装设发电机出口断路器优越性的分析
发电机出口断路器结构及原理
一、发电机出口断路器概述及主要性能参数1、设备概述发电机组的出口断路器是由瑞士ABB有限责任公司生产的型号为HEC8型SF6气体绝缘的金属封闭开关，发电机出口断路器主要由断路器本体、隔离开关、接地开关、避雷器、电压互感器、电容器和汇控柜组成。
汇控柜由上下两层组成，上层主要有操作面板、二次接线端子、二次回路、小空气开关、继电器和保险等，下层有断路器、隔离开关、接地开关的操作机构及电气联锁装置。
装有发电机出口断路器的机组的主要优点就是当发电机故障时，发电机出口断路器可以断开与主变的电的联系，同时厂用电可以通过主变倒入，使机组厂电的输入方式更加灵活可靠，从而提高了机组其它设备安全性。
序号项目技术参数断路器1. 额定值：a. 额定频率(Hz)：50b. 额定电压(kV)：30d. 额定开断电流(kA)：160e. 额定短路切断电流（kA）：160f. 额定短时耐受电流（kA）：190g. 额定电压时的额定短路通过电流峰值（kA）5212. 绝缘水平a. 雷电冲击全波(kV 峰值)：150b. 操作冲击电压(kV 峰值)：150c. 1min相-相工频耐受电压(kV 有效值)：883 断口间的绝缘水平雷电冲击全波(kV 峰值)：175 操作冲击电压(kV 峰值)：175二、出口断路器原理HEC8出口断路器利用自压气原理来灭弧，即灭弧气流所需能量是从电弧本身取得的。
电弧的产生所释放的能量导致压力室很快和很大的升压和升温。
从电弧来的对流和辐射热量在弧接点系统和压器活塞之间的“加热容积”中引起一个突然的升压（图1）。
热气体正是从这里喷射出来，而在交流电通过零位后即将电弧熄灭。
图1电弧内部的磁场收缩效应也促进了压力升高，这表现为作用在电弧路径的中心方向的一股力量。
这个电流产生的磁力反过来又引起电弧的一股强大轴向气流，基本上是一个向外喷射的等离子体流，有一部分分流到加热容积中去（图2）。
切断过程中非常大的电流在流动时，压力升高可能性很大。
大机组出口装设发电机断路器的分析研究
关 键词 ： 大机组； 装设； 发电机断路器 ； 研究
中图 分类 号 ： Ｔ Ｍ５ ６ ｌ
文献标 志码 ： Ｂ
Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎ ｓ ｔ ａ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ Ｂｒ ｅ ａ ｋ ｅ ｒ ａ ｔ Ｌａ ｒ ｇ ｅ Ｕｎ ｉ ｔ Ｏｕ ｔ ｌ ｅ ｔ
Ｌ Ｉ Ｔ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｉ ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｙｉ ｎ ｇ
（ １ ． Ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｏ ｆ ｉ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｘ ｉ ｌ ｕ ｏ ｄ ｕ Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｐ ｌ ａ ｎ ｔ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｙ ｎｇ ａ ｔ ｚ ｅ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｚ ｈ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ ４ ４ ３ １ ３ ３ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ．Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ Ｇ ｏ ｒ ｇ ｅ ｓ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ Ｃ ａ ｓ ｃ ａ ｄ ｅ Ｄ ｉ ｓ ｐ ａ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ＆ Ｃ ｏ ｍｍ ｕ ｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｙ ｎｇ ａ ｔ ｚ ｅ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ｄ ｕ ６ １ ０ ０ ４ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
电 网送 来 的短路 电流远 大 于 发 电机 提供 的短 路 电流 ， 发 电机 出 口断 路 器 对 此 短 路 电 流 必 须 能 顺 利 断 开 。 Ａ Ｂ Ｂ公 司生产 的 Ｈ Ｅ Ｃ一 ８ Ｃ型断 路 器 的额 定 开 断 电流 可 达到 ２ １ ０ ｋ Ａ， Ａ Ｌ Ｓ Ｔ Ｏ Ｍ 公司生产的 Ｐ Ｋ Ｇ ２型 断 路 器
发电机出口断路器对运行的好处及其安装要点
时， 可 由发电机出 口断路器 （ 简称 Ｇ Ｃ Ｂ ） 合上或断
开来 实现 ， 而 在发 电机故 障或 机 炉保 护跳 闸时 ， 可 立 即跳 开 Ｇ Ｃ Ｂ， 主变 高 压 侧 断路 器 只作 为 备 用 而 无需 跳 闸 ， 不影 响高 压 系统 主接 线 的完 整性 ， 提 高
过 电压作 用 ， 在 污染 较重 的情 况下 ， 可 能造 成其 外
部 绝 缘介 质 的 闪络 。另 外 ， 高压 断 路 器 一般 都 不 是 三 相机 械 联 动 的 ， 同期 操作 过 程 中就 有 可能 产 生 有 较 大不 同期 ， 由此 产 生 的不 平 衡 负 载会 给发 电机带来 严 重 的机械 和热 应力 ， 可能损 坏 发 电机 ； 而 当同期 在 发 电机 出 口电压 等 级进 行 操 作 时 ， 电 压 等级 的降 低有 助 于 防止 外部 绝 缘 闪络 ， 同时 ， 由 于Ｇ Ｃ Ｂ良好 的 分合 闸 同期性 能 ， 也 减 小 了对发 电
分 别 与封 闭母 线发 电机 侧 和封 闭母 线 主变侧 使 用
３ ） 改 善 了调试 和 同期 条件 。机组 进行 发 电机
短 路试 验 时 ， 可 很 方便 地 使 用 Ｇ Ｃ Ｂ接 地 开关 作 为 短路 点 ， 否则 要进 行 装拆试 验 专用 的三相 短路板 ，
既 费时费 力 又要承 担安 全风 险 。
第６ 期
机 电技术
７ ３
发 电机 出 口断路器对运行 的好处及 其安装 要点
张 林 汪卫 斌
（ １ ． 浙江浙能长兴发电有限公司 ， 浙江 长兴 ３ １ ３ １ ０ ０ ； ２ ． 浙 江 省火 电建 设 公 司 ， 浙江 杭州 ３ １ ０ ０ ０ １ ）
装设发电机出口断路器优越性的分析
装设发电机出口断路器优越性的分析引言发电机出口断路器是一种用于保护发电机和电力系统的重要设备。
它在发电机出口处安装，用于隔离发电机和电网之间的故障，以确保电力系统的安全运行。
本文将分析装设发电机出口断路器的优越性，从经济、安全和可靠性等方面进行论述。
1. 经济优越性装设发电机出口断路器带来的经济优势主要体现在以下几个方面：1.1 节约维护成本发电机出口断路器能够在发生故障时迅速隔离发电机和电网，避免故障蔓延和造成更大的损失。
相比于其他保护措施，如限流器和保险丝，断路器的维护成本较低。
断路器具有更长的使用寿命和较少的维修周期，减少了设备维护的频率和成本。
1.2 提高电网稳定性装备发电机出口断路器可以减少因故障而导致的电网中断时间，提高电网的可靠性和稳定性。
当发电机出现故障时，断路器可以快速切断故障电路，防止故障扩散到整个电网。
这样可以减少停电时间，降低负荷损失并提高客户满意度。
1.3 降低设备损坏风险在发电机和电网之间安装断路器可以降低设备损坏的风险。
当发生故障时，断路器能够快速切断故障电路，减少电力设备受到的冲击和损害。
这可以延长设备的寿命，减少更换和修理的费用，从而降低电力系统的运营成本。
2. 安全优越性装设发电机出口断路器带来的安全优势主要表现在以下几个方面：2.1 防止电弧故障发电机出口断路器能够有效防止电弧故障引发的火灾和爆炸。
当电流过载或发生短路时，断路器能迅速中断故障电路，切断电流。
这可以阻止电弧持续存在，并防止电弧引发的火灾和爆炸。
因此，装备发电机出口断路器可以提供更高的电气安全保障。
2.2 防止人身伤害发电机出口断路器可以防止电击事故，保护操作人员免受电流冲击而导致的伤害。
当存在电流故障时，断路器可以迅速切断电路，阻止电流通过人体，从而避免电击事故的发生。
这为操作人员提供了更高的工作安全性。
2.3 增强系统可靠性装备发电机出口断路器可以提高电力系统的可靠性。
断路器能够迅速切断故障电路，减少故障对整个系统的影响。
发电机出口断路器(GCB)方案论证
发电机出口断路器（GCB）方案论证【摘要】由于燃气电厂在系统中调峰的作用，装设GCB的技术优势更加突出。
本文以实际工程为例，结合技术和经济比较，进行主接线方案论证。
【关键词】燃气电厂；主接线；GCB1 工程概况某工程建设2×400MW级（F级改进型）燃气热电冷联产机组，机岛采用按东方电气股份有限公司的M701F4型燃气轮机，余热锅炉采用东方日立锅炉有限公司的三压、再热、自然循环、无补燃、卧式余热锅炉。
工程按“一拖一”多轴布置机组，每套“一拖一”机组包括1台燃气轮机发电机组和1台蒸汽轮发电机组。
燃气轮机发电机为全氢冷冷却发电机，额定输出336.6MW，出口电压16kV，额定功率因素0.85；蒸汽轮机发电机为空冷发电机，额定输出150MW，出口电压15.75kV，额定功率因素0.85。
电厂以220kV一级电压接入系统，出线2回，接入220kV变电站，新建线路截面按2×630mm2考虑，电厂至变电站新建线路约为2×13km。
2 方案论证2.1 燃机发电机出口燃机发电机引出线到主变低压侧、厂高变高压侧均采用全链式离相封闭母线。
发电机与主变压器之间装设断路器和隔离开关，厂用分支不装设断路器和隔离开关，在汽机主封母上T接励磁分支封母至励磁变压器和发电机出口电压互感器及避雷器柜。
电厂的运行主要分三个阶段：1）调试和维护；2）同期和正常运行；3）非正常运行。
下表就燃机发电机出口GCB在电厂的运行、维护的作用以表的形式做一下分析。
通过以上的分析，表明装设了GCB，在机组正常起停时，及在发电机、汽机、燃机发生故障引起跳机时，不需要进行厂用电源的切换操作，提高了厂用电的可靠性。
装设GCB除了减少厂用电切换操作外，还有以下优越性：1）主变或高厂变内部故障时，迅速跳开发电机侧断路器和高压侧断路器，切断供电电源，对保护主变和高压厂变有利。
如果不装设GCB，由于发电机励磁电流的衰减要经过一定的时间，只切开高压系统供电电源，发电机仍继续向故障点供电，从而扩大了主变或厂高变的损坏程度，国内外已有报道该种故障引致严重损坏主变压器的事例；2）采用了GCB，不仅实现了发电机，变压器有选择的保护跳闸，简化了保护接线，而且多数保护无需动作高压断路器，从而避免了厂用电源的失去，这对于一些瞬时性故障特别是来自于锅炉、汽机的热工误发信号的排除，尽快恢复机组的运行和避免因误操作而导致损失非常有益。
发电机出口断路器应用好处
发电机出口断路器应用好处1保护发电机在发电机出口发生非对称短路或承受不平衡负荷时，GCB可以迅速切除故障，防止发电机遭受损坏。
发电机带不平衡负荷运行、外部或内部发生非对称短路时，转子本体表面将感应出两倍工频涡流，在转子中引起附加发热。
同时，两倍工频的交变电磁转矩使机组产生倍频振动，引起金属疲劳和机械损伤。
2保护主变和高压厂用变采用GCB后，不论是发生操作故障或系统振荡时，还是发电机、变压器内部发生故障时，都可以提高其保护功能的选择性，从而提高机组安全运行的可靠性。
在发生操作故障或系统振荡时，只需要能迅速断开GCB即可，而不用切换厂用电源。
故障消失后，发电机与电网之间可以通过GCB快速恢复连接并网，避免了由于厂用电源的切换故障造成全厂停电事故。
当发电机内部发生故障时，可以在不切换厂用电源的情况下，切除有故障的发电机，保证了发电机有选择地进行保护跳闸，简化了保护方式的接线，而且机组内部的故障不需要动作于高压断路器，从而避免了厂用电源的切换，这对于消除一些瞬时性故障，特别是来自于锅炉、汽机的热工误发信号，尽快恢复机组运行和避免误操作而导致的事故是非常有利的。
对故障发生率比较高的变压器内部故障和变压器接地故障，GCB开断时间相对发电机灭磁的时间（数秒）要快得多，大大减小了故障电流对变压器的危害程度，有利于缩短维修时间，减少直接和间接经济损失，可提高电厂可用率0.7%~1%。
3可省去启备变，简化厂用电源切换操作程序安装GCB后，机组启停电源可经过主变倒送至厂用变，可省去启备变，机组起停机或故障只需跳开GCB而不需跳高压系统断路器，减少了在没有GCB时厂用电源切换的操作程序，降低了运行难度，提高了系统的可靠性。
4提高机组保护的选择性当发电机发生内部故障时，GCB迅速跳闸，使发电机与电网隔离，而不必连主变压器一并切除，停机厂用电源仍可由系统通过主变压器倒送，从而避免了厂用电源系统的事故切换，这样减轻了运行人员的压力，为迅速处理故障创造了条件。
1000MW机组装设发电机出口断路器(GCB)技术分析
1000MW机组装设发电机出口断路器（GCB）技术分析1.发电厂装设GCB的优越性1.1 有效提高发变组保护可靠性及选择性1000MW机组500kV系统出线大多数为312主接线，由于线路要求断路器具备单相重合闸的功能，其操作执行机构不能用三相联动机构，只能采用分相操作机构，此操作机构在合闸或重合闸时都可能存在非同期合闸甚至非全相运行的情况，此时产生的负序电流在发电机转子感应出工频电流，由于发电机转子承受负序磁场的能力非常有限，容易损坏。
发电机出口断路器GCB在这方面具有很大的优势，执行机构为三相联动操作机构，三相同期性高，有效避免非同期合闸的发生，而且GCB比500kV开关具有更好的快速动作特性，能够更好的保障发电机组安全。
当主变压器或高厂变出现匝间短路或者相间短路时，其故障严重程度随着故障持续时间增加，变压器内部充满变压器油用于冷却和隔绝绕组，随着故障持续时间越长，油被电弧电解产生的气体越多，对变压器造成的损害越严重。
主变压器与发电机未配置GCB，当主变压器或高厂变出现故障时，发变组保护只能跳开主变高压侧两侧开关，并无法迅速隔离主变低压侧的电源，发电机在停机灭磁过程到完全停止运行需要几秒的时间，在此期间发电机仍对变压器供电，变压器内部压力继续上升，将导致故障更加严重，甚至造成变压器爆炸起火，威胁设备及人身安全。
当机组配置GCB后，变压器故障切除隔离时间迅速减少，GCB将在60ms内跳开，同时主变高压侧两侧开关跳开，能够迅速隔离故障变压器高低压两侧的电源，显著缩短了故障持续的时间，防止事故进一步恶化。
当发电机发生内部故障或由于汽轮机打闸及锅炉MFT导致发电机解列时，配置GCB的机组在事故处理上更为简化和高效，保护跳开GCB，主变压器可以保持运行，有效减少故障范围。
若500kV主接线处于合环状态，该故障不会导致系统解环，有效保障电网系统运行可靠性。
另外，装设GCB可以简化事故处理的操作流程，减少了厂用电切换的操作环节，有效避免厂用电切换失败等扩大事故范围的情况出现，机组安全可靠性更高。
发电机出口断路器(GCB)方案论证
1工程概况某工程建设2×400MW 级(F 级改进型)燃气热电冷联产机组,机岛采用按东方电气股份有限公司的M701F4型燃气轮机,余热锅炉采用东方日立锅炉有限公司的三压、再热、自然循环、无补燃、卧式余热锅炉。
工程按“一拖一”多轴布置机组,每套“一拖一”机组包括1台燃气轮机发电机组和1台蒸汽轮发电机组。
燃气轮机发电机为全氢冷冷却发电机,额定输出336.6MW,出口电压16kV,额定功率因素0.85;蒸汽轮机发电机为空冷发电机,额定输出150MW,出口电压15.75kV,额定功率因素0.85。
电厂以220kV 一级电压接入系统,出线2回,接入220kV 变电站,新建线路截面按2×630mm 2考虑,电厂至变电站新建线路约为2×13km。
2方案论证2.1燃机发电机出口燃机发电机引出线到主变低压侧、厂高变高压侧均采用全链式离相封闭母线。
发电机与主变压器之间装设断路器和隔离开关,厂用分支不装设断路器和隔离开关,在汽机主封母上T 接励磁分支封母至励磁变压器和发电机出口电压互感器及避雷器柜。
电厂的运行主要分三个阶段:1)调试和维护;2)同期和正常运行;3)非正常运行。
下表就燃机发电机出口GCB 在电厂的运行、维护的作用以表的形式做一下分析。
表1通过以上的分析,表明装设了GCB,在机组正常起停时,及在发电机、汽机、燃机发生故障引起跳机时,不需要进行厂用电源的切换操作,提高了厂用电的可靠性。
装设GCB 除了减少厂用电切换操作外,还有以下优越性:1)主变或高厂变内部故障时,迅速跳开发电机侧断路器和高压侧断路器,切断供电电源,对保护主变和高压厂变有利。
如果不装设GCB,由于发电机励磁电流的衰减要经过一定的时间,只切开高压系统供电电源,发电机仍继续向故障点供电,从而扩大了主变或厂高变的损坏程度,国内外已有报道该种故障引致严重损坏主变压器的事例;2)采用了GCB,不仅实现了发电机,变压器有选择的保护跳闸,简化了保护接线,而且多数保护无需动作高压断路器,从而避免了厂用电源的失去,这对于一些瞬时性故障特别是来自于锅炉、汽机的热工误发信号的排除,尽快恢复机组的运行和避免因误操作而导致损失非常有益。
发电机出口断路器的选用考虑
工业技术122 2015年35期发电机出口断路器的选用考虑李泉鑫山东诚信工程建设监理有限公司，山东济南 250100摘要：近年来，我国很多地方为了将电力紧张的局面迅速扭转，均在对超临界或超超临界的燃煤火力发电机组进行建设。
但是，发电机组先后发生过几次重大破损事故，引起国内外人士极大的关注，发电厂电气工程设计中不同意见的问题就是火电机组发电机出口断路器的选择。
为取得较高的经济性和可靠性，都希望装设发电机出口断路器( GCB) ，所以，正确的选择发电机出口断路器具有重要意义。
关键词：出口断路器；发电机中图分类号：TM561 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)35-0122-02发电机出口断路器广泛应用于各类发电厂，如燃气轮机电厂、联合循环电厂、热电厂、水电厂以及抽水蓄能电厂等，在此我们仅讨论火电厂的应用。
发电机出口断路器的综合运行性能会直接给火电厂内其他设备的整体运行质量造成影响。
尽管发电机出口断路器在机械特点、绝缘性能以及综合电气性能等方面基本和常规式断路器一样。
但相比之下，出口断路器拥有更为严格的参数要求，考虑到发电机电感值比系统规范值大，故断路器应该具备瞬间承受巨大直流分量以及衰减时间常数的能力。
1 出口断路器优势分析在技术上加装发电机出口断路器可提高机组的安全运行可靠性，具有以下几点。
1.1 保证其安全性提高发电机和变压器保护水平，缩小故障范围。
当出现发电机内部故障时，发电机出口因加装了出口断路器，可以快速将发电机从系统中切除，而厂用分支电源因发电机的安全切除而不受任何影响，进而保证机组的安全停机。
1.2 保证系统故障时厂用电源的稳定性按常规方式，在系统发生振荡时，厂用电系统事故切换很难成功，厂用电源容易失去，事后处理比较困难。
如采用出口断路器方案，出口断路器跳闸，发电机灭磁，维持转速，厂用电不受影响，避免因系统振荡引起的长时间停机事故，缩短因系统故障的事故处理时间和简化处理程序。
浅析发电机出口开关的结构与应用
浅析发电机出口开关的结构与应用摘要:我国的发电厂在发电机和变压器之间大多数没有安装机组出口开关。
近年来,随着机组出口开关技术的进步,机组出口开关体积减小,噪音减小,同时额定电流和断路电流增大,机组出口开关的机械使用寿命得到了延长,结构和保护功能得到了进一步的改善,可靠性得到了极大的改善,但成本也随之下降,安装输出机组出口开关的优点得到了充分的体现。
欧美等发达国家在各种大型发电厂的设计中，都会考虑使用 GCB技术，各公司都争先恐后地研发创新技术，使得生产与应用技术发展得很快，运行稳定、安全。
近年来,国内、外发电机机组出口开关的开发与应用非常迅速,各大电厂在经济状况允许的情况下,均开始考虑采用 GCB技术,以提高机组及厂用电的可靠性。
尽管在发电机出口处安装了断路器，可以增加机组的安全可靠度，但是由于电站的投资效益，目前国内大多数的机组都不太使用这种方法。
这主要是由于我国发电机出口断路器的国产化能力比较弱，国内 GCB的生产能力和技术都比较落后，为了确保机组的安全、可靠，多数投资商都会从国外引进设备，加大投入，从而大大提高了电站的投资。
关键词:机组出口开关(GCB)、结构、性能、应用电力在当今社会中的作用日益突出。
它的应用范围也比较大，所以在工业、农业、交通、交通等领域越来越受到重视，新兴产业的发展也离不开电力。
所以，现在的社会，电力系统的作用就像人类生活中的心脏那样，起着同样重要的作用。
电力系统的可靠性是影响电网运行的一个重要因素，提高电网的供电可靠性是改善电网运行的一个重要方面。
此外，增加可靠性还能带来潜在的经济利益。
目前，在电力工程设计中，关于发电机出口开关的设置一直存在着较大的争论，关于应不应该设置出口开关，各方观点不一。
然而，近年来，随着电站技术与经济性的对比，除规范要求安装 GCB的要求之外，越来越多的电厂开始考虑安装 GCB。
由于投资商对电站的可靠性和投资理念的改变，经过严格的技术和经济对比，该方案在电站的设计中得到了广泛的应用。
装设发电机出口断路器的研究
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈ ｐ ｐ ｒ ｅ ｃｉｅ ｔｅ ｅ ｈ ｉａ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉｓ ｆ ｇ ｎ ｒｔｒ ｃｒ ｕｔ ｒａ ｅ ｓ ｔａ ｔ ｅ ａ ｅ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｈ ｔｃ ｎ ｃ ｌ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｏ ｅ ｅａｏ ｉｃ ｉ ｂ ｅ ｋ ｒ．Ｆｒｍ ｔபைடு நூலகம் ｅ ｈ ｉａ ａｐｅ ｔ， ｔｅ ｏ ｈ ｔｃ ｎ ｃ ｌ ｓ ｃｓ ｈ ｐａ ｅ ａ ａｙ ｅ ｔｅ ｐ ｒ ｎ ｚｓ ｈ ｌ
・
２ ８・ １
价值 工程
装设 发 电机 出 口断路 器 的研 究
Ｓｔ ｕｄｙ ｏ ｔ ｎ ｔ ｌａ ｉ ｎ ｅ ｋ ｎｇ Ｄｅ ｉｅ ａ ｎｅ ａ ｏｒ Ｏｕ ｌｔ ｎ ｈｅ Ｉ ｓ ａ ｌ ｔｏ ｏｆＢｒ ａ ｉ ｖ ｃ ｔ Ｇｅ ｒ ｔ ｔｅ
孙 雷①Ｓ ｎ Ｌ ｉ王 智 超②Ｗ ａ ｇＺ ｉ ａ ｕ ｅ； ｎ ｈｃ ｏ ｈ
（ ①黑 龙江 省 电力勘察 设计研 究院 ， 尔滨 １０ ０ ； 黑龙 江省 电力有 限公 司， 哈 ５ ０ １② 哈尔滨 １００ ） ５０ １ （ ）ｅｏｇ ａｇ ｏ ｅＳ ｒ ｙ ｅｉ Ｉｓｔ ｅＨ ｒｉ １０ ０ ，ｈ ａ￣ ｅ ｏｇ ａｇ ｏ Ｔ ｅ ａＰｗ ｒ ｏｓｕｔ ｎ ｏｐｒ ｉ ， ａ ｉ １００ ，ｈｎ ） （Ｈ ｉｎｊｎ Ｐｗ ｒｕｖ Ｄ ｓ ｎ ｎｔｕ ，ａｂ ０１Ｃ ｉ ；） ｉｎｊｎ Ｎ ． ｈｒ ｌｏ ｅ Ｃｎｔ ｃｏ Ｃｒｏａｏ Ｈ ｒ ｎ ５０ １ ｉａ ￣ ｌ ｉ ｅ ｇ ｉｔ ｎ５ ｎ （Ｈ ｌ ｉ １ ｍ ｒ ｉ ｔｎ ｂ Ｃ
浅谈自备电厂发电机装设出口断路器的重要性
浅谈自备电厂发电机装设出口断路器的重要性作者：温双强李立成李淑梅来源：《中国新技术新产品》2014年第24期摘要：化工企业自备电厂在设计时，为节约成本，发电机出口取消安装断路器。
但是，发电机出口不安装断路器，尤其是化工企业自备电厂发电机出口不安装断路器，经常影响化工装置连续运行。
本文根据实际运行情况，论述化工企业自备电厂发电机出口装设断路器的重要性。
关键词：化工企业；自备电厂；发电机出口断路器中图分类号：TM56 文献标识码：A1 前言某化工企业自备电厂安装2×60MW抽凝式汽轮发电供热机组和2×30MW抽凝式汽轮发电供热机组，6台×460t/h锅炉，已经一次建成运行。
自备电厂总变电站设有35kV和110kV两级电压的配电装置，2×60MW+2×30MW机组采用发电机-双绕组发电机出口断路器组的接线方式，接入35kV配电装置。
35kV配电装置经过两台降压发电机出口断路器接入总变电站内的110kV配电装置。
发电机出线电压为6.3kV，原设计中4台发电机出口均不装设断路器。
四台发电机出线端均装设电压互感器和避雷器，发电机中性点采用不接地方式，四台发电机与主变之间的连接均采用封闭母线。
离相封闭母线供货商为北京电力设备总厂，发电机主变压器供货商为中山ABB变压器厂，发变组保护供货商为siemens。
发电机出口接励磁变进发电机励磁系统、接电抗器进锅炉工作段电源、接主变进入化工装置35kV用电系统。
根据《火力发电厂设计技术规程》第11.2.6条：容量为125MW 及以下的发电机与双绕组变压器为单元连接时，在发电机与变压器之间不宜装设断路器。
但是，化工企业，接入外电网的自备电厂，发电机停机后，可以从外网下电以保证装置正常用电。
而蒸汽量减少则会影响装置生产负荷，严重缺少则会导致装置停产。
因此，化工企业蒸汽的重要性远大于电力。
2 发电机出口装设断路器的重要性2.1未装设断路器存在的问题当发电机出现内部故障时，容易导致锅炉电源丢失而跳车。
浅析发电机出口增加断路器的利与弊
水 电工程
弊
赵 贤 孟繁 华
（ 黄河上游水 电开发有限责任公 司李家峡发 电分公 司 青海黄 南 ８ １ １ ９ ９ ９ ）
９ ９ ７年 ２月 份 首 台 机 组 发 电 ， 当 时 ＡＢ Ｂ 公 司 的初 步 报 价 ２ ０ ０ 【 摘要 】大容量发 电机 出 口 是 否采用 出口断路 器，需要根 １ 据各 电厂 （ 电站 ）实际状 况进行论证 ，从 安全 、操作 、经济 、 万 美元 ／ 台，按 当时价格 为 １ ６ ０ ０万 人 民 币 。 目前 配 ６ ０ ０ Ｍｗ Ｂ， ＡＢ Ｂ公司 的初 步报价 ，价 格为 １ ０ ０万美 元 ／ 可靠性等几个方面进行 综合对 比，实现设备运行可 靠， ４ ｑ － ４ ￣ 发 电机 的 ＧＣ 台 。因 此 发 电机 出 口是 否 采 用 Ｇ Ｃ Ｂ，需 要 充 分 的经 济 论 证 后 ， 作 简单， 电站投 资较省 的 目的。 再做决定是否安装 Ｇ Ｃ Ｂ。 【 关键词 】 发 电机 ；断路器；利与弊 发 电机 出 口增 加 ＧＣ Ｂ ，需要 单 独 为 发 电机 设 置 纵差 保 护 ， 自１ ９ ６ ９年世界第一 台发 电机 断路 器诞生 以来，大容量发 增 加 了保 护 的 复 杂 性 。 电机 出 口断 路 器 （ Ｇ Ｃ Ｂ） 使 用 越 来 越 普 及 ， 但 由于 早 期 大 容 经 常 调 峰 、年 利 用 小 时 数 偏 低 的 电站会 引起 不 必要 的 卡变 量发 电机 出口断路器价格 昂贵 ，开断能力，运 行中产生 的噪音 损 耗 。 等问题 ，我 国在 ７ ０ 、８ Ｏ年代对 Ｇ Ｃ Ｂ使用有 了很多 限制。随着 对 于 调 峰 电站 来 说 ，只 要 发 电机 停 机 解 列 ，主 变 就 会 “ 倒 Ｓ Ｆ ６使 用 ，Ｇ Ｃ Ｂ 开 断 能 力 大 ， 噪 声 小 的 特 点 ， 以及 价 格 的 不 挂 ” 系统 运 行 ，造 成 电能损 耗 增 加 ，对 于 年 利 用 小 时 数 偏 少 的 断走 低，上世纪 ９ ０年代 ，我 国新建 电站开始使用 ＧＣ Ｂ。本文 电站，这种损耗就会 比较明显。 从Ｇ Ｃ Ｂ使用现状 、Ｇ Ｃ Ｂ的使用优 点及不利因素进行 阐述 ，望 以李家峡 电站为例 ：设计 年利用小 时数 ３ ６ ４ ４小 时 （ 一 期 在新建 电站使用能给予一定借鉴 。 ４台机 ），电站主变 空载损耗 电量计算如下： 使 用 现 状 单 台 主变 空载 损 耗 电量 计 算 ： 随着 电力科技 的发展 ，制造水平 的提高，大容量发 电机 出 单 台变 压 器 空 载 运 行 小 时 时 间 × 变 压器 空载 损 耗 口断 路器 （ Ｇ Ｃ Ｂ）在 世 界 各 国得 到 了 广泛 应 用 。据 国际 大 电 网 单台变压器空载小时时 间 ＝ ３ ６ ５ ×２ ４ 发 电 设备 平 均 利 用 小 会议 （ Ｃ Ｉ ＧＲ Ｅ）统计 ， 目前 全世界 有超过 ５ ０ 的核 电厂与超 时数 ） 过１ ０ ％的火 电厂采用 了 Ｇ Ｃ Ｂ。据不完全 统计 ，从 １ ９ ９ ５ 年开始 ， 李家 峡单 台 Ｓ Ｓ Ｐ ７ ． ４ ５ ０ ０ ０ ０ ／ ３ ３ ０主变 空载 损 耗 为 ： １ ７ ２ ． ８ ｋ Ｗ 机组多年平均检修小时：５ ３天 国内新建 的核 电站 、水 电站 以及 新近建设 的火力发 电厂也都装 设了Ｇ Ｃ Ｂ。 核 电站 如 秦 山、 大 亚 湾 等 ； 水 电站 如 四川 二滩 、 单台主变空载损耗 电能 ＝ （ ３ ６ ５ ×２ ４ 发 电设备 平均 利朋小 广西 岩滩 、黄河小浪底 、广东从化、青海李家峡 、公伯峡、积 时数 一 机组多年平均检修小时 ）×１ ７ ２ ． ８（ ｋ ｗｈ ） 石峡、 拉西瓦等；火 电厂如广东沙角 Ｃ电厂、 河南沁北 （ 在建 ） 、 电站主变空载损耗 电量 ＝ （ ３ ６ ５ Ｘ２ ４ 发 电设备 平均利用小 湖南黄 冈 （ 在建 ）等 。 时数 一 机组多年平均检修小时 ）Ｘ １ ７ ２ ． ８ ×４ 二、发电机出口增加 ＧＣＢ的优点 ＝ （ ８ ７ ６ ０ — ３ ６ ４ ４ — ５ ３ Ｘ２ ４ ） Ｘ １ ７ ２ ． ８ Ｘ４ （ 一 ）厂用电方式更加灵活 ＝ ２ ６ ５ ６ ９ ７ ２ ． ８（ ｗ ｈ ｋ ） 通常各发 电厂及发电站 厂用 电均取 自主变低压侧 ，由于发 ≈２ ６ ５ ． ７ ０（ 万 ｋ ｗｈ ） 电机与 变压器之 间增设 了 Ｇ Ｃ Ｂ，这样发 电机在停机 时，不需 按上 网电价０ ． ２ １ ８ 元／ ｋ ｗｈ ， 每年主变空载损耗达 ５ ７ ． ９ ２ 万 元。 要将主变停运 ，厂用 电仍能从主变系统倒送 的方式进行供 电， 如果设计 时考虑 电厂 ３ ３ ０ ｋ Ｖ Ｇ Ｉ Ｓ母线 长期不停 电的特点 ， 不需要指定某台机变单元作为厂用供 电机 组。龙羊峡 电站 由于 厂 用 变 压 器 直 接 利 用 ３ ３ ０ ｋ Ｖ断路器 分别接入 ３ ３ ０ ｋ Ｖ ＧＩ Ｓ Ｉ、 发 电早 ，发 变组之 间没有 Ｇ Ｃ Ｂ，因此发 电机运 行当 中要考 虑 Ｉ Ｉ 母来带厂用 ，一来可 以避免启停机 不用倒厂用 。二来 ，机组 厂用电供 电，定期进行厂用 电供 电机 组切换 。 出 口可 以不设 断路器 ，以节省投资，按李 家峡 目前 ４台机组 ， （ 二 ）减少运行操作量 可 以省出 ４台进 口 ＡＢ Ｂ发 电机出 口断路器 。 由于停机不要需要考虑 厂用 电供 电方式 ，大大减少 了运 行 随着全国 电网的不断建 设，大 电网之 间直流背靠背工程越 的操作量。 来越多，但是近几年西北 电网大型变压器操作，因系统二次谐 （ 三 ）提 高保护 的动作选择性和故障分辨 能力 波分量 （ 主要 是 直 流 分 量 ）过 大 曾造 成 柴 达 木 一 拉 萨 直 流 闭锁 。 由于发 电机 出口增加 了 ＧＣ Ｂ，用 Ｇ Ｃ Ｂ将 发电机 与主变进 因此网上对大型变压器操作越来越谨慎，主变 需去磁后才能进 行联系，缩小继电保护分区 ，使发变组保护更加具有选择性和 行全 电压充电， 目前水 电厂通常采用主变随发 电机 …起升压至 故障分辨能力，提高 了系统运行的可靠性 。 额定 ，用主变 高压侧 断路器并 网，此时发 电机出 口断路器已失 （ 四）提高了系统的安全性和稳定性 去并 网作用 。而机变采用死连接方式 ，机组开机并网就是主变 发 电机 ＧＣ Ｂ采用三相联动设计 ， 不存在非全相运行现象 ， 随发 电机升压至额定，用 主变 高压侧断路器并 网，就能避免丰 从而保护了发电机和提 高了系统的稳定性。 变 全 电压 充 电时 ， 引起 的激 磁 涌 流 问题 。 三 、发 电机 出 口增 加 ＧＣ Ｂ的 不 利 因 素 因 此 ， 发 电机 出 口是 否 装 设 ＧＣ Ｂ，需 要 充 分 的 论 证 币 ｌ 】 由于 发 电 机 出 口 电压 较 低 ， 一 般 在 １ ０ ｋ Ｖ～ ２ ０ ｋ Ｖ之 间， 济性 比较 ， 实现 电站安全 、效益最大化 。盲 目照搬 ，不 讲究成 但 是 电流 很大 ，就拿李 家峡 电站 ４ ０ ０ ＭＷ 机 组， 出口电压 １ ８ 本核算是不可取的。 此 外电站厂用 电设计上 ， 也不能干篇 律 ， ｋ Ｖ， 其额定电流就达 １ ４ ２ ５ ６ Ａ，由于发变组之间采用 Ｇ Ｃ Ｂ联系 ， 绕不开厂用非得从主变低压侧取 的设计 ， 往往导致问题 复杂化 ， 就存在 Ｇ Ｃ Ｂ断路器 、隔离开关接触 电阻，因此就 会产生发热 投 资额 升 高 。 和 冷 却 的 问题 。李 家 峡 电站 发 电机 出 口断 路 器 采 用 强迫 风 冷 系 统 ，Ｇ Ｃ Ｂ允许负荷 电流在 １ ２ ５ ０ ０ Ａ及 以下可连续运行，当并网 参考 文献 ： 机 组定 子 电流达 到 １ １ ． ０ ８ ８ Ｋ Ａ（ 负 荷约 ３ ２ ０ Ｍ Ｗ）以 上 时 ， 投 入 … 吴 志 成 ，程 朝 晖 ： 《 发 电机 断 路 器 在 大 型 机 组 中 应 用 风机进 行强迫冷却 （ 冷却风机 电机 功率 ４ ｋ Ｗ ×２ ）。当负荷 电 探 讨 》， 《 电力设计 电气专业技 术信 息网》，２ ０ ０ １ 年 流 降至 ８ ． ４ ９ ６ Ｋ Ａ（ 负荷约 ２ ８ ０ ＭＷ） 时 ，切 除风 机运行 ，强迫 风 《 水利 电力部 西北设 计院 ． 电力工程 电气设计手册 》， 冷 系统冷却容量 为 １ ５ ． ５ ｋ Ｗ，对 于长期运行 的水 电站来 说会 增 中 国电 力 出版 社 ，１ ９ ９ ９ 年 加 部分 有 功 损 耗 和 部 分 电 量 损 失 。 ｆ ３ １《 黄 河李家峡水 电站主要 设备技 术手册 》，２ ０ ０ ３ 年 大 容 量 发 电 机 出 口断路 器 （ Ｇ Ｃ Ｂ）价 格 比较 昂贵 ，李 家 峡
分布式能源项目装设发电机出口断路器的分析
运 行方 式 ， 例如 白天 峰谷 供 能 ， 夜 间低谷 蓄 热 ／ 蓄冷 ； 分 布式 能 源作 为主 供 能源 ， 其他系统（ 如电网， 锅炉 ）
作 为调 峰能 源 等 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ７ — ０ ４
作者简 介 ： 刘 静（ １ ９ ７ ９ 一） ， 女， 注册 电气 ＿ Ｔ程师 ， 大学本科 ， 从事发电厂 、 变电站 电气专业设计方面的工作 。
关键 词 ： 分布式 能源； Ｇ Ｃ Ｂ技 术 分析 ； 降 低 成 本 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｍ５ ６ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ５ ４ ５ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ ０ — ０ １ ０ ６ — ０ ２
对 于 火 电机 组 发 电机 是 否需 要 装设 出 口断 路器 ２ 项 目背景
１ ０ ｋ Ｖ电压等级接入系统。厂用电采用 起 。 以 下 笔 者 就 分 布 式 能 源 项 目发 电机 出 口装 设 能源站采用 １ １ ０ ｋ Ｖ／ ３ ８ ０ Ｖ两 种 电压 等 级 。能源 站 采用 电制 冷 机 Ｇ Ｃ Ｂ的优缺 点 进行 分析 。
１ 分 布 式 能 源 系统 介 绍
供 各 种形 式 能 源 的 中小 型终 端 供 能 系统 。分 布 式 能
源系统包含燃气冷热 电联产系统 、 风力发 电、 生物质
发电、 光伏 发 电等 多种 形式 。冷 热 电三联 产 系统是 分
布式 能 源 系统 的主要 实 现 形式 ，即将 高 品质 的 电能
与低 品质 的热 、冷 这三 种 能源 有 效地 结 合成 一 个 系
以我 公 司 正在投 资 建设 的一 个 典 型分 布 式能 源 项 目规模 为 背景 ， 讨 论 装设 Ｇ Ｃ Ｂ的必要 性 。 能源 站装 机 方案 为 ２×３ ３ ＭＷ 燃 机 （ Ｌ Ｍ２ ５ ０ ０ ＋ Ｇ ４ Ｒ Ｄ型 ） ＋ ｌ Ｘ ４ ． ６ ＭＷ 次 高温次 高压 背压 机 ＋ １ ×６ ＭＷ 供 热调 节低
汕尾电厂装设发电机出口断路器的分析
资。
方案二 ： 发电机出 口 不装设断路器 发 电机 出口不装设断路 器 ，主变为无载调
表 １
转Ｇ Ｂ ｃ
隔离开关等发 电机 与主变之间的设备 ，成为具 有多种功 能的组 合 电器 。 目前从事大型Ｇ Ｂ生产的厂家主要有：三 Ｃ 菱公司、ＡＢ 公司、西门子公司 、ＡＲＥＶＡ Ｂ Ｔ ＆Ｄ公司等。但具有生产能力且可为 ６０ ０ＭＷ 级及以上机组（ 其额定电流大于２ｏ０ 额定对 ｏｏＡ， 称开断 电流大干 １０ Ａ ２ｋ ￣ Ｇ Ｂ的有 Ａ Ｂ公 Ｃ Ｂ 司和 Ａ Ｅ Ａ Ｔ Ｄ公司。因此 ， Ｒ Ｖ ＆ 以下的分析比 起动 ／备用 电源。该配 电装置考虑采用单母线 较 完全基于进 口ＧＣ Ｂ的条件。 分段接线，从 ２ ｋ ２ ｍ外的桂竹站，及海丰方向 引接两路 电源 ，每个半 殷各引接两个回路 ，作 ３ 技术分析 ＃１ ～＃ ８ 机组 的起 动 ／备用 电源 。 电厂的运行主要分 三个阶段 ：１调试和维 （） 护ｔ） （ 同期和正 常运行 。 ） ２ （ 非正常运行。下表就 ３ ２国内外发电机断路器使用和发展情况 Ｇ Ｂ在电厂的运行、维护的作用以表的形式做 Ｃ 至今国内采用Ｇ Ｂ的工程有广东沙角 ｃ电 Ｃ 分 析。 厂（ ３×６０ ０ Ｍｗ ） 山电厂（ 、台 ９×６ ０ ０ ＭＷ ） 、上 通过 以上的分析 ，表 明装设 了ＧＣ Ｂ，在 海外高桥 电厂（ ２×９ ０ ０ ＭＷ ） 、天津盘山电厂（ 机组正常起停时 ，及在发电机 、汽机、锅炉 ２ ×６０ ０ＭＷ） 、沁北电厂（ ２×６０ ０ＭＷ） 等大型火 发生故障引起跳机时 ，不需要进行厂用 电源的 电 厂 工程 ，葛 洲 坝 、二 滩 、丹 江 口、李 家 切换 操作 ，提高 了厂用 可靠 性 。 装设 Ｇ Ｂ除 了减少厂用电切换操作外，还 Ｃ 峡 、天生桥等 十几个水 电站及 大亚湾核 电厂 、 岭澳核电厂、 田湾核 电站 。据 电厂运行反映均 有以下优越性 ； 很好 ，对采用 Ｇｃ Ｂ给 予了高度的肯定 。特 别 （） １ 主变或高厂变内部故障时 ，迅速跳开发 是沙角 ｃ电厂几次发生事故 ，由于装有 ＧＣ 电机 侧断 路 器和高 压侧 断路 器 ，切断供 电电 Ｂ， 发电机等重要设备才没有损害 。Ｃ Ｂ在我国的 源 ，对保 护 主变 和 高压 厂变 有利 Ｃ ． 水电 、核电行业广泛应用取得 了相 当丰富的运 （） ２采用了ＧＣ Ｂ，不仅实现了发电机，变 行经验 ，实际使用 ＧＣ Ｂ的质量性能 也较稳定 ， 压器有选择的保护跳 闸，简化了保护接线 ，而 并未发生由于 ＧＣ Ｂ的 质量 问题造成损失 。 且多数保护无需动作 高压断路器 ，从而 避免了 目前国外 ＧＣＢ的发展十分迅速 ，已从原 厂 用 电源 的 失去 。 来的压缩空气型向Ｓ ６ Ｆ 型发展， Ｃ Ｇ Ｂ的体积越 （） 电机系统各种故障发生时 ，不解列厂 ３ 发 来越小 ，噪声减低 ，而额定 电流 和开断 电流却 用电而断开 ＧＣＢ，当故障消失时，允许发电 越来越大 ， 并且 Ｇ Ｂ的机械 寿命也在增大 ， Ｃ 高 机快 速的 再次接 入 。 达 １００ ００ 次以上 。现在的 Ｇ Ｂ不仅只是一台断 Ｃ （） 少厂用备变的台数和容量 ，只作机组 ４减 路 器 ，而 是集 成 了电 压互 感 器 ，接 地 开关 、 安 全 停机 用 。
发电机出口断路器装设的必要性研究
154电力技术0 引言 关于发电机出口是否装设发电机断路器，这涉及到电气主接线、起/备电源引接及厂用电源切换等，特别是随着机组容量的增大、厂内配电装置电压等级的提高和“厂网分开，竞价上网”的逐步推行，经常引起对这一问题的论证。
按[1]《大中型火力发电厂设计规程》GB50660-2011 第12.2.6条中规定“600MW级以上机组，根据工程具体情况，经技术经济论证合理时，在发电机与变压器之间可装设发电机断路器或负荷开关”由此可知，本工程2×660MW机组发电机出口是否装设断路器，应经过技术经济比较确定。
1 工程概况 锡林浩特胜利电厂项目，本期工程建设2×660MW超超临界、间接空冷燃煤发电机组，规划总容量为4×660MW超超临界空冷发电机组。
本期工程暂考虑以1000kV电压接入系统，根据本期规模以及兼顾终期规模，考虑本期2×660MW机组以1回1000kV线路接入胜利特高压站1000kV侧，线路长度约15km，考虑采用LGJ-500×8导线。
本工程起动/备用电源可由当地电网就近的博日特变电站110kV 母线引接。
结合电厂电气主接线的特点，从技术、经济两方面论述本工程发电机出口装设发电机断路器的优缺点，最终提出是否装设断路器的推荐意见。
2 装设发电机出口断路器的优缺点分析2.1 装设发电机断路器的优点[2] （1）厂用电切换操作方便、提高其供电可靠性。
发电机出口不装断路器，在机组的正常起/停机过程中，不可避免的要进行高压厂用工作变压器和起动/备用变压器电源之间的并联切换。
如果厂用工作变压器与起动/备用变压器的电源取自不同的系统，两台变压器低压侧母线之间存在初始相位差，当初始相位差大于20°时，在机组起动时，机组厂用电的起动/备用电源与正常工作电源切换比较困难，可能出现切换失败事故。
同时初始相位差过大，将对电气设备造成直接危害，使得在正常并联切换时，两台变压器之间将产生较大的环流，严重情况下环流可达数千安培，如此大的环流，即使在并联切换时间内对变压器不造成随时故障，也会对变压器的寿命产生累积影响；初始相位差过大，也将对高压电动机产生很大的暂态冲击电流，极有可能引起高压电动机的损坏。
发电机出口断路器对运行的好处及其安装要点
发电机出口断路器对运行的好处及其安装要点摘要：发电厂新建项目工程情况，通过技术和经济比较，发电机出口装设发电机断路器方案具有明显的技术优势，但需增加设备投资。
综合保护人身与设备安全至关重要性考虑，因此，建议大型火电机组装设发电机断路器。
关键词：发电机；出口断路器；安装随着我国电力系统朝着大电网、大机组及特高压的方向发展，装设发电机出口断路器因具有简化电厂的运行操作、提高机组的可用率以及提高系统安全性和稳定性等好处而越来越受到关注。
一、设备简介某电厂一期工程选取的是ABB的HEC-7S型发电机出口断路器，其重要特征是简单、坚固及低重心的卧式布局，主要由SF6断路器、隔离开关、接地开关、避雷器、电容器、CT及PT等组成。
二、装设发电机出口断路器的优缺点分析1.装设发电机断路器的优点，①厂用电切换操作方便、提高其供电可靠性。
发电机出口不装断路器，在机组的正常起停机过程中，不可避免的要进行高压厂用工作变压器和起动备用变压器电源之间的并联切换。
如果厂用工作变压器与起动备用变压器的电源取自不同的系统，两台变压器低压侧母线之间存在初始相位差，当初始相位差大于20°时，在机组起动时，机组厂用电的起动备用电源与正常工作电源切换比较困难，可能出现切换失败事故。
同时初始相位差过大，将对电气设备造成直接危害，使得在正常并联切换时，两台变压器之间将产生较大的环流，严重情况下环流可达数千安培，如此大的环流，即使在并联切换时间内对变压器不造成随时故障，也会对变压器的寿命产生累积影响；初始相位差过大，也将对高压电动机产生很大的暂态冲击电流，极有可能引起高压电动机的损坏。
②简化同期操作，可减小由于主变压器高压侧断路器非全相运行过大的负序电流对发电机转子的影响，装设发电机出口断路器可简化发电机同期操作，不受环境影响、避免非全相操作故障，提高供电可靠性。
③改善主变压器和高压厂用变压器保护，有利于快速切断发电机或变压器等设备发生的故障，减轻对发电机或主变压器的损害。
发电机出口断路器对运行的好处及其安装要点探讨
这里以ABB的HEC-7S型发电机出口断路器为例对发电机出口断路器的基本结构及特点进行简单介绍。这种类型的出口断路器采用低重心卧式布局，整体结构简单，稳定坚固。HEC-7S型出口断路器主要包括隔离开关、避雷器、接地开关、电容器、PT、SF6断路器、CT等几部分组成，其基本结构如图1所示。
3.3改善同期及调试条件
在未安装出口断路器之前，传统发电机组需要利用主变高压侧的断路器实现机组的并网同期操作，这些设备往往不具备三相机械联动的功能，实现同期操作的可靠性比较低，容易引发负载不平衡的状况，使发电机产生热应力，进而对其造成破坏。而且在高污染环境下，高压断路器受电压作用容易引发外部绝缘介质的闪络，破坏设备绝缘性。另外设备调试作业需要使用三相短路板，操作复杂，风险比较高。安装出口断路器后，一方面能够使用断路器接地开关进行短路试验，优化调试条件，另一方面便于机组同期操作的实现。
出口断路器设备的尺寸重量往往都比较大，又要在高基础平台上进行安装使用，因此必须高度重视以下几个环节的安装。
4.1基础要求
土建平台基础安装是保障出口断路器设备安装质量的基础，安装中普遍采用螺栓固定的方式连接土建基础平台和出口断路器，一般情况下每个出口断路器设备都有6个支腿，均使用4个螺栓进行固定。因此首先要严格检查校核螺栓预留孔的尺寸及深度，确保与设计要求相符。其次在安装过程中必须遵照图纸，确保螺栓之前的间距。可以按照图纸预先制作固定框架，对螺栓进行预埋，调整螺栓位置合适后再进行灌浆固定，保障安装精度，另外需要注意灌浆的牢固性。
4.2安装就位
针对出口断路器大体积大重量的特点，而且需要在高基础上安装的特点，整个安装就位方案必须满足安全平稳、方便快捷的需求，一般可以利用行车等吊装工具分三步进行，首先是把出口断路器起吊降落到拖运平台上，其次是拖拉移动到基础旁边，最后再次拎高就位，
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
装设发电机出口断路器优越性的分析摘要：介绍了发电机出口断路器（以下简称GCB）国内外使用发展状况以及最新技术特点，从技术经济性两方面对600 MW机组常用两种电气接线方案进行比较，认为发电机出口设置断路器能提高系统的安全性、简化运行方式、方便调试维护，并且能产生明显的经济效益。
关键词：GCB 技术分析经济比较1 国内外GCB的使用和发展状况美国、英国、法国等发达国家在电厂设计中，其大容量发电机出口均考虑装设GCB。
目前国内电厂采用GCB或发电机负荷开关电厂主要有天津蓟县、辽宁绥中、伊敏电厂、沙角C电厂（3×600MW）、上海外高桥电厂（2×900 MW）、天津盘山（2×600 MW）、葛洲坝水电厂、二滩水电厂、李家峡、天生桥等工程。
过去GCB 主要在水电工程和核电工程被广泛采用，近年来随着我国电力系统大电网、大机组、超高压的发展，怎样简化电厂的运行操作，提高机组的可用率以及提高系统安全性和稳定性等问题越来越被得到重视，而GCB优越的特性完全可以满足这些要求。
目前国内制造商还没有能力生产与600 MW等级大容量机组配套的GCB，国外也仅有ABB、GEC－ ALSTHOM、MITSUBISHI等几家知名大公司有能力生产（主要技术参数详见表1）。
GCB型式主要有少油型、空气型、SF6气体型和真空型。
少油型GCB如沈阳高压开关厂20世纪60年代生产的SN3、SN4等，额定电流为5000～8000 A，额定开断电流为58 kA。
空气型GCB，如法国A－A公司生产的PKG2型额定电压为36 kV，额定电流11000 A，额定开断电流58 kA，该种断路器主要存在是产品体积大、噪声响、缺乏中等容量断路器等缺点，在我国葛洲坝水电厂有使用，运行情况良好。
随着电力设备制造技术的发展，20世纪80年代ABB等公司推出以SF6气体为灭弧介质的GCB，它运用SF6自灭弧原理，当动触头分开时产生电弧来加热SF6气体，使其膨胀形成熄弧所需气体，同时电流流过固定触头内的线圈产生磁场，引起电弧旋转分离，保证荷载触头与灭弧触头正常工作。
SF6型GCB目前在国内外电厂有大量的使用，它额定电流可达24000 A，开断能力160 kA，而且结构紧凑，故障率更低（＜0.3％），还可以集成CT、PT、接地开关等设备，成为多功能的组合电器。
综上所述，目前国外GCB的技术发展十分迅速，各大公司竞相开发革新技术，从型和真空型断路器发展，体积越来越小，额定电流和开断电原来的少油型向SF6流越来越大，机械寿命高达10000次以上，随着研发能力及制造技术的提高，GCB 配置保护将更趋完善，可靠性更高故障率更低。
2装设GCB技术分析安装在发电机出口的低电压、大电流断路器，其作用可谓举足轻重。
以前由于发电机巨大的额定电流和短路电流以及开断电流的直流分量大，使得GCB制造困难，造价也甚高。
考虑技术和经济因素，除小容量机组的发电机出口设置少油断路器外（单机容量200 MW以下），一般大机组（单机容量200 MW及以上）大都采用发电机—变压器组单元接线，尽量使用离相封闭母线不装出口断路器和隔离开关。
近年来，随着GCB制造质量和技术的进步，价格不断降低，而如何提高系统的安全稳定性将越来越得到重视。
下面就发电机出口设置断路器的优越性作一分析。
2.1提高系统安全性和稳定性200 MW及以上的机组采用的发电机与变压器组的单元接线方式的优点在于省去了GCB，同时也省去了相应的继电保护。
但是这种简化的接线方式却使得发电机、变压器和系统的稳定运行在很大程度上要取决于主变高压侧的高压断路器运行可靠性的影响。
当高压断路器在正常运行中，在执行解列或并车操作时、在事故状态下的动作过程中，如果发生一相或二相断路器因拒动、误动或断口绝缘击穿而导致非全相分、合闸状态时，则电网的安全稳定运行将会受到严重的威胁，极有可能因非全相运行而造成变压器绝缘损坏甚至起火烧毁，发电机转子因负序电流作用而使绝缘损坏甚至起火烧毁、系统稳定性遭受破坏而解列造成大面积停电等重大事故的发生。
国内发电厂已发生过不少类似事故，如：某电厂因2号炉故障停机检查，运行人员操作2号机主变断路器跳闸时发现断路器A相拒分，在升压站手跳未获成功后，跳母联断路器将2号机主变与系统解列，造成非全相运行时间长达8 min，引起2号机转子烧毁。
又如石洞口二厂2号机作逆功率试验时，2号机逆功率保护动作，同时引起主变高压侧并联的断路器三相分闸。
因一台断路器未能分闸到底，造成断路器非全相运行，导致电厂另一台运行的600 MW机组、电网4条500 kV线路、3条220 kV线路、黄渡变的一台500 kV变压器及一台220 kV 变压器先后跳闸。
从这些案例可以看出，事故原因是因为高压断路器本体、操作机构、控制回路故障和运行人员处理不当等所引发的重大事故。
发电机和变压器的损坏，不仅会使整个系统的安全性和稳定性受到严重影响，而且将造成巨大的经济损失。
如果装设GCB完全能够减少事故的发生，GCB可在50～60 ms内把机组与故障点分开大大缩短事故时间，从而有效地保护机组，保证电力系统的长期稳定运行，所以采用GCB将提高系统运行的安全性和稳定性。
2.2 保护发电机及主变压器当发电机带不平衡负荷运行、内部或外部发生不对称短路时均会对发电机产生很严重的机械和热应力，这种故障电流及其非全相运行的负序分量所引起的热应力加在发电机转子的阻尼绕组上，会产生异常的高温而使发电机转子严重受损。
除此以外，高压断路器的合、分闸不同期，避雷器的损坏，架空线或GIS连接套管上行波反射造成的接地故障都会对发电要造成影响，GCB可以迅速切除这些故障，使得发电机免遭损坏。
但如果没有装设GCB，发电机会持续提供不平衡负载给故障点，直到灭磁装置起作用。
由于灭磁过程往往会持续几秒钟时间，甚至会超过10 s，从而导致发电机严重的损坏。
虽然GCB不可能避免系统内某一故障的发生，因为该故障可能是某一设备固有的弱点或是外部原因所造成的，然而GCB可以减少加在设备上的各种应力和故障所造成的损坏程度。
作为一个例子，假设变压器高压侧套管对地发生故障，系统故障电流可以被高压断路器切断，如果没有GCB，发电机会不断的把电流送到故障点，直到灭磁设备起作用。
一般灭磁时间均需5～20 s不等，特别是对那些在主变高压侧的故障，在最初的40 ms内，燃弧电流来自系统侧和发电机侧，变压器油箱内部压力上升极其迅速。
40 ms时，高压断路器把系统与故障点分开，燃弧电流只由发电机供给，如果没有GCB，发电机会把一个因为灭磁而衰减的电流源源不断的送到燃弧点，并维持几s的时间，变压器油箱内部压力最终上升至发生爆炸的极限压力，从而引发变压器油箱爆炸。
如果应用GCB，在60 ms时GCB动作切断发电机故障电流，压力就可以被限制在发生爆炸的压力以下，变压器就可避免发生爆炸。
由此可见，采用GCB能够保护主变压器。
2.3 提高保护选择性当发电机侧发生故障时，GCB动作将故障点与系统隔离，避免了厂用电事故切换，简化了厂用电源的控制保护接线，降低了保护动作的联锁复杂性。
当主变压器侧故障时，GCB可以迅速切除，使得发电机、主变压器和厂用高压变压器处于各自独立的保护范围内。
2.4 方便调试和改善同期条件GCB之所以能执行机组所需的全部操作任务，是因为它的位置处在回路中最恰当的地方，可以在不中断厂用电源的情况下将发电机断开，这样运行人员也减少了操作，避免了出错的可能性。
机组投运进行短路试验时，可很方便地实现使用接地开关，否则要进行试验改接线，需投入额外的资金和时间，还有可能承担不必要的风险。
当电厂与电网的连接经由高压断路器通过主变压器受电时，同期点可由GCB来实现。
对于同期操作来而言，应用主变高压侧断路器和GCB来进行同期操作有什么不同呢？国外最新的研究表明分别由高压断路器和GCB来实现同期操作和不同期操作所引起的延迟过零电流，对系统有着不同的影响，在反相同期操作过程中由于发电机转子的快速转动会产生的延迟过零电流，高压断路器在切断反相同期电流上能力非常有限，而GCB有足够的能力切断该电流。
当同期在高压侧进行操作时，高压断路器可能会受到过电压作用。
在污染较重的情况下，可能使高压断路器外部绝缘介质的闪络。
再者，高压断路器一般都不是三相机械联动的，所以在同期操作过程中就有可能产生有较大不同期，这样会产生一个不平衡负载，给发电机带来严重的机械和热应力，从而损坏发电机。
当同期在发电机电压等级进行操作时，断路器电压等级的降低有助于防止外部绝缘闪络。
用GCB实现同期操作完全在发电厂操控范围内，变电站操控可以不介入，从而不会产生任何操控责任上的重叠3装设GCB经济比较随着主变压器制造质量的提高和GCB制造技术的进步，大容量机组启动（备用）电源的设置原则正在发生变化。
当GCB的价格与启动／备用变、高低压侧开关等设备价格相比接近时，可以考虑不设专用的启动／备用变，而由主变通过厂用工作变提供起动电源的方案，把一次投资降低至最少。
即便设置启动／备用变把GCB的投资考虑在内，在提高电厂可用率的同时，仍有相当可观的经济效益增加。
下面就600 MW机组常用的两种电气接线方案作经济性比较：方案一：采用发电机—变压器组接线，发电机出口不装设GCB，设置两台启动／备用变，变压器电源从10 km附近的200 kV变电所引接，两台启动／备用变采用2回线路，连接线采用架空线，变电所采用一个半断路器或双母线接线。
当高压厂用变压器故障或检修时，厂用电源由启动／备用变提供。
其主接线示意图见图1：方案二：采用发电机—变压器组接线，发电机出口装设GCB，当机组启动和正常停机时，厂用电源由系统通过主变压器倒送供给。
设一台事故停机备用变，备用变压器电源从10 km附近的220 kV变电所引接，连接线采用架空线，变电所采用一个半断路器或双母线接线。
其主接线示意图见图2。
（1）可利用率比较方案一、二主接线中各元件可靠性数据采用国际大电网会议公布的数据，计算结果见表2。
由上表可知，方案二较方案一年平均可利用率提高了0.69％，年平均故障时间减少60.4 h，装设GCB将可以产生明显的经济效益。
（2）初期投资比较根据对方案一、二的初期投资计算比较（见表3），方案二比方案一初期投资需大约增加630万元：（3）运行收益分析依据可利用率的计算结果，平均故障时间方案二较方案一少60.4 h，如机组年运行小时数假设6000 h，那么每年机组可以多发电达49640 k W，扣除6％的厂用电量，每年上网电量可增加4666.16万度，上网电价按0.34元／kW·h，电厂年收入可增收1586.5万元，因此方案二运行收益显著，能较快的收回初期投资。