MQGV系列真空并聯高速發電機出口斷路器是一種以單相MQV“渦流驅動”快速真空斷路器串聯均流電感為支路單元的、通過并聯形式組成的、內置相控技術的大容量發電機出口開關組合電器。

一、發電機斷路器簡述

1、加裝發電機斷路器的好處

發電機斷路器（Generator Circuit Breaker，以下簡稱GCB），也稱其為發電機出口斷路器，是直接連接在發電機主回路中的斷路器，位于發電機與廠用分支節點之間。發電機出口加裝GCB以后，對整個電氣系統有以下好處：

（一）、保護發電機

在發電機出口發生非對稱短路或承受不平衡負荷時，GCB可以迅速切除故障，防止發電機遭受損壞。發電機帶不平衡負荷運行、外部或內部發生非對稱短路時，轉子本體表面將感應出兩倍工頻渦流，在轉子中引起附加發熱。同時，兩倍工頻的交變電磁轉矩使機組產生倍頻振動，引起金屬疲勞和機械損傷。

（二）、保護主變和高壓廠用變

采用GCB后，不論是發生操作故障或系統振蕩時，還是發電機、變壓器內部發生故障時，都可以提高其保護功能的選擇性，從而提高機組安全運行的可靠性。

在發生操作故障或系統振蕩時，只需要能迅速斷開GCB即可，而不用切換廠用電源。故障消失后，發電機與電網之間可以通過GCB快速恢復連接并網，避免了由于廠用電源的切換故障造成全廠停電事故。

當發電機內部發生故障時，可以在不切換廠用電源的情況下，切除有故障的發電機，保證了發電機有選擇地進行保護跳閘，簡化了保護方式的接線，而且機組內部的故障不需要動作于高壓斷路器，從而避免了廠用電源的切換，這對于消除一些瞬時性故障，特別是來自于鍋爐、汽機的熱工誤發信號，盡快恢復機組運行和避免誤操作而導致的事故是非常有利的。

對故障發生率比較高的變壓器內部故障和變壓器接地故障，GCB開斷時間（幾十毫秒）相對發電機滅磁的時間（數秒）要快得多，大大減小了故障電流對變壓器的危害程度，有利于縮短維修時間，減少直接和間接經濟損失，可提高電廠可用率0.7%~1%。

（三）、可省去啟備變，簡化廠用電源切換操作程序

安裝GCB后，機組啟停電源可經過主變倒送至廠用變，可省去啟備變，機組起停機或故障只需跳開GCB而不需跳高壓系統斷路器，減少了在沒有GCB時廠用電源切換的操作程序，降低了運行難度，提高了系統的可靠性。

（四）、提高機組保護的選擇性

當發電機發生內部故障時，GCB迅速跳閘，使發電機與電網隔離，而不必連主變壓器一并切除，停機廠用電源仍可由系統通過主變壓器倒送，從而避免了廠用電源系統的事故切換，這樣減輕了運行人員的壓力，為迅速處理故障創造了條件。

避免高壓廠用電源的切換，簡化了廠用電源的控制和保護接線，從而提高廠用電系統的可靠性。發電機出口裝設GCB使發電機變壓器組保護的配置簡單清晰，并減少了以往保護動作的連鎖復雜性。機組正常起動或停機時，廠用電源均由系統通過主變壓器供給，而無需廠用電源的切換。

機組并網或停機只需通過GCB就可完成，縮短了機組起動時間，對電動機的電沖擊和機械沖擊也減少了。操作元件的減少也降低了誤操作的機率。

（五）、簡化了同期操作順序

采用高壓斷路器進行并網操作的同時，斷路器將會承受電壓應力，在外部絕緣受到污染情況下，這些電壓應力可以造成斷路器外部絕緣的閃絡，當同期操作在發電機的等級進行時，對高壓斷路器的電壓應力便會消失。利用GCB進行同期操作，比較的是GCB兩側的同級電壓，使得同期操作更加簡便可靠。另外由于GCB安裝在室內，環境條件比較好，絕緣裕度寬，將保證了同期操作的更加可靠。

（六）、方便試驗、調試

采用GCB將發電機和變壓器分割為兩個部分，因此可以進行分組逐級調試、試驗，當廠用電源由主變提供時，發電機可以在欠勵條件下進行調試、試驗和測試工作。由GCB實現這種實體分隔對發電機和變壓器的調試和維護檢修提供了很大的方便，也為了電機進行的短路試驗工作提供了便利條件。

2、GCB參數的特殊性及要求

GCB與一般的輸配電斷路器相比，由于其在電網中所處位置的不同，保護的對象也不一樣，在許多方面要滿足特殊的一些要求。主要分以下三方面。

（一）、額定值

GCB由于位于發電機的出口端，要求承載的額定電流為5kA至20kA以上，所要開斷的短路電流也特別大，遠遠超出同等級輸配電斷路器。

（二）、開斷性能

GCB應具有開斷非對稱短路電流的能力，其直流分量衰減時間可達200多毫秒，峰值最大為額定短路開斷電流的2.74倍，短路電流失零可長達130多毫秒，這對真空滅弧室來說，要在短時間內實現快速開斷，是一個極大的挑戰。

（三）、瞬態恢復電壓

因為GCB的瞬態恢復電壓（TRV）是由發電機和升壓變壓器的參數決定的，而非系統決定，所以其TRV上升率取決于發電機和變壓器的容量等級。等級越高，瞬態恢復電壓上升的越快，其數量級為kV/us。

對于發電機出口端的真空GCB來說，由于開斷條件比普通配電型斷路器的開斷條件要苛刻很多，所以GBT14824-2008《高壓交流發電機斷路器》為GCB制定了相應的標準和技術條件。

3、現有GCB應用情況及不足

由于采用GCB有以上諸多優點，國外早就廣泛地應用于100MW到1300MW的發電機出口保護中。

我國在發電機出口是否加裝GCB的問題考慮上，從《火力發電廠設計技術規程》

（簡稱“大火規”）的編制和修改中可以看出，其觀點在逐漸改變：

1984年版的“大火規”中明確規定，“容量為200MW及以上的發電機與雙卷變壓器為單元連接時，在發電機與變壓器之間不應裝設斷路器?！?/p>

1994年版的“大火規”中規定，“容量為600MW的機組，當升高電壓僅有330kV及以上一級電壓，且技術經濟合理時，可裝設發電機出口斷路器或負荷開關?！?/p>

2000年版的“大火規”中進一步改為，“技術經濟合理時，容量為600MW機組的發電機出口可裝設斷路器或負荷開關?！?/p>

進入90年代，國內的一些大型電廠如盤山電廠、沙角C電廠、上海外高橋電廠，廣東臺山電廠等大型電廠安裝了國外品牌的GCB，主要有ABB，GEC-ALSTHOM，MITSUBISHI，BBC等公司生產的SF6式GCB。

近些年，一些中小型電站在改造時也提出安裝GCB的要求。真空式GCB以其優越的性價比和環保性逐漸成為中小容量的主力。北京北開電氣有限公司推出了ZN口一12/T5000-63型真空GCB，已于2003年通過型式試驗投入生產。

二、MQGV系列發電機出口斷路器成套裝置介紹

1、回路簡介

MOGV系列真空并聯高速發電機出口斷路器是一種以單相MQV“渦流驅動”快速真空斷路器串聯均流電感為支路單元的、通過并聯形式組成的、內置相控技術的大容量發電機出口開關組合電器。

MOGV具有以下特點：

一、通過串聯均流電感，各并聯單元間均流系數高，不小于95%；

二、采用“渦流驅動”永磁操動機構，各并聯單元的分閘時間分散度小，不大于0.2ms；

三、具有選相（線）控制分閘功能，有效避免短路電流“失零”的矛盾；

四、具有電流相（角）控制分閘功能，有效提高電流過零前滅弧室開距。

如下圖所示，MQGV系列發電機斷路器（虛線框內）經K1、K2串接在回路中。其中MQGV真空斷路器是以安徽明清電力科技公司制造的MQV系列“渦流驅動”快速斷路器為主要元件的并整合了短路電流快速判斷的測控裝置的組合電器。正常運行時MQGV真空斷路器處于合閘狀態，承受發電機出口額定電流，僅在回路發生短路時快速分閘，斷開發電機組與升壓變的連接，保護發電機組。

2、控制系統簡介

MOGV控制系統包括中繼控制器和三個分相控制器，其中中繼控制器裝在現場操作柜中，分相控制器分別內置在各相換流器內。

分相控制器獨立控制各相斷路器單元，中繼控制器通過光纖與各分相控制器聯絡，顯示各相斷路器狀態信息并可維護定值，還提供數據接口和信號節點與中控室計算機管理系統通信。

3、工作邏輯

（一）、正常運行期間

MOGV處于合閘位，斷路器承載線路工作電流。

（二）、線路發生短路故障時

當且僅當分相控制器通過羅克CT信號檢出了超過MOGV啟動定值的短路電流時命令MQGV及時分閘，切斷故障電流，保護發電機。

（三）、短路故障排除情況

當確定短路故障排除以后，控制器發出合閘信號，對斷路器進行合閘操作，實現發電機故障排除之后的重新并網。

4、核心元件一MQV“渦流驅動”快速斷路器

（一）總則

MQV系列“渦流驅動”快速斷路器是安徽明清電力科技公司制造的一種電容器儲能、渦流盤驅動、永磁保持、直動式的快速永磁真空斷路器，機械分閘時間小于5ms、最大開斷電流不小于80kA CO100次；該裝置已通過了西高所

“型式試驗”和“大電流開斷性能試驗”?！八俣瓤臁焙汀伴_斷能力強”，是開關型限流器所用斷路器必須具備的兩個重要指標！

（二）“渦流驅動”機構

如下圖，為MOV開關“渦流驅動”機構和電路原理示意圖。

（三）標準

MQV快速斷路器符合GB1984-2003、JB/T3855-2008以及其他相關標準。該快速斷路器通過了以下各種試驗，可保證在正常安裝條件下安全可靠地工作。

型式試驗：

溫升、機械特性和操作（1萬次）、工頻耐壓、雷電沖擊耐壓、震蕩波抗擾度、電快速瞬變脈動群抗擾度、沖擊電壓、開斷關合能力試驗前后機械特性、短時耐受電流和峰值耐受電流、出線端短路開斷試驗、異相接地故障開斷能力試驗。

性能試驗：

MQV-12/1600-40的型式試驗試品完成40kA CO100次后，未經檢修，繼續進行80kA電燒損及開斷CO20次的開斷能力試驗、MQV-12/5000-80試品80KA下CO100次開斷能力試驗。

出廠試驗：

主回路工頻耐壓試驗、輔助和控制回路絕緣性能、主回路電阻測量、1：1模擬現場最大短路電流開斷試驗。

（四）指標特點及行業同類對比

MOV快速斷路器采用了“渦流驅動”的直動式機構，性能指標明顯優于其他類型的真空斷路器，見下表。

5、MQV“渦流驅動”快速真空斷路器的并聯技術

（一）額定工況下并聯支路的均流

并聯結構中，每極阻抗若以滅弧室接觸電阻為主，即使小到10*Q數量級，但其分散度也會達到50%以上，不利于各極之間均流，因此，應在各極支路中增加均流電感，以淹沒直流阻抗的分散度，將極間阻抗分散度降低，在提高均流系數的同時，并不增加并聯支路的有功損耗，確保并聯各極可靠運行。

（二）分閘時機的相角控技術是并聯開斷大電流的技術保障

并聯開斷失敗的原因是隨機性的分閘命令造成末開極開距不充分而重燃。因此，應在合理的分閘時機范圍內發出分閘指令，確保末開極電流過零時的充分開距，達到由多極共同分擔開斷大電流的目的。

（三）并聯方式分類

A、多臺三相開關并聯

這種組合電器為多臺三相開關通過導線實現各相并聯聯接，適合大額定電流且小開斷電流需求的場合，并聯目的旨在解決額定電流的分擔，因此，并聯時，需要著重控制均流電感即可。

B、各相多滅弧室并聯

這種并聯方式根據操動機構的設置，可分為單相單機構并聯和單相多機構并聯方式。a、每相單機構。此種并聯方式適用三極或兩極并聯，可沿用目前成熟的斷路器操動機構，將MOV真空斷路器的滅弧室并聯作為并聯斷路器的一相，并聯滅弧室之間的同期性由機械結構保障，三相需要分別操動，實現三相合閘的同期性要求。b、每相多機構。此種并聯方式以一只滅弧室配一套操動機構為一個斷路器基本單元，實現三相多極并聯，適用三極以上的并聯方式，可針對大額定電流和大開斷電流進行任意組合，對操動機構的固有動作時間分散度和控制精度即相控技術的要求較高。

（四）真空并聯斷路器的指標

額定電流開斷電流并聯極數均流系數

單極額定電流單極開斷電流合閘相間同期

分閘并聯極間同期

相控

6、分相控制器

斷路器在開斷三相短路故障時，電流首先過零的一相稱之為首開相。開斷三相短路故障的關鍵在于首開相，首開相順利熄弧，其他兩相均能順利熄弧，但燃弧時間比首開相時間長，會產生燒損嚴重情況。因此，三相選相（選首開相別、選開斷相角）開斷，可順利完成故障電流的開斷，也可減少真空開關的燒損。

分相控制器通過特殊算法，對短路電流信號進行處理，可在2ms左右計算出短路電流的周期分量、非周期分量、短路周期角，迅速判斷出首開相的相別，并結合斷路器的機械故有分閘時間做出適當的延時，控制斷路器在短路電流過零前分閘。

7、型號命名

8、參數指標

（一）100MW及以下機組斷路器裝置參數指標

（二）125MW機組斷路器裝置參數指標

（三）135MW機組斷路器裝置參數指標

（四）600MW機組斷路器裝置參數指標

（五）660MW機組斷路器裝置參數指標

說明：參數表格中帶*部分表示可根據工程實際與用戶協商9、正常使用條件

1、環境溫度：周圍空氣溫度不超過40℃，且在24h內測得的平均值不超過35℃

（戶內）；

2、海拔高度：≤1000米；

3、空氣環境：周圍空氣沒有明顯地受到塵埃、煙、腐蝕性和/或可燃性氣體、蒸氣或鹽霧的污染；

4、濕度條件如下：

——在24h內測得的相對濕度的平均值不超過95%；一一在24h內測得的水蒸氣壓力的平均值不超過2.2kPa；

——月相對濕度平均值不超過90%；

——月水蒸氣壓力平均值不超過1.8kPa；

5、電磁干擾：在二次系統中感應的電磁干擾的幅值不超過1.6kV。

6、凡超出上述要求范圍之特殊條件，由用戶與制造廠協商確定。

三、產品訂貨所需參數

1、設備安裝前，須完成必要的基礎建設和線纜敷設；

2、開箱檢驗，無損壞，方可就位安裝；

3、須按照《調試大綱》進行必要的投運前試驗，并提交《調試報告》；

4、合格后方可投運，并提交《投運報告》；

5、正常運行過程中，按照《檢修維護規程》進行維護。

四、質量保證與售后服務

1、質保期為交貨后18個月或投運后12個月，以先到為準，質保期內免費維護，質保期外有償服務，終身保修。

2、我方派專業人員配合用戶在進行投運前現場試驗。

3、質保期內發生質量問題，除免費維修外，維修部件質保期按修復后重新計算。