高速直流断路器用作灭磁开关的技术条件

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高速直流断路器用作灭磁开关的技术条件

作者：司永智

来源：《科技传播》2013年第04期

摘要随着发电机容量的增加，其内部磁场储存的磁能也相应的增大。与此相应，灭磁方

式也逐步由耗能型转向移能型。所谓耗能型，就是由灭磁开关在开断励磁电流的过程中，消耗掉全部灭磁能量。所谓移能型，就是灭磁开关并不消耗全部磁场能量，而将大部分磁场能量由灭磁电阻消耗，灭磁开关本身只消耗一小部分磁场能量。为实现移能，在大型发电机上曾广

泛用带副触头的专用灭磁开关。即在跳开灭磁开关时，先将其副触头闭合，接通灭磁电阻，随即打开灭磁开关，切断励磁电源回路。近来为实现移能，采用了如下方案，为切断励磁电源回路通用的高速直流断路器，而接通灭磁电阻则采用可控硅整流元件（SCR）。由于可控硅元件只有在承受反向电压时才能触发导通，在需要灭磁时，它是先跳开直流断路器，随即能该（SCR），将灭磁电阻接入。通用的高速直流断路器是用来切断直流供电回路，如直流牵引电源，牵引轨车，直流电机，轧钢设备弓电等的短路电流而设计的，将它用来切断励磁电流，其工作过程显然与切断短路电流的过程完全相同，本文试图对这一不同过程从概念上作一分析，以有利于在励磁系统设计中对该高速直流断路器的选型。

关键词高速直流断路器；耗能型灭磁开关；灭磁模块

中图分类号TM561 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2013）85-0021-02

1 高速直流断路器的特性简介

在目前大型机组的励磁系统中，较为普遍的是采用Secheron公司的UR型高速直流断路器。例如某600MW的励磁系统中，就采用了HPB60M-81S型高速直流断路器。该型号中的

60表示其额定运行电流为6000A，M表示其机构为电磁保持。81代表其弧道形式及额定运行电压为1 000V。S表示固定式。

UR型高速直流断路器切断短路电流的特性如图1所示。由图1可知，该型直流断路器的确是高速断路器，当预期短路电流为ISS时，其切断电流Icut-off小于Iss，既短路电流到达峰值以前，它已将短路电流切断。图1中Id为其整定的跳闸电流，当电流超过Id ，其跳闸机构开始响应。其响应时间t，是从电流升至Id到断路器触头开始分开的时间。Ti的大小与初始电流上升率di/dt有关。图1中Tb为总断开时间，它是从电流升至Id到电弧熄灭电流降为零的时间。应当特别注意的是，回路中的短路电流上升速度（按整数曲线）是决定于回路的时间常数τ。

该600MW机组采用的HP360M-81S的短路切断能力的参数为，在运行电压为1000V时，切断或闭合短路电流为100KA，τ=10ms。（当运行电压低于额定运行电压时，其切断短路电