本发明涉及断路器技术领域，更具体地说，涉及一种基于高频人工过零技术的发电机出口保护断路器。
背景技术：
随着发电机单台机组装机容量日益扩大，短路电流水平持续攀升，100ms内电流失零现象突出。如何在短时间内开断大短路电流，已经成为目前亟待解决的重要问题。针对上述问题，本发明提出一种基于高频人工过零技术的发电机出口保护断路器，解决发电机短路电流失零问题，提高现有发电机断路器短路开断能力；通过增加人工过零回路能够实现短路电流短时过零，在满足断路器开断能力的同时降低了短路电流对设备动稳定影响，提高了电力系统运行的安全性与经济性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，提出一种基于高频人工过零技术的发电机出口保护断路器。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：设计基于高频人工过零技术的发电机出口保护断路器，包括快速真空开关、人工过零回路、吸能支路及测控单元；
所述快速真空开关与人工过零回路及吸能支路并联，所述快速真空开关在发电机稳态运行时保持合闸，在发电机短路工况下分闸实现故障电流的快速开断和吸能支路的转移；
所述人工过零回路与快速真空开关及吸能支路并联，所述人工过零回路在发电机稳态运行时保持分闸，在发电机短路工况下合闸实现故障电流的快速转移；
所述吸能支路由氧化锌避雷器组成，与所述快速真空开关及人工过零回路并联，在发电机稳态运行时所述氧化锌避雷器不动作，在发电机短路工况下所述快速真空开关分断后氧化锌避雷器进行故障电流的快速转移及能量吸收；
所述测控单元用于在发电机发生短路故障时控制快速真空开关、人工过零回路的动作。
优选地，所述人工过零回路由串联连接的触发间隙、人工过零回路电容、人工过零回路电抗器组成；所述人工过零回路的频率为10khz数量级；所述触发间隙的响应时间不大于10us；所述人工过零回路电容预先充电至0.4-0.6倍的快速真空开关断口恢复电压峰值。
优选地，所述快速真空开关的分闸时间不大于3ms，分散性不大于0.1ms。
优选地，所述测控单元在发电机发生短路故障时，立即触发所述触发间隙及向快速开关发指令，所述人工过零回路投入运行同时快速真空开关分闸，然后故障电流快速转移至所述吸能支路，所述氧化锌避雷器吸收能量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明解决发电机短路电流失零问题，提高现有发电机断路器短路开断能力。
2、本发明通过增加人工过零回路能够实现短路电流短时过零。现有技术中，发电机短路电流直流分量衰减时间常数在100ms左右，短路电流过零时间均在一个周波以上(20ms)，现有发电机断路器开断短路电流时间一般在30ms以上。本发明采用高频人工过零技术可以实现短路电流快速(2ms内)过零，短路开断时间控制在5ms内，进而缩短了短路电流持续作用时间，在满足断路器开断能力的同时降低了短路电流对设备动稳定影响，提高了电力系统运行的安全性与经济性。
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为一种基于高频人工过零技术的发电机出口保护断路器的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供一种基于高频人工过零技术的发电机出口保护断路器，包括快速真空开关、人工过零回路、吸能支路及测控单元。
快速真空开关与人工过零回路及吸能支路并联，在本实施例中，选取分闸时间不大于3ms、分散性不大于0.1ms的快速真空开，这样可以实现发电机短路工况下其短路电流能够在2ms内过零。快速真空开关在稳态运行时保持合闸，在发电机短路工况下分闸实现故障电流的快速开断和吸能支路的转移。
人工过零回路与快速真空开关及吸能支路并联，其中，人工过零回路由串联电连接的触发间隙、人工过零回路电容、人工过零回路电抗器组成，人工过零回路的频率为10khz数量级，在本实施例中选取响应时间不大于10us的触发间隙，人工过零回路电容预先充电至0.4-0.6倍的快速真空开关断口恢复电压峰值。人工过零回路在发电机稳态运行时保持分闸，在发电机短路工况下合闸实现故障电流的快速转移。
吸能支路由氧化锌避雷器组成，与快速真空开关及人工过零回路并联，在发电机稳态运行时氧化锌避雷器不动作，在发电机短路工况下快速真空开关分断后氧化锌避雷器进行故障电流的快速转移及能量吸收。
测控单元用于在发电机发生短路故障时控制快速真空开关、人工过零回路的动作。测控单元在发电机发生短路故障时，立即触发触发间隙及向快速开关发送指令，人工过零回路投入运行同时快速真空开关分闸，然后故障电流快速转移至吸能支路，氧化锌避雷器吸收能量。
发电机短路电流直流分量衰减时间常数在100ms左右，现有技术中，短路电流过零时间均在一个周波以上(20ms)，现有发电机断路器开断短路电流时间一般在30ms以上。将本发明的保护断路器应用于发电机出口，可以实现短路电流快速(2ms内)过零，短路开断时间控制在5ms内，进而缩短了短路电流持续作用时间，在满足断路器开断能力的同时降低了短路电流对设备动稳定影响，提高了电力系统运行的安全性与经济性。
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。