真空断路器作为中压配电的主要产品，品牌、厂家众多。而随着小型发电机的广泛使用，IEEE/IEC/GB标准也对小型发电机使用发电机断路器的严苛要求进行了参数、试验定义，按照标准通过了型式试验的真空断路器满足发电机出口真空断路器的严苛使用要求，并且真空断路器体积小，重量轻，抽出式安装于金属铠装开关设备中，可以实现对发电机和升压变系统的保护，同时具有操作、安装、维护方便，可快速组装、移动的特点，价格低廉，优势明显。
1. 引言：随着节能、环保要求的日益提高，天然气、水力发电、联合循环工厂等新能源发电越来越多，这些小型发电机的容量一般小于100MVA，额定电流在5000A及以下。使用传统的SF6发电机断路器体积、重量、价格等不适用于小型发电机的要求，而一般配电真空断路器并不能随便用于发电机和升压变保护。
2. 发电机短路器的标准及参数要求
1997年，IEEE制定了名为“ C37.013-1997，交流高压发电机断路器的IEEE标准”的标准。该标准的目的是考虑发电机断路器所需的严格操作能力下的参数。适用于中央电站发电机额定电流为6300安培及以上，通常是带有液压操作器固定安装的SF6绝缘断路器。近年来，越来越多的小型发电机被使用，额定电流范围在1200安培至6000安培之间。大型发电机所需的许多相同的严格耐受参数，也适用于小型发电机，IEEE一直在准备C37.013的补充，特别是针对100 MVA范围的小型发电机的断路器。IEC和IEEE在2015年联合发布了IEC/IEEE62271-37-013交流发电机断路器标准,该标准是IEC 62271的一部分，适用于室内或室外安装，额定电压1 kV到38 kV，额定频率50 Hz和60 Hz，安装在额定值为10 MVA及以上的发电机与升压变之间的发电机断路器。发电机额定小于10 MVA的回路和抽水蓄能装置被认为是特殊的，应用程序及其要求未完全包含在该标准中。GB/T14824-2008标准是采用IEEE C37.013:1997标准进行全面修订的，适用于安装在发电机和升压变之间所有的高压交流发电机断路器。
区别于一般配电断路器，发电机断路器主要有以下严格使用要求：
图1 发电机系统短路故障
系统源故障短路电流：参照图1的单线表示法，在安全开断电源中的短路故障方面存在重要问题。配电电路断路器通常无法处理的发电机电路。在系统源故障中，发电机断路器必须开断通常很高的系统源贡献的短路电流，由于变压器和连接母线的阻抗不受限制。断路器不仅要开断对称短路电流，但通常很高的直流分量百分比会迫使产生更高的不对称短路值。例如，假设直流分量为75％，使用公式It = SqRt（2x％DC x％DC + 1）x I计算，则50 kA的对称故障将导致70kA非对称故障，发电机断路器必须能够安全开断。
发电机源故障短路电流：由于系统“电流延迟过零” 的效果，安全开断故障电流的问题变得更加复杂，这是由于系统的X / R（电感与电阻）比率过高导致的，短路电流的不对称分量超过100％。这种很高的直流分量的作用是导致第一个过零点被延迟几个周期。由于断路器是依靠电流过零点来开断短路电流的，这种过零时间的延迟要求断路器要足够坚固，以承受更长时间的电弧，电气，机械和热应力作用在断路器上的额外
失步开断、关合功能：断路器还必须承受可能发生的失步开断。同步性差，或者发电机和线路之间电压和频率的不同步时的意外闭合。
较高的绝缘能力：发电机电压可能会发生变化，并且随着断路器的断开而加速。这可能会在断路器上施加高达额定电压2.5倍的电压。因此，C37.013要求额定电压15-17.5kV发电机断路器雷电冲击电压110kV，工频额定50kV，比配电断路器要求高，对于15kV及以下的发电机断路器，则耐压值相同。
瞬态恢复电压（TRV）。在触头开断的瞬间，整个灭弧室触头间隙的介电强度减小到最小，在整个触头间隙上产生的电压高达线对线电压的两倍。这称为瞬态恢复电压。特别是对于发电机，此TRV在3.5 kV至4.0 kV /微秒的范围内会迅速出现峰值，发电机断路器必须承受该TRV的上升速率，并尝试在第一个电流过零时开断电流。TRV的上升率以RRRV计量，配电断路器的RRRV只有0.4kV至1 kV /微秒。
3. 典型真空发电机断路器的试验参数
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注:本文发表于2020年第十期《高压开关行业通讯》，及中国电工技术协会《2020年论文集》
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