1000MW机组装设发电机出口断路器(GCB)技术分析.pdfVIP

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。

与此同时，1000MW机组配置发电机出口GCB，可以将发电

机保护与变压器保护区分开来，在机组发生故障时保护动作更有

针对性，避免故障范围的扩大，更有利于设备隔离检修和机组重

新启动。

1.2减少厂用电切换，提升厂用电可靠性

发电机出口未装设GCB，在机组启动和停运期间，必须通过

启备变来进行厂用电负荷切换，操作设备多，人工误操作几率增

高，厂用变压器和启备变的短时并列运行对系统也有一定的冲击。

在厂用电切换操作过程中，由于高厂变的高压侧与启备变高压侧

通常来自不同电压等级的电力系统，变压器变比不同，当厂用电

进行并联切换时，必然会产生电压差和相位差，从而在两个变压

器间产生环流，长期累积将会缩短变压器使用寿命。

配置GCB的機组，在减少厂用电切换操作提升厂用电可靠

性具有很大的优势。厂用电切换多发生在机组启停期间，机组未

并网期间由于GCB在分闸位置，可以通过主变压器为厂用电供

电，机组并网后通过GCB合闸，厂用电便直接由发电机供应，两

个阶段均可避免厂用电切换。没有厂用电切换，厂用电负荷尤其

重要辅机不需要更换电源，避免因为工作状态的改变影响辅机的

工作电源，保障各负荷稳定运行，有效提高厂用电源的安全可靠

性。通过简化厂用电切换，能够有效防止由于设备故障或人为原

因导致重要辅机跳闸甚至厂用电失电等危及机组安全运行的事

故发生。

1.3改善机组并网同期环境

正常情况下，没有装设发电机出口开关的机组在机组启动时

的同期并网操作只能通过主变压器高压侧开关来进行。采用高压

断路器进行同期操作具有风险性，由于电压等级高，同期时产生

的过电压较大，可能对开关及线路造成损坏，影响设备使用寿命。

而且500kV断路器执行机构都是分相操作机构，机械操作上存

在不同期性，同期过程中可能发生合闸不同期甚至三相不一致，

对设备造成严重的威胁。

而配备发电机出口断路器的机组，相较于SOOkV高压断路

器而言，GCB的同期并网环境更好，电压等级更低，受电压冲击

小，有效延长设备寿命，1UGCB都是采用三相联动机构，也具有

更高的快速动作性，能够更好的完成同期并网操作。

1.4节约备用