试验站用发电机保护及操作断路器成套装置及其控制方法与流程

本发明涉及一种试验站用发电机保护及操作断路器成套装置及其控制方法。

背景技术：

现有大容量试验检测中心试验用冲击发电机出口短路电流达160ka，超出目前国产单台发电机断路器额定开断容量，而采用进口设备除价格昂贵外，后期运行维护成本也较高。

中国专利cn201621062168.6公开了一种发电机出口断路器控制系统，由合闸线圈控制回路、失压线圈控制回路、驱动马达线圈控制回路、可编程序控制器组成，所述可编程序控制器与所述合闸线圈控制回路、失压线圈控制回路、驱动马达线圈控制回路电连接。其控制系统较为复杂，可靠性不足，无法满足大容量试验检测中心试验用冲击发电机的需求。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，提供一种兼具系统保护和操作功能的试验站用发电机保护及操作断路器成套装置及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种试验站用发电机保护及操作断路器成套装置，装设于发电机出线端与合闸开关之间，包括紧耦合分裂电抗器、保护断路器、操作断路器，所述紧耦合分裂电抗器与保护断路器的两相并联，保护断路器与操作断路器串联，操作断路器与外部电路连接。

上述方案中，所述紧耦合分裂电抗器的上端出线分为两条支路，分别通过两个铜排分别与保护断路器两个边相上母线端子连接，保护断路器两个边相下母线端子通过铜排与操作断路器两个边相上母线端子连接，操作断路器两个边相下母线端子通过汇流的铜排连接形成汇流排，作为成套装置的出线与外部电路连接。

上述方案中，还包括前端钢支架、后端钢支架和绝缘子，紧耦合分裂电抗器与保护断路器间的铜排通过绝缘子固定在前端钢支架上，操作断路器位于前端钢支架里面中空部分，操作断路器底座直接通过地脚固定在地面，保护断路器固定在后端钢支架上面，汇流排通过绝缘子固定在地面，汇流排由后端钢支架里面中空部分穿出。

上述方案中，所述保护断路器与操作断路器采用前后上下错开布局的形式，保护断路器与操作断路器端子排采用面对面布置形式。

上述方案中，所述紧耦合分裂电抗器与保护断路器间的铜排采用宽面垂直于地面形式布置，保护断路器与操作断路器间的铜排采用宽面平行于地面形式布置，汇流排采用宽面垂直于地面形式布置。

上述方案中，当回路正常工作时，工作电流为i0及以下时，成套装置收到动作指令由操作断路器动作，保护断路器不动作，当回路出口短路故障且故障电流达到及超过i1时，成套装置收到动作指令由操作断路器及保护断路器同时动作，当回路电流达介于i0及i1时，成套装置收到动作指令由保护断路器同时动作，操作断路器不动作。

实施本发明的试验站用发电机保护及操作断路器成套装置，具有以下有益效果：

1、本发明装置是试验站短路发电机电源系统的组成部分，通过紧耦合分裂电抗器将一台三相开关的两相并联，并将两台开关串联形成兼具保护及操作功能的试验站用发电机保护及操作断路器成套装置。

2、本发明采用紧耦合分裂电抗器并联，实现开关支路均流及限流，有效解决了大功率试验站发电机保护断路器开断容量不足及操作断路器选型困难的难题，采用特定控制时序同时提高了成套装置故障电流开断能力及动作可靠性。

3、本发明可达到160ka的短路电流开断能力，运维成本低，能满足试验用冲击发电机出口短路保护要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明试验站用发电机保护及操作断路器成套装置的结构示意图；

图2是本发明试验站用发电机保护及操作断路器成套装置的俯视图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明试验站用发电机保护及操作断路器成套装置，装设于发电机出线端与合闸开关之间，是试验站短路发电机电源系统的组成部分，兼具系统保护和操作功能。其包括紧耦合分裂电抗器2、保护断路器6、操作断路器8。

紧耦合分裂电抗器2由铜制线圈通过多包封形式采用真空浇注方式制成，耦合型式采用包封间耦合，端子进出线形式为下进上出，出线角度为90度，紧耦合分裂电抗器2下端进线端子即为成套装置进线1。保护断路器6由常用三相发电机出口保护断路器6组成。操作断路器8由常用三相发电机出口保护断路器6组成。操作断路器8参数及型号与保护断路器6相同。紧耦合分裂电抗器2与保护断路器6的两相并联，保护断路器6与操作断路器8串联，操作断路器8与外部电路连接。

具体的，紧耦合分裂电抗器2的上端出线3分为两条支路，分别通过两个铜排4分别与保护断路器6两个边相上母线端子5连接，保护断路器6两个边相下母线端子通过铜排4与操作断路器8两个边相上母线端子连接，操作断路器8两个边相下母线端子通过汇流的铜排4连接形成汇流排11作为成套装置的出线12与外部电路连接。

进一步的，试验站用发电机保护及操作断路器成套装置，其特征在于，还包括前端钢支架7、后端钢支架10和绝缘子9，紧耦合分裂电抗器2与保护断路器6间的铜排4通过绝缘子9固定在前端钢支架7上，操作断路器8位于前端钢支架7里面中空部分，操作断路器8底座直接通过地脚固定在地面，保护断路器6固定在后端钢支架10上面，汇流排11通过绝缘子9固定在地面，汇流排11由后端钢支架10里面中空部分穿出。

进一步的，保护断路器6与操作断路器8采用前后上下错开布局的形式，保护断路器6与操作断路器8端子排采用面对面布置形式。采用这种布局可以节省空间，优化装置内部电磁场及力的影响。

进一步的，紧耦合分裂电抗器2与保护断路器6间的铜排4采用宽面垂直于地面形式布置，保护断路器6与操作断路器8间的铜排4采用宽面平行于地面形式布置，汇流排11采用宽面垂直于地面形式布置。铜排4的这种布置方式充分考虑了装置内部力的影响，增强了结构的动稳定性能。

本发明还提供了上述试验站用发电机保护及操作断路器成套装置的控制方法，具体如下：

当回路正常工作时，工作电流为i0及以下时，成套装置收到动作指令由操作断路器8动作，保护断路器6不动作，当回路出口短路故障且故障电流达到及超过i1时，成套装置收到动作指令由操作断路器8及保护断路器6同时动作，当回路电流达介于i0及i1时，成套装置收到动作指令由保护断路器6同时动作，操作断路器8不动作。电流i0及i1由回路参数及工作制整定得到，在本实施例中，i0＝120ka，i1＝160ka。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种试验站用发电机保护及操作断路器成套装置及其控制方法，成套装置装设于发电机出线端与合闸开关之间，包括紧耦合分裂电抗器(2)、保护断路器(6)、操作断路器(8)，所述紧耦合分裂电抗器(2)与保护断路器(6)的两相并联，保护断路器(6)与操作断路器(8)串联，操作断路器(8)与外部电路连接。本发明采用紧耦合分裂电抗器并联，实现开关支路均流及限流，有效解决了大功率试验站发电机保护断路器开断容量不足及操作断路器选型困难的难题，采用特定控制时序同时提高了成套装置故障电流开断能力及动作可靠性。

技术研发人员：刘波;陈轩恕;刘波;王卓;李文岚;喻明江;兰贞波
受保护的技术使用者：国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司;南京南瑞集团公司
技术研发日：2017.07.31
技术公布日：2017.10.27