中小型水電站發電機斷路器瞬態恢複電壓探討
行業科技
作者：吳明亮
【摘要】本文從理論上介紹了用注入電流法配以疊加原理求解發電機斷路器瞬態恢複電壓的方法，並以中小型水電站為實例，計算了發電機斷路器出口短路時產生的瞬態恢複電壓，對發電機斷路器的選擇具有借鑒作用。
【關鍵詞】水電站，發電機，斷路器，瞬態恢複電壓
1.前言
一般把裝機容量在5000kW以下的水電站定為小型水電站，5000～10000kW定義為中型水電站。我國大部分水電站已經運行近30年，近幾年老水電站都在陸續進行增效擴容改造，同時也陸續投入了一些新水電站，如何正確設計選擇發電機斷路器，其意義非同尋常，過去一般使用通用型斷路器用作發電機型斷路器，主要依據額定電流、額定短路開斷電流來選擇，運行經驗表明，由於電壓恢複速度過大而引起斷路器不能開斷的事故屢見不鮮。發電機斷路器對某些技術性能的技術參數要求較為苛刻，特別是瞬態恢複電壓陡度要求高。因此很有必要認識和研究影響發電機斷路器開斷能力的重要因素之一-瞬態恢複電壓。
2.發電機斷路器及瞬態恢複電壓的概念
所謂發電機斷路器就是指連結在發電機主回路中的三相斷路器。主要用於保護電站的主要設備水輪發電機組。電力係統發生短路，斷路器分閘開斷短路電流。斷路器觸頭分離後，觸頭間產生電弧，電弧電流過零瞬間，電弧熄滅，觸頭上產生暫態恢複電壓。電壓恢複過程中首先出現在弧隙間的是具有瞬態特性的電壓，稱為瞬態恢複電壓。瞬態恢複電壓存在時間非常短，隻有幾十微秒至幾毫秒。電力係統中發生短路時，斷路器能否開斷短路電流 ，取決於開斷瞬間電流過零後觸頭間電壓恢複過程與介質強度複過程的對比。恢複電壓的上升速度越高， 峰值越大 ，滅弧就越困難 。作為中小型發電機出口斷路器，必須承受較高的瞬態恢複電壓。
3.恢複電壓峰值和上升率計算
3.1計算理論過程。恢複電壓的峰值及波形變化是一個較複雜的物理過程，它與係統的電壓等級、係統接線、設備參數、斷路器的位置、 故障種類、開斷相序等因素有關。目前國內外主要采用電磁暫態類軟件計算瞬態恢複電壓（簡稱TRV），TRV主要考核2個指標：一個是上升率，另一個是峰值。對斷路器的首先開斷相來說，恢複電壓的峰值和上升速度較大，可用單相等值電路來研究， 而對35KV及以下係統， 瞬態恢複電壓近似於單頻振蕩波，可用兩參數加延滯線法表示 ，對恢複電壓可用解析法計算。