电子型磁场断路器说明书

科聚KEJU ELECTRIC BRANCH OF USTC CHUANGXIN CO. LTD., R产 品 说 明 书电子型磁场断路器ELECTRONIC FIELD CIRCUIT BREAKER 科大创新股份有限公司科聚分公司- 1 - 科大创新股份有限公司科聚分公司 KEJU BRANCH OF USTC.CHUANGXIN CO.,LTD地址：中国安徽合肥市长江西路669号G-1区 邮编：230088Add： 669 West Changjiang Rd., Hefei Anhui, 230088 PR China电话(TeL): 0086-551-5329599 传真(Fax): 0086-551-5329618 E-mail：kejumail.cx- http: /www.cx- 产品说明书科大创新科聚电气1 产品用途与特点电子型磁场断路器（简称电子断路器或DDL）是一种利用大功率电力电子器件构成的新型无弧固态直流快速断路装置。它利用目前电力电子器件中应用最广泛、参数水平最高、制造工艺成熟、性能稳定可靠的大功率半导体元件可控硅为核心器件，采用热管散热器高效换热技术、人工过零关断技术、PLC智能化监控检测技术等，形成了全新概念的直流磁场断路器，可直接取代目前常规的机械式磁场断路器，应用于大中小各型同步发电机的转子励磁回路，作为移能灭磁的换流断路器。电子断路器同样适用于各种需要直流断路器的其他场合。电子型磁场断路器具有普通机械型磁场断路器不可比拟的优越性：(1) 电子断路器属于电子固态断路器，断流速度快。可控硅主元件断流时间小于0.5ms，整个换流过程小于24ms，属于快速直流断路器，比常规机械式开关高出一个数量级。(2) 电子断路器属于非接触式断路器，因而断流无弧光、无声响、无震动，不存在机械开关断流时引起的触头烧蚀，因而电子开关的维护工作量很少。(3) 电子断路器因无机械操纵机构，所以不存在机械开关机构频繁动作易疲劳、长期不动易卡涩等缺点，不存在机构调校过程，也没有动作的分散性问题，由于机构原因“拒动”或“误动（偷跳）”的可能性大大降低，“机械寿命”和“电寿命”也大大延长。(4) 电子断路器的电气遮断性能由可控硅和换流电容器等主要外购部件的主参数来确定，按最大遮断电流设计的电子型磁场断路器可在全范围内安全关断各级电流参数，不存在小电流“死区”问题。(5) 电子断路器采用PLC等先进控制，可实现运行状态的自诊断，可直接与LCU等监控设备联网通讯，因而自动化程度更高。电子断路器在设计上还可与机械磁场断路器（简称机械断路器或JDL）串联，形成新型冗余的灭磁保护系统。在冗余灭磁保护系统中，DDL和JDL属完全独立的两台磁场断路器，因而，在设计上可把JDL视为DDL的完全热备用。在DDL完好情况下，JDL不需动作。这样使得发电机保护的可靠性和免维护性能大大提高。由此可见，电子断路器属于高可靠、自动化、运行免维护产品，在无人值班或少人值守的发电厂具有不可替代的优势。2 产品型号及技术规格2.1 型号说明 DDL - o / o 额定工作电压（V）额定工作电流（A）电子断路器代号 2.2 产品的主要技术规格 参 数 型 号 DDL 项 目800/8001500/10002000/10002500/1000额定电流 (A)800150020002500额定电压 (V)800100010001000最大遮断电流 (kA)2.54.56.07.5最大遮断电压 (kV)2.53.0 / 4.0 / 4.5 三种额定开断时间 (ms) 25主电路工频耐压 A.C. 4000V，1min二次电路工频耐压A.C. 2000V，1min控制功率DC/AC (W)100/500100/800100/1000100/1500冷却方式自冷 / 温控风冷 / 强迫风冷屏体尺寸 (mm)2200(高) 800(宽) 1000(深)参考重量 (kg)3004005006002.3 工作条件l 周围空气温度：540，24小时内平均气温：35l 安装地海拔高度：2000m及以下l 大气条件：安装地最湿月平均最大相对湿度90，同时该月平均温度253 结构特征与工作原理3.1 产品主要结构型式电子断路器整体置于一台标准的电控柜内，由主电路硅元件组件（简称主硅）、冷却风机、换流电容器、PLC及控制电路板等组成。主硅组件位于装置内上部，采用新一代热管换热技术，具有散热效率高、散热功率大等特点，因而硅管运行温升低、运行安全可靠。由于热管散热器不需普通强迫风冷散热装置所需的大风机，只需配置小型风扇，故具有无噪音或低噪音特点，装置在设计上具有自冷、风冷和温控风冷3种工作模式。换流电容器位于装置内底部，不同额定电流等级的产品，电容器数量18台不等，由具体设计确定。电子断路器主回路与外部的连接位于柜子底部，可采用铜排直接对接或采用电缆连接。3.2 工作原理方框图图1是电子断路器的主电路逻辑简图。图中，点划线框内部分为电子断路器(DDL)部分。可见，电子断路器在励磁回路的位置和普通灭磁开关的位置相同。在DDL内，主硅VT1为电子断路器的主通断部件。视产品额定电流的不同一般由13个可控硅并联组成。当VT1导通时，相当于普通开关的“合闸”状态；当VT1截止（关断）时，相当于普通开关的“分闸”状态。因此，电子开关的通断控制实际上就是对主硅的通断控制：所谓“合闸”实际上就是使VT1触发导通，所谓“分闸”就是使VT1强迫关断。关断电路由图中换流可控硅VT2和换流电容C以及电感器等组成。正常运行中，VT1导通，只有12V的导通压降，C充满反向电荷，因而VT2承受正向电压。当VT2触发导通时，电容C将通过VT1、VT2、电感L以及可控硅的结电阻等构成RLC回路实施放电，即所谓换流，使VT1承受反向电压而强迫关断，实现“分闸”的目的。这部分由PLC通过“开关控制”电路完成，换流电容的充放电控制由PLC通过“充放电控制”电路完成。图1 DDL主电路逻辑简图图PLC作为DDL控制的核心，负责测量、控制、状态检测、通讯和一些逻辑处理。包括主硅运行温升的巡检与报警，风机启停逻辑及监测报警，换流电容器C充电电压的浮充、监测与报警，与机械灭磁开关联动的逻辑处理等等。图1同时给出了灭磁非线性电阻RV以及机械式断路器JDL。DDL通常与JDL串联使用，形成冗余的灭磁系统。DDL作为主分断元件，JDL作为备份磁场断路器和隔离开关。事故灭磁时，由DDL动作切换电流至灭磁电阻RV，JDL并不动作；只有当DDL接受灭磁命令且200ms后检测到主回路仍然有电流，即DDL万一断流失败的情况下才启动JDL灭磁，并发送“ DDL分断失败”的告警信息。4 面板操作说明图2 DDL的面板布局图在DDL的柜门上布置了若干仪表、指示灯、按钮、转换开关与PLC的人机面板等。4.1 仪表面板上的仪表共有两块，它们分别是：l “电容电压表”，用于指示换流电容器的充电电压，运行中，充电电压应在设计要求范围内，该数值应在面板设定值的10%以内，否则DDL将不能正确开断电流。l “励磁电流表”，它用于显示电子断路器主回路电流，即发电机励磁电流。4.2 指示灯指示灯有6个，从左到右分别是：l “充电电源”指示，灯亮表示AC 220V充电电源已投入。l “控制电源”指示，灯亮表示直流24V电源和220V电源工作正常。l “电容欠压”指示，当换流电容的电压低于欠压设定值时灯亮。l “风机故障”指示，电子断路器在正常工作下，风机出现过载、断相、失电或短路时灯亮。l “关断失败”指示，DDL接受灭磁令但由于未知原因未能关断时灯亮。l “硅元件超温”指示，主硅元件温度高于设定值时灯亮。4.3 按钮按钮、转换开关共6个，分别是：l “合电容器充电”按扭，用于DDL换流电容器的充电，由于DDL运行中，换流电容器始终处于浮充电状态，以确保DDL能够随时分断励磁电流。一般情况下，应该在DDL触发（合闸）前至少1分钟投入充电电源。l “分电容器充电”按扭，用于分断充电电源回路，同时投入换流电容器的泄放回路进行放电。由于DDL正常或非正常关断后，其换流电容器均应放电，才能进入检修状态。放电后，电容器“充电电压”表指示为0。应特别注意：如果直流DC 220V或DC 24V电源突然消失，此按钮将失效。此后，电容器将进入系统自放电状态，是否可安全检修，必须视“充电电压表”的指示判断电容器电压是否在安全电压范围内。l “主硅触发”按扭，在AVR起励令给出后按下，用于触发导通主可控硅（相当于DDL合闸按钮）。l “换流管触发”按扭，在DDL通流情况下用于触发导通换流可控硅，启动电容器放电换流，关断主硅，（相当于DDL分闸按钮）。l “信号复位”按扭，用于复位报警提示，并将所有信号回复到原始默认状态。l “风机控制”转换开关，把手置于左边（45）时，电子断路器正常工作时由PLC控制风机的投切，称为“自动”投风机；把手置于右边（45）时，风机强制打开，称为“手动”投风机；把手置于中间位置，风机处于手动停机状态。4.4 PLC文本液晶显示屏PLC文本液晶显示屏提供了操作人员和PLC控制器交互的界面。操作人员可通过人机液晶面板设定有关DDL控制的有关参数，可通过液晶屏获取有关DDL产品的报警和提示信息。参数的设定和相关数据的显示，请参见DDL设计说明有关内容。5 安装与调试设备安装调试前应仔细阅读本说明书。5.1安装装置应安装于可靠的基础上，平稳无晃动，倾斜不超过0.5度，拧紧地脚螺钉。然后将柜体用不小于10mm2的软铜线可靠接地。为运输过程安全起见，有些部件如换流电容器、风机、仪表可能被拆下单独包装，柜体就位后应对照图纸一一装上。安装完后，应仔细检查柜内是否还存在包装运输过程增设的各种加固部件或材料，如有应全部拆除。按图纸要求，将DDL的励磁主回路以及二次部分分别与励磁系统的其他部分相连。安装完成后还应全面检查主回路及二次回路的各个安装元部件、端子是否存在因运输、安装过程引起的连接松动，一一拧紧。5.2调试（试验方法见出厂试验报告）产品投运前，首先应进行一次电路系统和二次电路系统的绝缘试验（绝缘电阻试验和耐压试验），正常后再分别进行如下各项检查：l 检查控制回路、熔断器、空气开关的状态与位置，然后分别给直流220V、直流24V、交流220V等电源，面板指示灯应显示正确，柜内照明正常；l 检查PLC应工作正常；l 进行换流电容器的充放电试验正常；l 检查主硅触发脉冲、换流触发脉冲正常；l 检查风机操作正常、转向、风量正常；l 远方（含继电保护）分闸、合闸令检查，与机械断路器的动作配合检查；l PLC与LCU的通讯调试；l AVR起励试验，DDL应正常开通，机端电压达到空载额定后，分别进行手动、继电保护传动灭磁试验，DDL应工作正常；l 发电机同期并网后，调节发电机出力，使励磁电流接近或达到额定励磁电流，观察各主硅元件支路的电流是否平均，均流系数应大于85%，否则应停机调整主硅支路串连的均流电阻，使均流系数满足要求。6 运行与维护6.1 巡视产品在运行中应定期巡视装置运行情况，检查各状态指示是否正常。检查通风窗的积尘情况，并及时处理。6.2 更换主硅对于主硅采用多只并接的电子断路器，如有主硅器件损坏，重新更换后需调节均流电阻大小以保证各支路电流基本平衡。6.3 检修、维护机组大小修时应对装置进行较为全面的检查，包括风机和硅元件热管散热器内的灰尘污染情况，应仔细清理，以免影响散热效果。机组大修时（周期不超过四年）投运前，应按投运试验项目进行全面检查和试验。DDL检修和调试过程中，应将换流电容器充分放电并将两极短接，以确保检修检查的操作安全。7 运输与保管7.1 运输为了便于运输，电容器需独立包装。电容器是油浸密封的，运输过程中应避免强烈振荡。搬运、装卸切勿碰碎，防止损坏。7.2 保管装置安装前应放置在干燥通风的室内，因为受潮可能影响设备的性能和绝缘。禁止放在露天，以防侵害。8 产品的成套性每套装置出厂均包括：装 置：电子型磁场断路器屏随行资料：产品图纸使用说明书出厂检验报告合格证备件备件：根据合同要求配备9 产品质量保证和售后服务本产品的元部件与及整机产品在出厂前已经过全面的质量检验与试验，确保产品的使用质量。厂家承诺产品交付之日起1年内，对产品本身发生的各种质量问题，都将给予免费维修。厂家接用户通知后，在交通条件许可的情况下，以最快的速度赶赴用户现场，一般不超过72小时。产品初次安装时，厂家给予免费现场技术服务并提供产品使用的技术咨询或培训。厂家提供长期的售后服务，包括与产品相关的各种技术支持，提供零配件，技术咨询与培训等。声明： 此说明书为产品的通用说明书，供货产品的具体参数和电路细节以随行图纸和有关资料为准。7