[实用新型]水轮发电机组电气制动新型短路开关

说明书

目前我国大多数水轮发电机组的制动采用常规的机械制动方法，该方法容易产生机械磨损和粉尘污染。水轮发电机组采用电气制动，在近年来国内有个别电厂已成功地采用了这一技术。但由于多种原因，该技术未能推广应用，其主要原因是缺乏经济可靠的短路开关。因为接在发电机出口端的短路开关，在机组运行过程中需承受发电机额定工作电压，而在制动过程中需流过0.5～1.2倍发电机额定电流的短路电流。如按发电机定子主回路开关同样的条件来选择此开关，不但价格昂贵，且体积大，也给厂房布置带来一定困难。据国外资料介绍，对于额定电压11KV、容量55MW以下的水轮发电机组，可以采用相应电压等级和容量的电动隔离开关作短路开关。但用于更高电压等级或更大容量机组的短路开关，则需采用专门设计制造的开关，这种开关的触头需具有能耐受电弧和动作快速的特点。目前，我国尚无此类开关生产，使得一些应采用电气制动的大型机组无法采用这种制动方式，而一些正在兴建中的大型水电厂，则拟由国外引进专用开关，据悉，国外也因这类开关价格高或技术上尚存在一定的问题（触头烧损），而使得电气制动方式在水电厂中的运用受到限制。

本发明创造的目的，就是针对上述问题提供一种体积小，制动过程中触头无烧损，使用寿命长，经济实用，安全可靠的短路开关。

在制动过程中，短路开关合闸是在发电机处于无励磁电流状态，发电机的端电压仅是剩磁产生的残压，短路电流小，开关承受由残压引起的短路电流和加入制动电流后的动稳定及发热条件容易达到。制动过程中虽电流较大，但发电机端电压接近于零，因而使制动开关除接于发电机端一侧以外的所有部件均可采用较低的耐压标准。而开关分断是在机组全停后才进行，因而不要求有断流能力（对有特殊操作方式要求者除外）。即这种开关只要能满足下列三个要求即：（1）机组运行过程中能隔断高电压。（2）触头能耐受发电机残压所引起的短路电流。（3）制动过程中能耐受大致相当于发电机额定电流的载流量。显然，这种开关所有条件均低于同类电压等级容量的开关的要求。因而可以在电动隔离开关结构的基础上，改进并制造出性能优良，体积小的短路开关。问题的关键是如何解决合闸过程中触头的保护问题。对此，我们进行了短路开关合闸时的工况分析。认为：提高触头的动作速度，可以有效地减少合闸过程中触头的能耗；如果改善了合闸过程中触头功耗与电阻关系的分布规律，也就能使触头的实际能耗降低；另外采用低场强的压敏型非线性电阻可防止合闸过程中静、动触头间产生高压电弧。