大容量发电机断路器研究进展及展望

摘要

发电机断路器（GCB）作为百万kW级发电机组的关键保护设备，对于保障电力系统安全具有重要意义，但其开断技术仍面临短路电流巨大、直流分量衰减缓慢的严峻挑战。针对大容量GCB,系统地综述了其研究进展。首先，梳理了GCB的技术演进路径。压缩空气式GCB能够依赖强力气吹，但存在系统庞大、开断速度受限的缺点；压气及自能式结构的SF₆式GCB凭借优异灭弧性能成为主流，但面临温室气体环保替代压力；真空式GCB具有环保、快速介质恢复和长寿命优势，成为目前重要的发展方向。其次，针对关键技术研究现状，梳理了SF₆断路器中电弧特性仿真、介质恢复提升及气流场优化的相关研究；聚焦于大电流燃弧特性、电弧与电极相互作用及多断口均流机制；系统归纳了通过磁场调控与多断口并联技术攻克大电流开断的真空断路器前沿技术进展。最后，总结指出了大容量GCB研发领域中提升单断口开断极限、优化多断口协同控制并发展智能运维技术的未来发展方向，为形成全系列绿色产品、支撑新型电力系统建设提供理论参考与工程指导。

关键词

发电机断路器 / 开断技术 / 电弧特性 / 介质恢复

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2022YFB2403600)