发电机断路器与配电断路器的区别教案资料

发电机断路器的应用和技术条件发电机断路器是电力系统中的一种重要电器，主要用于保护发电机和输电线路。

在电力系统中，发电机断路器可以起到保护电路安全、阻止电路故障传播、限制故障范围和快速恢复系统功能等作用。

本文将对发电机断路器的应用和技术条件进行详细的介绍。

一、发电机断路器的应用1. 安全保护发电机断路器的主要作用是保护电路安全。

当电路故障发生时，发电机断路器会自动切断电路，避免电流过大引起火灾和设备损坏等问题。

在电力系统中，发电机断路器不仅可以保护发电机和输电线路，还可以保护负载设备和其他重要设备的安全。

2. 阻止电路故障传播当电路故障发生时，如果不及时切断电路，电路故障会迅速传播，并引起其他设备的故障，从而影响整个电力系统的正常运行。

发电机断路器可以在故障发生时迅速切断电路，阻止电路故障的传播，保证电力系统的安全和稳定。

3. 限制故障范围在电力系统中，故障发生时，如果不及时限制故障范围，故障会扩大到整个电力系统，从而使电力系统瘫痪。

发电机断路器可以限制故障范围，保证电力系统的正常运行。

4. 快速恢复系统功能在电力系统中，故障发生时，需要尽快恢复系统功能，这样才能保证电力系统的正常运行。

发电机断路器可以在故障恢复后快速切合电路，以保证电力系统的正常运行。

二、发电机断路器的技术条件1. 电气参数发电机断路器的电气参数是指发电机断路器的额定电压、额定电流、额定短路开断电流和额定短路关合电流等参数。

这些参数是评定发电机断路器质量的重要指标，也是发电机断路器应用的重要技术条件。

2. 机械参数发电机断路器的机械参数是指发电机断路器的额定机械寿命、额定机械操作力、额定机械操作次数等参数。

这些参数是评定发电机断路器结构强度和机械可靠性的重要指标，也是发电机断路器应用的重要技术条件。

3. 热参数发电机断路器的热参数是指发电机断路器的额定温升、额定短时热稳定能力等参数。

这些参数是评定发电机断路器的耐热性能和热稳定性能的重要指标，也是发电机断路器应用的重要技术条件。

关于发电机断路器（GCB）的说明
1.什么是发电机断路器？
发电机断路器是指安装于发电机和变压器端子之间的断路器，主要用于发电机的控制和保护。

2.为什么要安装发电机断路器？
a)简化厂用电切换程序
b)系统故障时可避免失去厂用电源
c)提高发电机和变压器的保护水平及系统的稳定性
d)为发电机组的调试和维护提供方便
3.
性和失步开断能力等其他特性。

4.发电机断路器的应用范围
顾名思义，发电机断路器一般用在发电机组附近，保护发电机组。

那么现有的发电机组主要有：
b)核电机组
d)风电机组
很明显，如果我们现在开发12kV 3150A 50kA规格的发电机断路器的话，我们的目标市场是50MV A及以下的水电机组和30MV A及以下的空气冷却汽轮发电机组。

5.目前国内外发电机断路器的发展现状。

图1 发电机系统短路故障发电机真空断路器开关柜有如下好处：（1）安全性无需处理开关气体，也不需要高、低气压的监控，空气作为绝缘介质，始终可用符合IEC 62271-200的工厂组装，经过类型测试的开关柜；使用免维护，通过型式试验的真空断路器，在额定电流下可运行10000个操作循环；由于真空断路器内部的活动部件数量少，因此真空断路器的可靠性很高；具有高压开关柜标准规定的安全要求：所有操作均关闭高压门进行，IAC A FLR的内部电弧试验开关设备，抵抗内部故障，通过管道集中泄压，服务连续性类别LSC 2B，隔墙等级PM（抗压设计的金属覆层），标准防护等级IP4X，逻辑机械联锁系统。

（2）环境友好性开关设备和所有组件的使用寿命长（超过20年）；空气作为绝缘介质，对环境无害；真空开关技术，每隔几年不充气；切换电弧或内部电弧时，无毒物分解产物；无需压力监测；所使用的材料无需特殊知识即可完全回收。

图3 发电机真空断路器开关柜布置对于5000A以上的更多隔离开关加固定式断路器水平布置结构，如图4所示，按单线图依次布置元器件，属于金属封闭式开关柜结构，没有金属板隔室分隔。

这种结构散热条件好，有利于大电流温升 ，同样安装维护方便。

图2 典型发电机断路器开关柜一次系统图图4 发电机真空断路器开关柜水平布置3）车载发电机出口开关柜。

以GE TM2500车载真空发电机断路器开关柜为例，介绍车载发电机出口开关柜。

由于应用于发电机出口，直接与发电机相连，首先需要满足系统要求，即选用50kA发电机出口断路器作为主开关，两侧压变、CT配备，还需要发电机中性点CT及中性点接地变压器；由于安装在拖车上，因此需要重量轻，尺寸小；环境要求，户外安装，需要满足NEMA 3R (IP24)要求；户外使用，所有连密封，表面处理满足ISO 12944C5 I/M，15年使用寿命要求；高低温要求-39℃到55℃；车载运输，满足震动要求；快速反应，需要快速插拔，一次电缆和二次控制系统；全球应用，50/60Hz，转换开关选择，配备具有关合能力的图5 车载发电机真空断路器开关柜单线图真空断路器体积小，重量轻，用于小型发电机的出口保护可以灵活配置，现有发电机真空断路器的最大额定电流可达6700A，开断电流75kA，可用于最大到170MW的发电机；随着真空开断技术的不断进步，开断电流越来越大的真空断路器将研发出来，从而可以进一步发挥发电机真空开关柜的安全性、环保性、灵活性等特点，可广泛应用于清洁能源、调峰电站等小型燃气发电机、水轮发电机设备中；如车载燃气发电具有灵活性、快速性，从运输到供电前后仅需两周时图6 车载发电机真空断路器开关柜布置示意图间，而搭建一座传统发电站并投运则需要三到六个月，对于救急抢险、灾后重建等临时供电保证起到重要作用。

电动机保护断路器与配电保护断路器有何区别我们先来认识下施耐德的几款低压断路器，图1中GV2/GV3/GV4是典型的电动机保护型断路器，具有热磁保护和单磁保护两种脱扣器，NSXm/NSX塑壳断路器适用于电动机保护还是配电保护取决于电子脱扣单元的类型，比如Micrologic 2.2/2.3M和6.2/6.3E-M脱扣单元属于电动机保护型（M代表Motor），具有长延时保护、短延时保护、瞬时保护、接地故障保护（仅 6.2/6.3E-M），Micrologic 1.3M和MA只具有瞬时保护（磁保护），只为电动机提供短路保护。

图2中Acti 9微断和MT/MTZ框架断路器是典型的配电保护断路器，前者适用于配电线路末端如家庭用电回路，后者适用于线路始端如配电变压器低压侧。

NSXm/NSX配电断路器的脱扣器包括热磁式TMD和电子式Micrologic 2.2/2.3/5.2/5.3/6.2/6.3（不带后缀M）。

图1：施耐德电动机保护断路器型号图2：施耐德配电保护断路器型号一、保护对象的特性不同电动机保护断路器的保护对象是电动机，而配电保护断路器的保护对象主要是电缆。

鼠笼式异步电动机起动时的电流波形见图3，大致可以分为三个阶段，第一个阶段：起动瞬间时会有一个0.5周的不对称瞬时峰值电流，称为接通电流峰值，一般为为起动电流稳态值的1.8倍~2.8倍，这个阶段要保证断路器的瞬时保护整定电流（或磁脱扣电流值）大于接通电流峰值，避免断路器启动瞬间误动作，所以在GB50055-2011通用用电设备配电设计规范中就要求“瞬动过电流脱扣器或过电流继电器瞬动元件的整定电流应取电动机起动电流周期分量最大有效值的2倍~2.5倍” ，即断路器的瞬时保护整定值应取起动电流的2~2.5倍，因此电动机保护型断路器的瞬时保护整定倍数比配电断路器高，一般为14倍额定电流或10~20倍可调。

第二个阶段：起动电流阶段，起动电流的大小一般为额定电流的4.8~8倍，起动时间的长短取决于电动机所拖动的负载转矩、传动系统的传动惯性和加速转矩，这个阶段需要保证断路器的过载保护在起动过程中不能误动作，但是由于电动机起动时间不同，假如断路器在起动电流下的脱扣时间小于电动机起动时间会导致电动机无法成功起动，因而在GB 14048.4-2010低压开关设备和控制设备第4-1部分_接触器和电动机起动器（含电动机保护器）标准中，对于电动机保护断路器要求验证脱扣等级。

普通真空断路器与发电机用真空断路器的区别1、额定电流大2、额定断路电流大3、短路电流非周期性分量大4、瞬态恢复电压上升速率大5、存在失步开断问题GCB（发电机保护用断路器）是发电机出口专用断路器，完全是针对发电机出口回路的特殊技术要求而产生。

与普通配电型断路器相比，具有极强的开断短路电流直流分量的能力和失步开断的能力，极高的机械和电气操作寿命，其三相联动操作机构能提供安全的同步操作，应用GCB还可以减小升压变压器的故障平均恢复时间和发电机的故障平均恢复时间，使电厂的可利用率增加，从而提高电厂的效益，尤其是GCB开断发电机出口延迟过零短路电流的能力，是普通配电型断路器所不具备的.每一种交流断路器的开断都需要有一个电流过零点，电弧会在电流过零点自动地分开。

在某些条件下，来自发电机的短路电流可能具有100ms或更长的延时电流零点。

在发电机空载状态下，如果短路发生在电压最低状态，那么就会出现具有直流分量的非对称短路电流。

尤其是在故障前，当发电机在欠砺磁状态下且具有超前功率因数时出现最高非对称值。

在此条件下，短路电流的直流分量将高于对称分量，并一直保持到延时电流零点。

短路电流的交流分量和直流分量的衰减规律不同，交流分量随着发电机短路次暂态和暂态时间常数按指数递减，直流分量随着短路时间常数按指数规律衰减。

根据发电机不同尺寸和设计结构，这些时间常数值变化很大，当短路电流的交流分量比直流分量衰减得快时，在某段时间内就产生了延时电流零点。

小容量发电机因电感与电阻的比值小，短路时间常数小，直流分量衰减很快，短路一般经数十毫秒，即通过零点，灭弧较易。

而35MW 发电机短路时间常数较大，超过150ms，直流分量衰减慢，短路电流有经数百毫秒也不通过零点的情况。

若发电机出口选用常规配电断路器，断路器动作切断短路故障时会产生异常过电压，灭弧不易。

而需选用GCB，利用断路器触头分离产生很高的电弧电压，来增大与Ra相串联的电弧电阻，使短路电流直流分量快速衰减，从而强迫过零。

住宅户内配电箱选2P ,其他的一般3P，漏电4P，双电源4P1P+N与2P1P+N也就是DPN，是指一根相线+一根中性线，这根接相线极具有正常分断能力（就是用手去断开）和过载、短路等保护分断功能（就是出现故障后自动断开），而这根接中性线极（在断路器上标示N）只就有正常的分断能力（用手去断开），而不具有保护分断功能。

它是施耐德C65系列中的一种。

而2P是指你所接的不管是一根相线+一根中性线还是两根都是相线，这两极都具有正常分断能力（用手去断开）和保护分断功能（出现故障后自动断开）。

施耐德C32、C45、C65都有这种型号。

相对来说1P+N比2P要便宜。

也就是说2P应用比1P+N要广泛一些了。

它并不是像上面大家说的1P+N通常指漏电断路器。

普通的插座回路用1P+N完全可以，但是如果你要加漏电的话就不行了，因为DPN（1P+N）的断路器不能拼装漏电保护附件和其他电器附件。

它的其它参数为：脱扣曲线为C型（专用于配电保护）；断路器的宽度为18mm;额定电流为3A、6A、10A、16A、20A。

如果要带漏电你可以选用DPNK型，DPNN型，DPNvigi和DPNvigiG，DPNNvigi型等，也可以用C65N-C 20A/2P+VE型断路器。

再说一遍，三相电用的漏电断路器一般分3种断路器，一种是3P的，一种是3PN的，一种是4P的。

3P：就3个接线只是给纯三相用电设备用的，相对地或者相间短路时会跳闸，不能有单相负荷，不然某相对N线有负荷后，N线回流断路器会作为漏电流动作。

3PN：4个接线L1L2L3N都过互感器线圈后面可以使用三相电，也可以使用单相电，无论三相负载是否平衡，漏电开关不动作；仅在漏电时候动作。

也就是说单相接地或者相间短路时候动作。

4P：4个接线L1L2L3都过互感器线圈使用方法同3PN，区别只是4P断N线，3P的不断N线。

对于微型断路器来说，1P+N、1P、2P一般都用来作为单相用电器的通断控制，但效果不同。

发电机断路器和普通配电断路器的区别额定电流额定短路开断电流额定动稳定电流发电机断路器大(为发电机额定电流的1.05倍)大2.8倍额定短路开断电流配电断路器小(为变压器的额定电流)小2.5倍额定短路开断电流直流分量≥60% ≤20%失步开断能力有无瞬态恢复电压陡度 2.45～10KV/µs 0.24～0.57KV/µs发电机故障时（通常是在功率平衡失调的情况下，比如进相运行加深、励磁电流下降或失磁），同步转速时高时低，使系统产生振荡，此时发电机有可能会稳定在新的工作点运行，但情况严重时可能会造成发电机失步，即发电机转子的转速和定子磁场的转速不一致。

发电机励磁电流下降或失磁时，需要吸收大量的无功，此时若不调节励磁补充无功，发电机很容易陷入失步状态，其结果是系统电压将明显下降、转子和定子产生过热、有功发生严重周期性变化使发电机及其部件产生异常机械冲击，还可能导致相邻正常运行的发电机与电力系统之间或电力系统各部分之间也产生失步，严重时可能导致电力系统解列甚至崩溃。

如果这个时候通过调节励磁都不能恢复同步，一般要求断路器断开发电机和系统之间的联系，这就是失步开断。

发电机开断失步时，短路电流并不大，仅为额定短路开断电流的25%，但是这时让断路器难受的是瞬态恢复电压上升的陡度非常高，通常为2.45～10KV/μs，而普通配电断路器能承受的瞬态恢复电压的陡度是0.24～0.57KV/μs，在这种情况下，灭弧室的断口很容易被击穿使电弧重燃，这时候发电机和系统之间没有断开，故障仍然存在，失步引起的恶劣后果将会发生，同时会产生危险的过电压威胁其它设备的安全。

因此，只是加大普通断路器的短路开断电流就把它作为发电机断路器是不恰当的。

当然，并不是一出现失步就要求断路器开断，首先还是要通过增加励磁电流或适当调整发电机的负荷来产生同步的条件帮助恢复同步。

在采取了措施都还无法恢复同步时，按规程规定，2分钟后才将电厂与系统解列,这时候断路器将进行失步开断。

断路器基础知识及常用断路器选型一、断路器基础知识1、断路器的保护断路器有短路、过载、接地、漏电等保护功能。

常用断路器的保护代号如下：L —过载长延时保护；I —短路瞬时保护；S—短路短延时保护；G- 接地故障保护。

就应用而言，断路器可分为配电保护型和电动机保护型。

配电保护型适用于电源配送，电动机保护适用于电动机前端保护，另外还有发电机保护类型。

2、断路器的脱扣方式断路器的脱扣一般分为以下几种：热磁脱扣：包含热脱扣、电磁脱扣两个功能。

热脱扣是通过双金属片过电流延时发热变形推动脱扣传动机构；磁脱扣是通过电磁线圈的短路电流瞬时推动衔铁带动脱扣。

优点是性能稳定且不受电压波动影响、寿命长、价格相对便宜；缺点是只能提供二段保护（短路和过载），动作值误差比较大，灵敏度低、不易整定，动作慢。

（适合做过载保护）电子脱扣：可以有以上热磁脱扣的所有功能，并可以方便地进行整定。

电子脱扣器就是用电子元件构成的电路，检测主电路电流，放大、推动脱扣机构。

优点是可以提供三段甚至四段保护（LISG）,动作值比较精确，而且可以调节。

加装通讯模块后还可以与上位机连接，进行远程控制。

基本不受环境温度影响，而且在节能增效方面有很大的优势。

缺点就是成本过高，受进线电源影响、略易损坏。

（适合做短路保护）磁脱扣：磁脱扣一般用于电动机保护功能3、断路器的基本参数额定电压：分为额定工作电压、额定绝缘电压、额定冲击耐压。

我们一般考虑的只有额定工作电压。

额定频率：一般的断路器均可工作在50HZ/60HZ。

分断能力：分为极限分断能力和使用分断能力。

在不同的额定工作电压下，其分断能力是不一样的。

寿命：分为机械寿命和电气寿命。

安装形式：分为固定式和抽出式等。

额定电流：断路器最基本的参数，一般分为框架电流、脱扣器的额定电流和脱扣电流的整定值。

以上三种是逐渐减少的，框架电流和脫扣器的额定电流为固定值，大部分脱扣器的整定电流是可调的，部分不可调。

二、常用断路器性能参数汇总NSX系列该系列额定绝缘电压为：800V,额定工作电压为：690V,额定冲击耐压为：8KV 工作频率为：AC50/60HZ 其框架分为100/160/250A、400/630A 两种尺寸大小；其脫扣器有磁脱扣、热磁脱扣和电子脱扣器。

《发电厂电气部分》(含答案版)能源和发电1、火、水、核等发电厂的分类依据一次能源的不同，发电厂可分为：火力发电厂、水力发电厂、核电厂、风力发电厂等。

火电厂的分类：（1）按蒸汽压力和温度分：中低压发电厂，高压发电厂，超高压发电厂，亚临界压力发电厂，超临界压力发电厂。

（2）按输出能源分：凝汽式发电厂，热电厂（3）按原动机分：凝汽式汽轮发电厂，燃气轮机发电厂，内燃机发电厂，蒸汽--燃气轮轮机发电厂。

水力发电厂的分类：按集中落差的方式分类：堤坝式水电厂（坝后式，河床式），引水式水电厂，混合式水电厂。

（2）按径流调节的程度分类：无调节水电厂，有调节水电厂（根据水库对径流的调节程度：日调节水电厂，年调节水电厂，多年调节水电厂）。

核电厂的分类：压水堆核电厂，沸水堆核电厂。

2、抽水蓄能电厂的作用调峰，填谷，调频，调相，备用。

3、火电厂的电能生产过程及其能量转换过程P14火电厂的电能生产过程概括的说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。

整个过程可以分为三个系统：1、燃料的化学能在锅炉燃烧中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；2、锅炉中产生的蒸汽进入汽轮机，冲动汽轮机转子旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；3、由汽轮机转子旋转的机械能带动发电机旋转，把机械能变为电能，称为电气系统。

能量的转换过程是：燃料的化学能－热能－机械能－电能。

4、水力发电厂的基本生产过程答：基本生产过程是：从河流较高处或水库内引水，利用水的压力或流速冲动水轮机旋转，将水能转变成机械能，然后由水轮机带动发电机旋转，将机械能转换成电能。

第二章发电、变电和输电的电气部分1、一次设备、二次设备的概念一次设备：通常把生产、变换、输送、分配和使用电能的设备，如发电机、变压器和断路器等称为一次设备二次设备：对一次设备和系统的运行状态进行测量、控制、监视和保护的设备，称二次设备2、断路器、隔离开关的区别隔离开关由于没有灭弧装置，不能开断负荷电流或短路电流。

>发电机型断路器与通用型断路器的技术性能比较发电机型断路器与通用型断路器在机械特性、绝缘特性和电气特性的表述方式上基本相同。

如对短路开断电流均以交流分量有效值和直流分量百分数(DC％)表示；绝缘性能均以工频和雷电冲击耐压水平考核；机械特性考核项目等也基本相同。

发电机型断路器与通用型断路器的不同之处，是前者对某些技术性能的技术参数要求要苛刻得多。

因为发电机的电感值较系统相对要大，作为保护断路器在瞬间所承受的直流分量和衰减时间常数均大得多。

GB／T14824-1993中规定：在断路器分闸时间加0.01s时，直流分量(DC％)约为68％，衰减时间常数为60ms，显然较通用型断路器的直流分量DC％≤20％和衰减时间常数45ms要大；同时，额定短路关合电流也不相同，发电机型断路器因为直流分量较大，额定短路关合电流(峰值)为额定短路电流的2.74倍，而通用型断路器此值仅为2.5倍；在表述方式上，发电机型断路器的铭牌除标有额定短路电流值外，同时还注明有直流分量(DC％)值，而通用型断路器则仅标有额定短路电流值。

通过比较可以看出，发电机型断路器较通用型断路器开断、关合条件均要苛刻，型式试验的考核也相对严格得多。

2> 发电机型断路器的主要型式试验考核内容依据当前国际通用的ANSI／IEEEC37-013"以对称电流为基础的交流高压发电机断路器标准"规定，对发电型断路器型式试验考核内容主要是：系统源短路的开断与关合、发电机源短路开断和失步开断与关合。

其它的型式试验考核与通用型断路器内容基本相同。

(1)系统源短路的开断与关合试验。

发电机型断路器是在非自动重合闸操作顺序下进行。

直流分量分DC％＜20％及DC％＞20％两种条件；瞬态恢复电压(峰值)为1.7倍发电机最高工作电压；瞬态恢复电压的上升率为3.5kV／μs；关合试验按2.74倍额定短路电流(峰值)合并进行的。

国外西屋和西门子公司在进行此项试验时，直流分量(DC％)均按75％额定短路电流考核。