浅议机组安装发电机出口断路器

1/7浅议机组安装发电机出口断路器摘要沙角C电厂机组安装了发电机出口断路器（GCB），这种应用在国内电厂大型机组中为首次尝试，为此，根据实际运行情况，分析了机组出现各种故障情况下，GCB发挥的积极作用，这是运用GCB的可贵经验，供同类型机组借鉴。关键词发电机；GCB；故障；运行大型发电机组电气主接线大都采用最简单、可靠的发电机变压器单元接线。单元接线的发电机出口装设断路器时，由于极大的额定电流和遮断容量使得该断路器制造很困难，工艺要求高、造价昂贵，因此在国内电厂中很少采用。沙角C电厂是国内第一个在火电大机组采用发电机出口断路器（GCB）的电厂，完全适应世界大机组技术发展的要求。断路器投产运行以来，开关分合闸非常可靠，电气接线运行方式更加灵活，方便了运行人员的操作、维护。1沙角C电厂发电机出口断路器11沙角C电厂GCB概况沙角C电厂的GCB为PKG2C型空气开关，由GECALSTHOM公司设计、法国里昂断路器厂生产，其额定电流337KA，开断电流180KA，整个断路器系统包括3个断路器磁极、1个三磁极气动控制柜、1个气动继电器、空2/7气连接管道、电气控制柜和压缩空气站等。沙角C电厂机组装设GCB后，电厂电气主接线运行更加灵活，见图1。沙角C电厂GCB运行情况沙角C电厂GCB自投运以来，累计分闸和合闸次数近千次，只有一次因压缩空气泄漏而闭锁其分闸回路，实践证明该开关运行是可靠的，但是，为了提高其使用寿命，需要运行人员在日常工作中，对其加强维护，并特别需注意以下几点A）发电机出口开关正常运行时，低压侧压缩空气压力需维持在338342MPA之间；B）保证发电机出口开关压缩空气自动疏水正常，否则定期手动疏水；C）保证压缩空气站储气罐中的压缩空气维持在正常压力值范围内，能够单独提供开关完成合分及分合2个周期的操作；D）保证开关冷却系统的正常运行，同时循环风机需要定期切换；E）发电机检修时，发电机出口开关放气卸压后，需插入动触头锁定杆，确保人身安全。2电气系统设计中安装GCB的优劣比较3/721主变压器或厂用高压变压器出现故障的情况211情况1发电机励磁开关（GFS）拒动此时如果没有装设GCB，发电机和故障变压器都将严重损坏，还可能引起火灾。GCB作为主要安全保护手段在012S内切除故障。212情况2发电机励磁开关（GFS）正常跳闸发电机电压衰减慢，而且由发电机到变压器故障点是一个时间常数很大的回路，故障电流衰减很慢，所以故障处积累的能量有可能造成变压器的爆炸。GCB在012S内切除故障，使故障点不继续存在故障电流。22发电机出现故障情况如果没有装设GCB，发电机故障时，则必须依靠主变压器高压断路器切除，如果所联32接线的中间高压断路器（HVCB）拒动，则必须由带延时的失灵保护通过远方跳闸使线路对侧断路器跳闸，才能切除发电机故障。GCB能迅速切除发电机故障，主变压器的高压断路器只作为备用。23主变压器高压断路器非全相运行情况如果没有装设GCB，长时间产生的负序电流将危害发电机转子。操作时如一相跳不开，则必须将所联接的母线全停才能避免所产生的不平衡电流，需较长时间。GCB可4/7迅速切除，避免发电机遭受损害。24机炉故障主变压器高压断路器拒动情况如果没有装设GCB，使发电机以电动机方式运行，如短时不能处理，会造成损害。GCB跳闸。25机炉正常跳闸如果没有装设GCB，主变压器高压断路器和厂用高压变压器低压断路器跳闸同时，厂用电也失去，必须有自动投入的备用电源。装设GCB，机炉跳闸仅跳GCB，照常提供厂用电，不受影响，不需备用电源。26主变压器或厂用高压变压器故障或检修如果没有装设GCB，需有自动投入的备用电源才能保证机组安全停机。装设GCB，靠运行操作和低压保安电源保证安全停机。由备用变压器或其它机组供应用电。3发电机出口断路器的运用经验31提高了500KV系统供电的可靠性在机组并列或解列时，由GCB合上或断开来实现，不影响500KV32开关接线的完整性。发电机故障或机炉保护跳闸时，立即跳开GCB，在012S内切除故障，主变压器高压侧断路器只作为备用无需跳闸，不影响500KV结线完整性，提高了500KV系统可靠性。32提高了厂用电系统供电的可靠性可以通过500KV系统经主变压器倒送供机组厂用5/7电。机炉跳闸一般比较频繁（1996年6月1999年2月期间，沙角C电厂的这种跳闸就发生过140次），一旦机炉跳闸或发电机故障，只跳GCB，厂用电可继续正常运行，无需切换，避免了无GCB情况下，迫切需要有备用变压器通过备用电源自动投入继续供厂用电，使厂用电的控制、保护接线得到简化。只有在主变压器、厂用高压变压器、19KV接地、出口开关失灵保护及500KV线路串故障保护动作时，才切断厂用工作电源，提高了厂用电系统供电的可靠性。33提高运行操作的可靠性装设GCB后，每次机组跳闸或起动、停运时，厂用电都无须事故自动切换或手动切换，减少了运行人员的倒闸操作，减小误操作的可能性，同时也避免了大容量电动机受到冲击，影响机组寿命。如无GCB，在切换过程中，不仅所有电动机受到冲击，还要经历自起动，这对母线电压可能比正常单台电动机起动降低得多。此外，由于各电动机的转速变化，可能导致风、水、油等运行参数的短时波动。34减少了主变压器或厂用高压变压器的损坏程度主变压器或厂用高压变压器故障时，GCB在012S内切除故障，避免了主变压器或厂用高压变压器的损坏，同时也避免了非对称性故障下故障电流负序分量长时间危6/7害发电机转子。假如没有GCB，则必须依靠发电机励磁开关跳闸，一旦励磁开关拒跳，则发电机和变压器都将受到严重损坏，甚至引起火灾，这样，即使发电机励磁开关正常立即跳闸，由于励磁电压逐渐衰减（沙角C电厂机组在励磁开关断开后录得发电机电压以85S的时间常数衰减），并且从发电机到变压器故障点回路的时间常数很大，所以故障电流的衰减很慢（1997年10月2日，沙角C电厂2号发电机故障时，500KVHVCB越级跳闸，故障电流衰减的时间常数为20S），此时，故障处积累的能量有可能造成变压器爆炸。35大大节省投资可以通过500KV系统经主变压器倒送供机组厂用电，减少了备用变压器的投入，大大节省投资。为了避免在主变压器、厂用高压变压器、19KV接地、GCB拒跳起动失灵保护及500KV线路串故障保护动作时，失去厂用电，特装设1台起动备用变压器作为3台机厂用电的公共备用，可自动投入（起动备用变压器供一台机组厂用电时，不能再作为另外2台机厂用电的备用）。简化了500KV回路串中间断路器二次接线。发电机回路和主变压器回路易于进行试验。4结论由于GCB对提高设备的可靠性起重大作用，目前多数大机组陆续都采用