發(fā)電機斷路器及負荷開關設備調研報告

發(fā)電機斷路器及負荷開關設備調研報告目 次\l“_TOC_250006“概述 1\l“_TOC_250005“發(fā)電機斷路器的進展概況 1發(fā)電機斷路器在火力發(fā)電廠中的應用 1\l“_TOC_250004“發(fā)電機斷路器設備調研狀況 5\l“_TOC_250003“發(fā)電機斷路器在技術要求和標準要求方面的特點 5\l“_TOC_250002“主要發(fā)電機斷路器制造商的技術參數 6\l“_TOC_250001“發(fā)電機斷路器選擇和設計中的一些問題 19\l“_TOC_250000“6 結論 19概述為修訂《導體和電器選擇設計技術規(guī)定與主變壓器之間裝設負荷開關的工程案例，因此本調研報告無發(fā)電機負荷開關的相關內容。發(fā)電機斷路器的進展概況6BBC1969年開發(fā)出第一臺可在大型發(fā)電機機端直接操作的DR型空氣斷路器。流達50000A250kA11000A以下的斷路器承受自然風冷；11000～20230A承受強迫水循環(huán)風冷；20230～50000A則為水冷。661984ABBHESF6

SF

氣體作為滅弧介質，操6動機構仍為氣動。它利用SF6

氣體自滅弧原理，由觸頭分開時產生的電弧來加熱SF

氣體，6619963月，ABB研制的HEC—8型發(fā)電機斷路器通過了荷蘭KEMA24000A160kA。666除了以SF6

氣體和空氣作為絕緣介質的SF

發(fā)電機斷路器和空氣式發(fā)電機斷路器外，80年月末90年月初德國西門子公司又利用真空技術開發(fā)了真空型發(fā)電機斷路器，其額定電壓7.2～17.5kV4000～12023A80kA。19908月生產并組裝的真空斷路器通過型式試驗并經過兩部鑒定；19953150A50kA的真空斷路器產品；19984000A63kA的真空斷路器產品；2023年完成了額定序電流對發(fā)電機轉子的影響以及可在不致失去廠用電源的條件下實現機爐系統故障時的停機等。GCB在我國的水電、核電行業(yè)早已廣泛應用，并取得了較豐富的運行閱歷，由于GCB價格較昂貴，其產品只有少數公司生產，選擇范圍較小，所以在火電工程中應用相對較少。2023~2023年，據不完全統計國內有以下火力發(fā)電工程裝設了GCB86臺，其中常規(guī)23631。擴建工程電廠二期工程表1 裝設GCB電廠統計表〔2023~2023擴建工程電廠二期工程序號工程名稱機組類型機組容量GCB供貨年份供貨臺數1寧夏青銅峽電廠常規(guī)火電廠2X330MWHECS-100L202322華能廣東海門電廠二期常規(guī)火電廠2X1000MWFKG1XW202323華能河南沁北電廠三期常規(guī)火電廠2X1000MWFKG1XW202324大唐河北清苑熱電廠常規(guī)火電廠3X300MWFKG1F202335華能疆塔什店電廠四期擴建工程常規(guī)火電廠2X125MWFKG2M202326浙江浙能六橫電廠常規(guī)火電廠2X1000MWHEC-8A202327廣東陽西電廠常規(guī)火電廠2X660MWHEC-7S202328中電投田集電廠常規(guī)火電廠2X660MWHEC-7S202329榆林能源化工工程常規(guī)火電廠2X125MWHECS-80S2023210宜昌猇亭熱電廠常規(guī)火電廠2X350MWHECS-100L2023211盤錦熱電廠常規(guī)火電廠2X350MWHECS-100L2023212上海臨港燃氣一期工程燃機電廠4X400MWHECS-100L2023413華電半山燃機二期工程燃機電廠3X415MWFKG1X20233華能北京熱電廠燃氣聯產14 燃機電廠2X350MWFKG1X20232京能草橋燃氣聯合循環(huán)熱15 燃機電廠2X400MWFKG1X2023225華能金陵燃機電廠 燃機電廠2X200MWFKG2S20232杭州華電下沙自然氣熱電26 燃機電廠2X100MWFKG2S20232浙江鎮(zhèn)海燃氣發(fā)電廠二期27 燃機電廠3X300MWFKG1F20233華電龍游自然氣熱電聯產28 燃機電廠2X200MWFKG2M20232工程29山西太原嘉節(jié)燃機電廠燃機電廠2X400MWHECS-100XLp2023230浙能長興燃機電廠燃機電廠2X400MWHECS-100L2023231浙能常山燃機電廠燃機電廠1X400MWHECS-100Lplus2023132珠海橫琴燃機電廠燃機電廠2X400MWHECS-100L2023233珠海自然氣發(fā)電廠燃機電廠2X400MWHECS-100Lplus2023234中山嘉明聯合循環(huán)電廠燃機電廠3X400MWFKG1X2023335華能重慶兩江燃機電廠燃機電廠2X400MWFKG1X2023236華能桐鄉(xiāng)燃機電廠燃機電廠2X200MWFKGA22023237江蘇國信宜興燃機電廠燃機電廠2X400MWFKG1N2023238華能太原東山燃氣電廠燃機電廠2X400MWFKG1X2023239信陽燃氣電廠工程燃機電廠1X300MWFKG1F2023140無錫西區(qū)燃機電廠燃機電廠1X400MWFKG1N20231序號工程名稱機組序號工程名稱機組類型機組容量GCB供貨年份供貨臺數氣熱電工程聯產工程工程序號工程名稱裝機容量GCB型號GCB序號工程名稱裝機容量GCB型號GCB主要參數投產日期(第一臺)使用狀況沙角C 1 電廣東 3×600MW ALSTOM33700A，180kA1995能正確動作序序號工程名稱裝機容量GCB型號GCB主要參數投產日期(第一臺)使用狀況司4一期GCB改造過程中，發(fā)生了GCB未翻開GCB箱蓋觸電〔屬責任關〕52023穩(wěn)定62023運行正常72023運行正常23000A，140kVA2023運行正常24000A，160kA2023障23000A，2023運行正常一期：20230A，一期華能沁 4×600MW 一期：HEC7160kVA；2023；北電廠 二期：HEC7S二期：二期23000A，2023華潤電140kVA力〔常熟〕有限公司3×600MWHEC-724000A，160kA國華寧海電廠4×600MWHEC-724000A，160kA福建大一期：唐國際24000A，寧德發(fā)4×600MW一期：HEC7160kA；電有限二期：HEC7S二期：責任公23000A，司140kVA浙江浙8能蘭溪發(fā)電有4×600MWHEC7S限責任公司9神華國華臺山3×600MWHEC-7電廠大唐湖10南湘潭發(fā)電有2×600MWHEC7S序序號工程名稱裝機容量GCB型號GCB主要參數投產日期(第一臺)使用狀況際湖北 140kA大別山電廠ABB斷路器發(fā)生過以下兩個問題：1.14 廣東海門電廠4×1000MW 一期：HEC8；28000A，160kA2023機定子接地保護動作，更換電容解決；2.封母與斷路器的軟連接斷裂導致保帶緊固解決。發(fā)電機斷路器設備調研狀況發(fā)電機斷路器在技術要求和標準要求方面的特點發(fā)電機斷路器作為發(fā)電機組和升壓變壓器的保護和操作開關與一般斷路器在很多方面的要求是不同的。依據國家標準GB/T14824—2023《高壓溝通發(fā)電機斷路器器在以下幾個方面的規(guī)定要更為苛刻：發(fā)電機斷路器在開斷系統源短路故障時，恢復電壓上升率比國家標準GB1984—202312kV40kA設備GB/T14824—2023中4kV/μs，而GB1984—2023中所規(guī)定的恢復電壓上0.34kV/μs，這就要求發(fā)電機斷路器必需具有較高的介質恢復速度，并且在設計上實行相應的解決措施。發(fā)電機回路的標準時間常數(150ms)比輸配電線路用斷路器的標準時間常數(45ms)長很多。因此，發(fā)電機回路的暫停過程衰減相對緩慢，由此造成一樣分閘時間下GB1984—2023規(guī)定失步開斷電流為額定短路開斷電流的25%GB/T14824—202350%，并且要求失步開斷非對稱短路電流的直流重量75%(GB1984—2023為≤20%)；而瞬態(tài)恢復電壓上升率和時延的規(guī)定也較GB1984—202312kV電壓等級為例，GB1984—2023中規(guī)定失步開斷0.26kV/μs18μsGB/T14824—2023中規(guī)定值依據發(fā)電機額定功率最小的瞬態(tài)恢復電壓上升率為3.3kV/μs，時延≤1μs。在發(fā)電機源短路故障時由于變壓器和系統的短路電抗之和低于發(fā)電機的次瞬態(tài)和瞬態(tài)電抗，所以發(fā)電機源的對稱短路電流小于系統源的對稱短路電流，恢復電壓上升率也比系統源故障時稍低，但比國家標準GB1984—2023中規(guī)定值仍高出很多。1/2周波左右起打算作用；緊接著是格外高的“瞬態(tài)”電抗，在其后的多個周波中起打算性3個特點：①故障電流水平較低(通常小于系統源故障電流)；②格外高的直流重量(有時大于100%)；③可能消滅電流零點滯后現象，甚至在斷路器觸頭分別后幾十毫秒仍無零點。這就要求發(fā)電機斷路器能夠承受比通用高壓斷路器較長的燃弧時間或具有迫使電流提前過零的功能。12kVGB/T14824—2023規(guī)定發(fā)電機斷路器斷口間的雷電沖擊耐受電壓為n工頻耐受電壓到達，而GB/T11022—2023規(guī)定一般配電斷路器的雷電沖擊耐受電壓為75kV，1min工頻42kV。主要發(fā)電機斷路器制造商的技術參數由于上述發(fā)電機斷路器較一般高壓斷路器更為嚴格的技術要求的制造商并不太多。國外制造商主要有AB、阿爾斯通Alsto、伊頓EATO、西門10額定頻率(Hz)額定電流〔A〕50605060Up額定頻率(Hz)額定電流〔A〕50605060Upto6300Upto800050 60 50 60 50 60 50 60 50 60850080001050010000135001250013500125001750016500型號HVR-63XSHVR-63SHECS-80SHECS-80M HECPS-3SHECPS-5SHECPS-5SP額定電壓〔kV〕242325.3額定短時工頻耐受電壓〔對地和極間〕〔kV〕6060(80)60(80)額定短時工頻耐受電壓〔斷口間〕〔kV〕7070(88)70(88)1.2/50μs〔對地和極間〕〔kV〕125125(150)125(150)額定雷電沖擊耐受電壓1.2/50μs〔斷口間〕145145(165)145(165)〔kV〕額定短路開斷電流〔kA〕6380100130130額定短時耐受電流〔kA〕6380100130130額定峰值耐受電流〔kA〕190220300360360額定短路持續(xù)時間〔s〕333額定開斷時間〔ms〕476868額定分閘時間〔ms〕34±534±534±5機械壽命〔次〕100002023020230冷卻方式自然冷卻〔放開式〕自然冷卻自然冷卻氣體絕緣介質SF6操作機構液壓彈簧型號HECS-100RHECS-100MHECS-100LHECS-100Lplus HECS-130RHECS-130LHECS-130Lplus額定雷電沖擊耐受電壓型號HECS-100RHECS-100MHECS-100LHECS-100Lplus HECS-130RHECS-130LHECS-130Lplus額定雷電沖擊耐受電壓1.2/50μs〔對地和極間〔k〕額定雷電沖擊耐受電壓1.2/50μs〔斷口125(150)125(150)145(165)145(165)額定電壓〔kV〕25.325.3額定頻率(Hz)5060506050605060506050605060額定電流〔A〕900086001050010000130001202314500137009000860013000120231450013700〔對地和極間kV〕60(80)60(80)額定短時工頻耐受電壓〔斷口間〔k〕70(88)70(88)間〔k〕額定短路開斷電流〔kA〕100130額定短時耐受電流〔kA〕100130額定峰值耐受電流〔kA〕300360額定短路持續(xù)時間〔s〕33額定開斷時間〔ms〕6868額定分閘時間〔ms〕34±534±5機械壽命〔次〕2023020230冷卻方式自然冷卻自然冷卻氣體絕緣介質操作機構SF6液壓彈簧表3 ABB發(fā)電機斷路器主要技術參數表〔3〕型號HECS-100XLpHECS-130XLpHECS-130XXLpHEC7SHEC7AHEC8AHEC7B額定電壓〔kV〕25.33027.5額定頻率(Hz)50 6050 6050 605060 506050 605060額定電流〔A〕額定短時工頻耐受電壓〔對地和極間〕

1800017100180001710023000217002300022023250002202328000260002500022023〔kV〕〔kV〕〔斷口間k〕70(88)88881.2/50μs〔對地和極間〔k〕125(150)1501501.2/50μs〔斷145(165)165165口間〔k〕額定短路開斷電流〔kA〕100130130140170190額定短時耐受電流〔kA〕100130130140170190額定峰值耐受電流〔kA〕300360360390466521額定短路持續(xù)時間〔s〕333額定開斷時間〔ms〕68565858額定分閘時間〔ms〕34±530±335±335±3機械壽命〔次〕202301000010000冷卻方式氣體絕緣介質操作機構

自然冷卻 自然冷卻SF6液壓彈簧

自然冷卻

自然冷卻〔加強對流〕

自然冷卻表3 ABB發(fā)電機斷路器主要技術參數表〔4〕型號HEC8BHEC7CHEC8CHEC9-250LHEC9-250XL HEC9-300LHEC9-300XL額定電壓〔kV〕27.525.231.531.5額定頻率(Hz)

50 60 50

60 50 60 50

60 50 60

50 60

50 60額定電流〔A〕額定短時工頻耐受電壓〔對地和極間〕

2800026000250002202328000260002850026500335003250028500265003350032500〔kV〕額定短時工頻耐受電壓〔斷口間〔kV〕額定短時工頻耐受電壓〔斷口間〔k〕88889090額定雷電沖擊耐受電壓1.2/50μs〔對150150150150額定雷電沖擊耐受電壓1.2/50μs〔斷165165165165口間〔k〕額定短路開斷電流〔kA〕190210250300額定短時耐受電流〔kA〕190210250300額定峰值耐受電流〔kA〕521575685825額定短路持續(xù)時間〔s〕3332.5額定開斷時間〔ms〕58615050額定分閘時間〔ms〕35±335±326±226±2機械壽命〔次〕100001000050005000冷卻方式自然冷卻〔加強對流〕自然冷卻自然冷卻〔加強對流〕自然冷卻自然冷卻〔加強對流〕自然冷卻自然冷卻〔加強對流〕氣體絕緣介質SF6操作機構液壓彈簧地和極間〔k〕表4 Alstom發(fā)電機斷路器主要技術參數表〔1〕型號FKG2SFKG2MFKGA2FKG1NFKG1F額定電壓〔kV〕2417.5/24242727額定頻率(Hz)50605060506050605060額定電流〔戶內安裝〕(A)6800665084008150135001280010800105001350013000額定電流〔戶外安裝〕(A)660064008100790012650120231040010100額定短時工頻耐受電壓〔對地〔k〕6060608080額定雷電沖擊耐受電壓1.2/5s〔相對地kV〕125125125150150額定短路開斷電流〔kA〕6380/63100120120額定短時耐受電流〔kA〕6380/63100120120額定峰值耐受電流〔kA〕173219/173274329329額定短路持續(xù)時間〔s〕32.5/3333額定失步開斷電流〔kA〕31.540/31.5506060額定開斷時間〔ms〕5050707575額定合閘時間〔ms〕115115116100100冷卻方式自然冷卻自然冷卻自然冷卻自然冷卻自然冷卻(散熱管)氣體絕緣介質SF6操作機構彈簧冷卻方式氣體絕緣介質操作機構SF6彈簧表冷卻方式氣體絕緣介質操作機構SF6彈簧型號FKG1XFKG1XPFKG1XVFKG1XW額定電壓〔kV〕32.432.432.432.4額定頻率(Hz)5060506050605060額定電流〔戶內安裝〕(A)1700016450210002040024000233002800027150額定電流〔戶外安裝〕(A)1635015800額定短時工頻耐受電壓〔相對地〔k〕80808080額定雷電沖擊耐受電壓1.2/5s〔相對地kV〕150150150150額定短路開斷電流〔kA〕160160160160額定短時耐受電流〔kA〕160160160160額定峰值耐受電流〔kA〕440440440440額定短路持續(xù)時間〔s〕3333.5額定失步開斷電流〔kA〕80808080額定開斷時間〔ms〕75757575額定合閘時間〔ms〕100100100100自然冷卻自然冷卻強迫風冷強迫風冷(散熱管)(散熱管)〔散熱管+冷卻風扇〕〔散熱管+冷卻風扇〕表5 伊頓發(fā)電機斷路器主要技術參數表型號150VCP-WG50 150VCP-WG63150VCP-WG75額定電壓〔kV〕15額定頻率(Hz)額定電流(A)50/601200、2023、3000、4000 1200、2023、3000、40001200、2023、3000、4000、5000*〔相對地〔k〕額定短路開斷電流〔kA〕506375額定短時耐受電流〔kA〕506375額定峰值耐受電流〔kA〕137176206額定開斷時間〔ms〕505083額定分閘時間〔ms〕323054機械壽命〔次〕10000絕緣介質真空額定短時工頻耐受電壓〔相對地〕〔kV〕1.2/50μs4295注：*75kA4000A額定短時工頻耐受電壓〔相對地〕〔kV〕1.2/50μs4295型號〔相對地〔k型號〔相對地〔k〕額定短路開斷電流直流分量75%65%65%額定短路持續(xù)時間〔s〕333氣體絕緣介質真空3AH38173AH38173AH37123AH37123AH38183AH38183AH37133AH37133AH38193AH38193AH37143AH3714-7-8-4-5-7-8-4-5-7-8-4-5額定電壓〔kV〕17.517.517.5額定頻率(Hz)50/6050/6050/60額定電流〔A〕315040005000630031504000500063003150400050006300505050額定雷電沖擊耐受電壓1101101101.2/5μ〔相對地k〕額定短路開斷電流〔kA〕506372額定短時耐受電流〔kA〕506372額定峰值耐受電流〔kA〕137173198型號3AH3722-23AH3722-33AH3722-43AH3722-53AH3723-23AH3723-33AH3723-4型號3AH3722-23AH3722-33AH3722-43AH3722-53AH3723-23AH3723-33AH3723-43AH3723-5額定電壓〔kV〕2424額定頻率(Hz)50/6050/60額定電流〔A〕31504000500063003150400050006300〔相對地〕〔kV〕60601.2/50μ125125s〔相對地〔k〕額定短路開斷電流〔kA〕5063額定短時耐受電流〔kA〕5063額定峰值耐受電流〔kA〕137173額定短路開斷電流直流重量75%65%額定短路持續(xù)時間〔s〕33氣體絕緣介質真空表7 北開發(fā)電機斷路器主要技術參數表型號ZN65A-12/T3150/40kAZN65A-12/T4000/63kAZN105-12/T5000/63kAZN105-12/T6300/80kAZN105-18/T6300/63kA額定電壓〔kV〕1212121218額定頻率(Hz)5050505050額定電流〔A〕16002023250031504000500063006300額定短時工頻耐受電壓〔對地42/5042/5042/5042/5053/63/斷口間k〕額定雷電沖擊耐受電壓1.2/5075/85 75/85 75/85 75/85 100/115μ〔/斷口間kV〕額定短路開斷電流〔kA〕4063638063額定短時耐受電流〔kA〕4063638063額定峰值耐受電流〔kA〕110176176224176額定短路持續(xù)時間〔s〕43332最高直流重量〔%〕7575758075額定開斷時間〔ms〕8050~8050~8050~8050~80額定合閘時間〔ms〕40~8545~7540~6540~6540~65額定分閘時間〔ms〕40~8550~7035~6535~6535~65冷卻方式自冷自冷自冷自冷自冷機械壽命〔次〕2023010000100001000010000額定短路電流開斷次數〔次〕505555氣體絕緣介質真空操作機構彈簧制造商西安西開天水長城型號ZN28－12/4000－制造商西安西開天水長城型號ZN28－12/4000－ZN□-15/6300-80kAZHN10-24/Y25000-160kAZN65A-12/4000-63kA63kA額定電壓〔kV〕12152412額定頻率(Hz)50505050額定電流〔A〕4000630025000；27000〔強制風冷〕4000額定短時工頻耐受電壓〔對地和極間k〕42508042額定短時工頻耐受電壓〔斷口間〔k〕48598050額定雷電沖擊耐受電壓1.2/5〔對地和極間〔k〕759015075額定雷電沖擊耐受電壓1.2/5s〔斷口間kV〕8510215085額定短路開斷電流〔kA〕638016063額定短時耐受電流〔kA〕638016063額定峰值耐受電流〔kA〕189220440180額定短路持續(xù)時間〔s〕4424額定短路開斷電流直流重量75%77%87%75%冷卻方式自冷自冷自冷/強制風冷自冷機械壽命〔次〕1000010000500010000氣體絕緣介質真空真空SF6真空操作機構彈簧彈簧液壓彈簧彈簧9東北發(fā)電機斷路器主要技術參數表型號LN6-18〔G〕/Y11000-80LN6-24〔G〕/Y11000-80ZHN2-18〔G〕/Y11000-80ZHN2-24〔G〕/Y