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目前，西門子新推出的HB3-100發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜保持著利用真空開(kāi)關(guān)技術(shù)所能控制安培數(shù)的高紀(jì)錄。對(duì)于起平衡電網(wǎng)波動(dòng)作用的燃?xì)怆姀S，這項(xiàng)技術(shù)大有裨益。同時(shí)，相比于氣體絕緣系統(tǒng)，這種開(kāi)關(guān)柜從購(gòu)買到不再使用的總占有成本可多降低70%。

真空斷路器比傳統(tǒng)的氣體絕緣斷路器要便宜得多。在電廠里，這些發(fā)電機(jī)斷路器可斷開(kāi)或?qū)ㄔ诎l(fā)電機(jī)與變壓器之間的電流。發(fā)生短路時(shí)，斷路器必須立即切斷連接，以免對(duì)電廠造成損傷。切斷連接是通過(guò)快速分開(kāi)兩個(gè)金屬觸頭來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但這會(huì)在兩個(gè)金屬觸頭之間形成電弧，而這個(gè)電弧必須盡快被消除，以確保斷路器本身不受到損傷。

安全斷開(kāi)10萬(wàn)安電流

此前，相關(guān)人員一直利用六氟化硫（SF6）來(lái)消除電弧。六氟化硫是一種充入斷路器內(nèi)的特殊絕緣氣體。而真空斷路器則借助高度真空來(lái)中斷電弧。這項(xiàng)技術(shù)無(wú)需維護(hù)，因而比之氣體絕緣斷路器，其生命周期成本大幅降低。然而，此前真空斷路器一直不適用于大電流強(qiáng)度。借助于新推出的發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜，西門子現(xiàn)已成功將短路電流限值從過(guò)去的8萬(wàn)安提高至10萬(wàn)安。這使得這種低價(jià)真空技術(shù)的應(yīng)用范圍擴(kuò)展至裝機(jī)容量高達(dá)400兆瓦的電廠。

發(fā)電機(jī)斷路器可在發(fā)生短路時(shí)提供保護(hù)。它們的切換速度非常快，因而可用于讓單個(gè)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)進(jìn)行相位同步或解耦。例如，配備多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)或機(jī)組的現(xiàn)代燃?xì)怆姀S就已經(jīng)使用了這項(xiàng)功能。為適應(yīng)太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電量的波動(dòng)，這些斷路器也可以快速啟動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)。

西門子的明星產(chǎn)品HB3-100型開(kāi)關(guān)柜是 *臺(tái)采用真空斷路器技術(shù)的空氣絕緣發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜，其短路分?jǐn)嗄芰υ?4千伏時(shí)可高達(dá)100千安。

新型觸頭材料，優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)

為提高真空開(kāi)關(guān)技術(shù)的允許電流量，西門子工程師需要解決兩個(gè)問(wèn)題。首先，短路電流中斷時(shí)產(chǎn)生的電弧溫度*，可達(dá)到3000華氏度以上。在這種情況下必須保護(hù)電觸頭不受損傷。這個(gè)問(wèn)題的解決辦法是利用特殊布局來(lái)改變電弧形狀，使其產(chǎn)生的熱量盡可能廣泛地?cái)U(kuò)散到觸頭上，并快速逸出斷路器。

第二個(gè)問(wèn)題涉及電觸頭的材料。真空斷路器并非利用氣體來(lái)主動(dòng)熄滅電弧，相反，電弧是在交流電振蕩為反相時(shí)自然熄滅。然而，就算在真空環(huán)境中，倘若觸頭表面殘余任何自由載流子（如離子），那么當(dāng)觸頭的電勢(shì)不為零時(shí)，大電流和高電壓依然會(huì)產(chǎn)生新的電弧。因此，新的觸頭材料是一種復(fù)合時(shí)間很短的金屬，它可在數(shù)微秒之內(nèi)束縛住其表面的所有自由離子。

全新HB3-100發(fā)電機(jī)開(kāi)關(guān)柜可切斷高達(dá)10萬(wàn)安的短路電流，導(dǎo)通高達(dá)1.25萬(wàn)安的工作電流而不需要任何額外散熱。與氣體絕緣系統(tǒng)相比，開(kāi)關(guān)柜從購(gòu)買到不再使用的總占有成本可減少約25%至70%，具體數(shù)值取決于電廠的類型。