自然冷却(散热管)气体绝缘介质SF6操作机构弹簧冷却方式气体绝缘介质操作机构SF6弹簧表冷却方式气体绝缘介质操作机构SF6弹簧型号FKG1XFKG1XPFKG1XVFKG1XW额定电压〔kV〕32.432.432.432.4额定频率(Hz)5060506050605060额定电流〔户内安装〕(A)1700016450210002040024000233002800027150额定电流〔户外安装〕(A)1635015800额定短时工频耐受电压〔相对地〔k〕80808080额定雷电冲击耐受电压1.2/5s〔相对地kV〕150150150150额定短路开断电流〔kA〕160160160160额定短时耐受电流〔kA〕160160160160额定峰值耐受电流〔kA〕440440440440额定短路持续时间〔s〕3333.5额定失步开断电流〔kA〕80808080额定开断时间〔ms〕75757575额定合闸时间〔ms〕100100100100自然冷却自然冷却强迫风冷强迫风冷(散热管)(散热管)〔散热管+冷却风扇〕〔散热管+冷却风扇〕表5 伊顿发电机断路器主要技术参数表型号150VCP-WG50 150VCP-WG63150VCP-WG75额定电压〔kV〕15额定频率(Hz)额定电流(A)50/601200、2023、3000、4000 1200、2023、3000、40001200、2023、3000、4000、5000*〔相对地〔k〕额定短路开断电流〔kA〕506375额定短时耐受电流〔kA〕506375额定峰值耐受电流〔kA〕137176206额定开断时间〔ms〕505083额定分闸时间〔ms〕323054机械寿命〔次〕10000绝缘介质真空额定短时工频耐受电压〔相对地〕〔kV〕1.2/50μs4295注：*75kA4000A额定短时工频耐受电压〔相对地〕〔kV〕1.2/50μs4295型号〔相对地〔k型号〔相对地〔k〕额定短路开断电流直流分量75%65%65%额定短路持续时间〔s〕333气体绝缘介质真空3AH38173AH38173AH37123AH37123AH38183AH38183AH37133AH37133AH38193AH38193AH37143AH3714-7-8-4-5-7-8-4-5-7-8-4-5额定电压〔kV〕17.517.517.5额定频率(Hz)50/6050/6050/60额定电流〔A〕315040005000630031504000500063003150400050006300505050额定雷电冲击耐受电压1101101101.2/5μ〔相对地k〕额定短路开断电流〔kA〕506372额定短时耐受电流〔kA〕506372额定峰值耐受电流〔kA〕137173198型号3AH3722-23AH3722-33AH3722-43AH3722-53AH3723-23AH3723-33AH3723-4型号3AH3722-23AH3722-33AH3722-43AH3722-53AH3723-23AH3723-33AH3723-43AH3723-5额定电压〔kV〕2424额定频率(Hz)50/6050/60额定电流〔A〕31504000500063003150400050006300〔相对地〕〔kV〕60601.2/50μ125125s〔相对地〔k〕额定短路开断电流〔kA〕5063额定短时耐受电流〔kA〕5063额定峰值耐受电流〔kA〕137173额定短路开断电流直流重量75%65%额定短路持续时间〔s〕33气体绝缘介质真空表7 北开发电机断路器主要技术参数表型号ZN65A-12/T3150/40kAZN65A-12/T4000/63kAZN105-12/T5000/63kAZN105-12/T6300/80kAZN105-18/T6300/63kA额定电压〔kV〕1212121218额定频率(Hz)5050505050额定电流〔A〕16002023250031504000500063006300额定短时工频耐受电压〔对地42/5042/5042/5042/5053/63/断口间k〕额定雷电冲击耐受电压1.2/5075/85 75/85 75/85 75/85 100/115μ〔/断口间kV〕额定短路开断电流〔kA〕4063638063额定短时耐受电流〔kA〕4063638063额定峰值耐受电流〔kA〕110176176224176额定短路持续时间〔s〕43332最高直流重量〔%〕7575758075额定开断时间〔ms〕8050~8050~8050~8050~80额定合闸时间〔ms〕40~8545~7540~6540~6540~65额定分闸时间〔ms〕40~8550~7035~6535~6535~65冷却方式自冷自冷自冷自冷自冷机械寿命〔次〕2023010000100001000010000额定短路电流开断次数〔次〕505555气体绝缘介质真空操作机构弹簧制造商西安西开天水长城型号ZN28－12/4000－制造商西安西开天水长城型号ZN28－12/4000－ZN□-15/6300-80kAZHN10-24/Y25000-160kAZN65A-12/4000-63kA63kA额定电压〔kV〕12152412额定频率(Hz)50505050额定电流〔A〕4000630025000；27000〔强制风冷〕4000额定短时工频耐受电压〔对地和极间k〕42508042额定短时工频耐受电压〔断口间〔k〕48598050额定雷电冲击耐受电压1.2/5〔对地和极间〔k〕759015075额定雷电冲击耐受电压1.2/5s〔断口间kV〕8510215085额定短路开断电流〔kA〕638016063额定短时耐受电流〔kA〕638016063额定峰值耐受电流〔kA〕189220440180额定短路持续时间〔s〕4424额定短路开断电流直流重量75%77%87%75%冷却方式自冷自冷自冷/强制风冷自冷机械寿命〔次〕1000010000500010000气体绝缘介质真空真空SF6真空操作机构弹簧弹簧液压弹簧弹簧9东北发电机断路器主要技术参数表型号LN6-18〔G〕/Y11000-80LN6-24〔G〕/Y11000-80ZHN2-18〔G〕/Y11000-80ZHN2-24〔G〕/Y