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目前，西門子新推出的HB3-100發(fā)電機開關(guān)柜保持著利用真空開關(guān)技術(shù)所能控制安培數(shù)的高紀錄。對于起平衡電網(wǎng)波動作用的燃氣電廠，這項技術(shù)大有裨益。同時，相比于氣體絕緣系統(tǒng)，這種開關(guān)柜從購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)電機斷路器可斷開或?qū)ㄔ诎l(fā)電機與變壓器之間的電流。發(fā)生短路時，斷路器必須立即切斷連接，以免對電廠造成損傷。切斷連接是通過快速分開兩個金屬觸頭來實現(xiàn)的，但這會在兩個金屬觸頭之間形成電弧，而這個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10萬安電流

此前，相關(guān)人員一直利用六氟化硫（SF6）來消除電弧。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中斷電弧。這項技術(shù)無需維護，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度。借助于新推出的發(fā)電機開關(guān)柜，西門子現(xiàn)已成功將短路電流限值從過去的8萬安提高至10萬安。這使得這種低價真空技術(shù)的應(yīng)用范圍擴展至裝機容量高達400兆瓦的電廠。

發(fā)電機斷路器可在發(fā)生短路時提供保護。它們的切換速度非常快，因而可用于讓單個發(fā)電機與電網(wǎng)進行相位同步或解耦。例如，配備多臺燃氣輪機或機組的現(xiàn)代燃氣電廠就已經(jīng)使用了這項功能。為適應(yīng)太陽能和風力發(fā)電量的波動，這些斷路器也可以快速啟動燃氣輪機。

西門子的明星產(chǎn)品HB3-100型開關(guān)柜是 *臺采用真空斷路器技術(shù)的空氣絕緣發(fā)電機開關(guān)柜，其短路分斷能力在24千伏時可高達100千安。

新型觸頭材料，優(yōu)化幾何結(jié)構(gòu)

為提高真空開關(guān)技術(shù)的允許電流量，西門子工程師需要解決兩個問題。首先，短路電流中斷時產(chǎn)生的電弧溫度*，可達到3000華氏度以上。在這種情況下必須保護電觸頭不受損傷。這個問題的解決辦法是利用特殊布局來改變電弧形狀，使其產(chǎn)生的熱量盡可能廣泛地擴散到觸頭上，并快速逸出斷路器。

第二個問題涉及電觸頭的材料。真空斷路器并非利用氣體來主動熄滅電弧，相反，電弧是在交流電振蕩為反相時自然熄滅。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），那么當觸頭的電勢不為零時，大電流和高電壓依然會產(chǎn)生新的電弧。因此，新的觸頭材料是一種復(fù)合時間很短的金屬，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)電機開關(guān)柜可切斷高達10萬安的短路電流，導(dǎo)通高達1.25萬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，開關(guān)柜從購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。