摘 要 綜合分析目前我國社會主義經(jīng)濟的發(fā)展情況,電力資源供不應(yīng)求問題日益嚴(yán)重,而發(fā)電機出口斷路器本身又同普通斷路器存在較大差別,本文就火電廠發(fā)電機出口斷路器的選擇及設(shè)計方案的擬定進行了深入探討,并總結(jié)了一系列要點,以供實際工作參考。
關(guān)鍵詞 發(fā)電機;出口斷路器;選擇與設(shè)計
中圖分類號:TM561 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1671-7597(2014)19-0154-01
出口斷路器是火電廠內(nèi)必不可少的裝置,出口斷路器的綜合運行性能會直接給火電廠內(nèi)其他設(shè)備的整體運行質(zhì)量造成影響。盡管發(fā)電機出口斷路器在機械特點、絕緣性能以及綜合電氣性能等方面基本和常規(guī)式斷路器一樣。但相比之下,出口斷路器擁有更為嚴(yán)格的參數(shù)要求,考慮到發(fā)電機電感值比系統(tǒng)規(guī)范值大,故斷路器應(yīng)該具備瞬間承受巨大直流分量以及衰減時間常數(shù)的能力。
1 計算火電廠出口斷路器直流分量
按照國家電路規(guī)范內(nèi)容要求,斷路器分閘所用時間每增加0.01s,相應(yīng)的直流分量也應(yīng)變?yōu)?8%,衰減時間常數(shù)則對應(yīng)在100-105ms之間,與一般性斷路器相比具有較大差異。此外,與一般斷路器相比,出口斷路器的額定短路關(guān)合電流也應(yīng)該有所調(diào)整,考慮到發(fā)電廠出口斷路器需要承受更大的直流分量,故需要取額定短路電流值的2.75倍左右數(shù)值,作為額定短路關(guān)合電流的峰值。在調(diào)整火電廠出口斷路器直流分量時,不僅需要在銘牌上標(biāo)注額定短路電流的數(shù)值,還需要額外標(biāo)注直流分量額定值。通常情況下,發(fā)電機出口斷路器的直流分量值要遠(yuǎn)大于常規(guī)斷路器直流分量值。
2 斷路器型式的選擇以及測試內(nèi)容
按照目前國際上廣泛采用的ANSI標(biāo)準(zhǔn)的最新內(nèi)容中,關(guān)于發(fā)電機出口斷路器的相關(guān)規(guī)定,應(yīng)從多個方面對發(fā)電機類出口斷路器功能進行考核:系統(tǒng)源短路、發(fā)電機源短路以及發(fā)電機失步幾種情況下的斷路器開斷和開合都應(yīng)當(dāng)根據(jù)發(fā)電機情況做出相應(yīng)調(diào)整,其他情況下的發(fā)電機出口斷路器性能測試內(nèi)容同常規(guī)斷路器的性能測試內(nèi)容基本一樣。具體測試內(nèi)容及步驟
如下。
2.1 系統(tǒng)源短路性能測試
考慮到發(fā)電機出口斷路器的運行,采用的操作順序與非自動重合閘保持一致。而直流分量又包含了低于20%與高于20%兩種情況。瞬態(tài)恢復(fù)電壓TRV的峰值應(yīng)該是發(fā)電機工作電壓最高值的1.7倍左右,相應(yīng)的上升率則約為3.5kV/微秒;此外在測試出口斷路器關(guān)合時,系統(tǒng)測試電流值也應(yīng)該取短路電流峰值的2.74倍左右為最佳。若斷路器分閘時間在60毫秒以上,則不需要額外進行不對稱情況下的開斷試驗。針對發(fā)電機斷路器與普通斷路器性能試驗對比,則應(yīng)該充分參考三相試驗情況下,首開相或者單相的試驗環(huán)境。此外,即使開斷與關(guān)合時,電流數(shù)值一樣,則斷路器的開關(guān)應(yīng)該擁有較高的直流分量與瞬態(tài)恢復(fù)電壓為基礎(chǔ)對比常規(guī)性斷路器,發(fā)電機出口斷路器的相關(guān)要求更為嚴(yán)格。
2.2 發(fā)電機源短路性能測試
此時發(fā)電機源短路的閉合狀態(tài)就自動更改為苛刻,此發(fā)電機電源中就具有更高的直流分量。根據(jù)ANSI/IEEEC37-013國際標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定最高直流分量應(yīng)該為130%。一般的使用的斷路器是無法通過這項考核。而實際項目經(jīng)過試驗考核發(fā)現(xiàn),其DC%可以達(dá)到64%,由此可見,當(dāng)開關(guān)DC%=80%的時候,可以滿足技術(shù)要求,但是卻無法滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
2.3 發(fā)電機失步性能測試
用于發(fā)電機中的斷路器,其開斷及關(guān)合性能測試,分別在合與分條件下開展。取發(fā)電機電壓最高值的1.22倍作為外施與首相開斷工頻兩部分的恢復(fù)電壓;取交流分量有效值的1/2作為開斷電流;直流分量則需要劃分為20%以下與50%以上兩類情況;取發(fā)電機電壓最高值的2.5倍作為瞬態(tài)恢復(fù)電壓的峰值,其相應(yīng)的上升率應(yīng)該在3.3kV/微秒為宜;另外,應(yīng)取開斷電流交流峰值的2.5倍合并開展關(guān)合、開斷兩部分測試。
3 真空斷路器截流過電壓保護措施
考慮到其優(yōu)秀的開斷功能,故在發(fā)電機出口斷路器中,廣泛應(yīng)用了真空斷路器。由于真空環(huán)境具有良好的滅弧性,故在開斷試驗過程中可能會出現(xiàn)截流問題,而截流導(dǎo)致的操作過電壓,則同斷路器及系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和配置密切關(guān)聯(lián),隨機性較強。另外,考慮到斷路器制造時,其工藝水平以及質(zhì)量監(jiān)管體系均有著隨機局限性,故針對火電廠出口斷路器,還應(yīng)該在其GCB回路區(qū)域,額外安裝過電壓保護設(shè)施。
4 制定完善的出口斷路器保護措施
由于發(fā)電機出口斷路器的安裝方式以及相關(guān)安裝參數(shù)均以發(fā)電站實際情況為參考,又屬于發(fā)電站重要的回路保護設(shè)施,故需要在科學(xué)合理選擇其型號的同時,額外采取保護措施。
在發(fā)電機出口斷路器的選擇及設(shè)計時,應(yīng)避免這些誤區(qū):在選擇型號時,除考慮到額定電流以及短路開斷電流等一般性數(shù)據(jù)外,還需要考慮到發(fā)電機回路的時間常數(shù)、失步情況下的電流參數(shù)等等多個方面,在確保全面考慮到各項參數(shù)的同時,選擇最能滿足火電廠發(fā)電機需要的產(chǎn)品。
此外,為了保障出口斷路器的穩(wěn)定安全運行,對斷路器設(shè)計人員也提出了一定要求。首先,針對發(fā)電機型斷路器的各項科學(xué)合理參數(shù)以及性能的測試,相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)全面掌握并較為熟悉。針對部分可以進行量化的參數(shù),包括直流分量、額定規(guī)范工作電流、標(biāo)準(zhǔn)短路開端電流等等多個部分,在設(shè)計時應(yīng)當(dāng)確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。其次,針對發(fā)電機出口斷路器設(shè)計中的部分隨機性較強的技術(shù)參數(shù),包括時間常數(shù)、截流值、瞬態(tài)恢復(fù)電壓的峰值等等,應(yīng)該盡量使用對比法,將其與不同情況下的計算結(jié)果進行分析對比,再結(jié)合已經(jīng)擬定合理設(shè)計方案,具體確定斷路器參數(shù),從而使保護裝置保持安全運行。
5 結(jié)束語
對發(fā)電廠出口斷路器性能造成影響的因素,不僅僅只有電流和直流分量兩部分大小,也包括了上升率以及恢復(fù)電壓峰值兩個部分,由于各項因素均會根據(jù)斷路器性能出現(xiàn)相應(yīng)變化,故需要根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)規(guī)定的參數(shù),確定科學(xué)合理范圍,保障發(fā)電機保護裝置的高效運行
參考文獻(xiàn)
[1]潘磊.火電廠發(fā)電機斷路器設(shè)計選型分析[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013(21).
[2]高文富,劉云飛,厲英濤,等.淺談小型火電廠發(fā)電機斷路器設(shè)計選型[J].河南建材,2013(2).
[3]劉思佳,黃海才,賈麗英,等.大型火電廠廠用電接線方案研究[J].電網(wǎng)與清潔能源,2013,29(10).
[4]隋新,王偉婷,張國強,等.火電廠電氣自動化技術(shù)探析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報,2013(9).
作者簡介
康宇(1986-),男,陜西神木人,本科,研究方向:電廠電氣一次高壓設(shè)備(500 kV主變、斷路器、勵磁變等)。endprint