发电机断路器(GCB) 是发电厂的核心设备，它可对发电机和电力变压器提供保护。ABB 电流断路器系列产品包括额定电流在6,300A 到50,000A 以上的各种断路器。HECS 断路器的设计电流是18,000A，但是，这些大电流带来的问题是断路器内的散热问题，必须将产生的热量限制在其他系统设备允许的温度范围内。自然冷却方式会限制额定电流大小，所以，当今的许多发电机断路器都采用强制冷却方法来增加额定电流的水平。但是，这些强制冷却器也减少了额定电流下的输出功率。
为了增加发电机断路器的额定电流，需要一种创新性的冷却方法，以便满足对重量更轻、成本更低以及功能更强的断路器的日益增长的需求。采用所谓热管技术实现效率更高的热传导，人们不仅开发出两款比原有型号重量更轻和更耐用的产品，而且发电机断路器的性能也提高了25% 以上。
电力设备追随多数其他电器产品的发展趋势，在体积变得越来越小和重量越来越轻的同时，综合了更加强大的功能。成本效率是推动这种发展趋势的主要动力，因为重量轻的设备，材料费用和运输安装费用也会更低。HECS 断路器是ABB 发电机断路器家族中的一员资料库1 ，已经经历了这样
如果要提高额定电流值，ABB HECS 断路器中的高效热传导特性要求使用纯粹无源、低维护保养的设备。
知道应该如何做
额定和短路电流产生巨大的热量。即使微小的电阻（由材料或滑动触点引发的）也会导致欧姆损耗，这种欧姆损耗会产生数千瓦热量。但是，在正常（闭合）运行过程中，热点稳态温度必须限制在105 C1)，因此，从热量上限制了最大容许额定电流的大小。于是，发电机断路器的运行温度决定于额定电流与设备的冷却方式两个方面。为了成功地提高发电机断路器额定电流，工程技术人员必须集中精力解决发电机断路器的热量控制问题。在ABB 的HECS 断路器系列中， 采用自然冷却方式， 额定电流可达到13,000A。但是，要将最大额定电流提高到18,000A，则需要使用空气对空气的强制冷却设备，这种设备本身就是一种热能发生器，而且也增加了设备额外的重量。因此，要想将某一断路器额定电流提高到23,000A，只能通过改善HECS 导体至环境之间的热传导效率的办法来实现，与此同时，还必须确保敏感设备的温度保持在允许范围内。由于热源（导体）处于25.3 千伏高电势的地方，而散热器（HECS外壳）又与大地连接，而且任何形式的强制冷却又会产生不理想的副作用，因此，这种挑战难题就更加严峻。如果要想跨越如此巨大的电气绝缘间隔而获取高效的热传递效果，需要使用一种纯粹无源和低维护费用的设备。这样设备，通过使用热管2) 而得以实现了资料库3 。
产品开发
虽然热管概念的出现已经长达数十年时间之久，但是，以前从未用于发电机断路器的冷却，因为在热源（蒸发器）与散热器（冷凝器）之间存在大的电势差，要使用电绝缘的热管，技术上有很大的难题。这样一来，也就不可能采用全金属设计结构，而必须采用这样一种设计，它必须保证机械耐用性，同时能使热管材料与工作流体介质相互兼容。总体而言，一个成功的解决方案需要满足下列要求：
热量控制
被传输的最大的总热负荷决定于断路器中的电流和电阻，因此，热管系统数量决定每个零部件可容许的最大热阻。
热管电介质设计
这特别是指正常运行状态下( 即25kV 左右) 以及系统保护所需的其它电压状态下（如雷电脉冲等）导体与外壳之间的电介质绝缘。热管固态绝缘材料以及工作流体也必须符合这个要求。
热管机械设计
系统必须能够承受多次开关操作（20,000 次）、运输和地震等各种状况。
长期稳定性和环保要求
系统必须在20 多年里无需进行维护保养。另外，工作流体必须在至少20 年内不对环境造成危害。环境保护要求尽可能延缓全球变暖和臭氧消耗。对新颖冷区装置与现有强制空冷器进行的生命周期评估需要证明，热管解决方案确实对环境更加友好。
采用基于热管概念的一种创新方法，ABB 的HECS 断路器被改造成安静的、体积更小和重量更轻的产品。
1 热管冷却的HECS断路器的一个极，从外面看，只能在封装外壳的上部看到冷却器翅片。
2 与腔室连接的蒸发器和绝缘体。水气从波形绝缘管流入冷凝器（参见3 ）
技术上如何实现
标准发电机断路器由三个平行相组成，每个断路器导体安装于单独外壳内，与磁极支 架绝缘1 。在ABB 设计中，每个相有6 根热管，额定电流所产生的热量必须通过这些热管传输到周边环境中。为使热传导尽量保持均匀，蒸发器覆盖的导体面积就要最大化3） 2 。6个蒸发器需要均匀地散热，以确保不会因为材料本身不等于零的热阻而在导体材料内部产生发热点。事实证明，隔离段实际操作起来很具挑战性，因为一方面必须确保介质的稳定性，同时，还要确保断路器运行过程中的机械性能，同时还存在空气和工作流体的扩散问题4)。测试阶段取得的结果如3 所示。不仅额定电流从18,000A 增加到23,000A，增加了27.8％，使用热管方式时的标准热阻也达到58mK/W。换言之，一千瓦的热量散发仅使温度增加58K。
3 与HECS发电机断路器连接的热管，传送段与装于外壳的冷凝器相连接。
ABB 的新型热管解决方案不需要使用电力便可运行， 几乎不需要维护保养，可将断路器性能提高25% 以上。
展望未来
在发电机断路器市场上，ABB 的产品系列最为完整。采用无源热管冷却系统对现有HECS-XL 断路器进行升级改造，开发出两种新产品：HECS-100/130XXLp 和HECPS-5Sp，
HECS-100/130XL 断路器目前使用强制冷却系统。ABB 的目标是采用HECS XL 的替代产品借以保持市场领导地位。这种型号的产品可以连接小型蒸发器和更小的冷凝器， 或者也可以使用减少原尺寸的热管系统。在ABB 推出的新产品中，HECS-100/130XXLp 断路器的目标市场是18,000A 和23,000A 之间的市场。为这种型号的产品选择了尽可能大的蒸发器表面，以便确保热阻非常低以及沿断路器外沿的温度分布均匀。这种设计的另外一个重要参数是冷凝器的表面面积，因为它影响整个热管系统的热阻。HECPS-5S 断路器是用于抽水蓄能电站的一种解决方案，使用热管冷却系统的这种断路器，可将其额定电流扩大到18,000A。
ABB 的新型热管解决方案运行时不需要使用电力，几乎不需要维护保养，运行极其安静。它的主要优点在于可将发电机断路器的额定电流提高到23,000A。这种新型无源冷却方案不仅有助于使ABB 公司的断路器产品组合更加完整，而且还可以给每种用途提供经济效益非常高的产品。这些产品将于2008 年问世。
