一种环保型发电机出口断路器拓扑结构

本发明属于电气设备，具体涉及一种环保型发电机出口断路器拓扑结构。

背景技术：

1、随着600mw至1000mw的大容量发电机逐渐被应用于电厂，大容量发电机断路器成为保障发电机、变压器安全可靠运行的核心装备。目前主流的大容量发电机断路器通常为六氟化硫断路器，可以产生高达几千伏的电弧电压加速电流过零。但同时，六氟化硫的使用会加剧温室效应，且大容量六氟化硫断路器的技术长期被外国公司垄断。为替代六氟化硫断路器，本发明提出环保型大容量发电机断路器拓扑结构及其控制策略。

2、空气式断路器具有环境友好的优点，但单个空气式断路器无法承受大容量发电机出口短路电流水平，且无法承担电流开断后的高瞬态恢复电压；而快速真空断路器介质恢复速度快，可以承受高瞬态恢复电压。

3、结合上述特点，本发明提出了一种基于快速真空断路器和空气式断路器的多支路环保型发电机出口断路器拓扑结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环保型发电机出口断路器拓扑结构，采用多支路分流弥补了空气式断路器电流水平不足的缺陷，并通过快速真空断路器承受电流开断后的瞬态恢复电压防止电弧重燃，具有环境友好、加速电流过零能力强、开断速度快等优势，可以满足大容量发电机出口处的保护要求。

2、本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

3、一种环保型发电机出口断路器拓扑结构，其特征在于：包括并联连接的多条分流支路，任意一条所述分流支路包括依次串联连接的均流电感l、快速真空断路器模块t1及空气式断路器模块t2，所述快速真空断路器模块t1由快速真空断路器fvs、分压电容c1和避雷器mov1并联构成；所述空气式断路器模块t2由空气式断路器acb、分压电容c2和避雷器mov2并联构成。

4、而且，所述多条分流支路的均流电感l的流经电流均相同。

5、而且，任意两条所述分流支路的均流电感lm和ln(m≠n)的取值依据为：

6、uacb·δt/l＜δi；

7、其中：uacb为空气式断路器模块的电弧电压；

8、l为lm+ln的取值；

9、δt为任意两条分流支路上的空气式断路器模块tm2和tn2的开断时间差；

10、δi为允许tm2和tn2间电流转移的最大值；

11、当tm2和tn2开断不同步时，lm+ln抑制电流从先关断器件向后关断器件的转移。

12、而且，任意一条所述分流支路中，分压电容c1的容量小于分压电容c2的容量，避雷器mov1的额定电压大于避雷器mov2的额定电压，快速真空断路器fvs承担主要瞬态恢复电压。

13、而且，任意一条所述分流支路中的空气式断路器acb同时接收控制系统的分闸指令。

14、而且，任意一条所述分流支路中空气式断路器acb和快速真空断路器fvs的动作顺序为：

15、1)检测到故障发生后，控制系统首先向各分流支路上的空气式断路器acb同时发出分闸指令，使空气式断路器acb动作；

16、2)预测到电流过零点后，控制系统在接近电流过零点时刻同时向各分流支路上的快速真空断路器fvs发出分闸指令。

17、本发明的优点和有益效果为：

18、1、本发明的环保型发电机出口断路器拓扑结构，利用空气式断路器的高弧压特点模拟六氟化硫弧压，阻尼短路电流快速过零，从而替代六氟化硫气体，具有环境友好的特点。

19、2、本发明的环保型发电机出口断路器拓扑结构，通过在并联连接的多条分流支路上装设均流电感，可以抑制由于空气式断路器模块开断不同步导致的电流转移，实现电流自动均衡。

20、3、本发明的环保型发电机出口断路器拓扑结构，利用真空介质比空气恢复速度快的特点，通过合理设计快速真空断路器模块t1和空气式断路器模块t2内的分压电容和避雷器，保障瞬态恢复电压主要由真空断路器承担，降低重击穿风险，提高开断可靠性。

技术特征：

1.一种环保型发电机出口断路器拓扑结构，其特征在于：包括并联连接的多条分流支路，任意一条所述分流支路包括依次串联连接的均流电感l、快速真空断路器模块t1及空气式断路器模块t2，所述快速真空断路器模块t1由快速真空断路器fvs、分压电容c1和避雷器mov1并联构成；所述空气式断路器模块t2由空气式断路器acb、分压电容c2和避雷器mov2并联构成。

2.根据权利要求1所述的环保型发电机出口断路器拓扑结构，其特征在于：所述多条分流支路的均流电感l的流经电流均相同。

3.根据权利要求1所述的环保型发电机出口断路器拓扑结构，其特征在于：任意两条所述分流支路的均流电感lm和ln(m≠n)的取值依据为：

4.根据权利要求1所述的环保型发电机出口断路器拓扑结构，其特征在于：任意一条所述分流支路中，分压电容c1的容量小于分压电容c2的容量，避雷器mov1的额定电压大于避雷器mov2的额定电压，快速真空断路器fvs承担主要瞬态恢复电压。

5.根据权利要求1所述的环保型发电机出口断路器拓扑结构，其特征在于：任意一条所述分流支路中的空气式断路器acb同时接收控制系统的分闸指令。

6.根据权利要求1所述的环保型发电机出口断路器拓扑结构，其特征在于：任意一条所述分流支路中空气式断路器acb和快速真空断路器fvs的动作顺序为：

技术总结
本发明涉及一种环保型发电机出口断路器拓扑结构，包括并联连接的多条分流支路，任意一条分流支路包括依次串联连接的均流电感、快速真空断路器模块及空气式断路器模块。本发明利用空气式断路器的高电弧电压来加速发电机源故障电流快速过零，为真空断路器过零熄弧创造条件；在各支路空气式断路器开断不同步时，通过均流电感自动抑制电流从先开断支路向后开断支路的转移，达到自动均衡电流的效果；考虑真空和空气的不同介质恢复速度，通过分压电容和避雷器保障弧后瞬态恢复电压主要由真空断路器承担。本发明发挥空气式断路器的高弧压优势来阻尼电流过零，发挥真空断路器的快速介质恢复特性来承担瞬态恢复电压，具有环境友好、开断速度快等优势。

技术研发人员：温伟杰,范晶涵,胡铁伟,李斌
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8