董紅偉（內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 赤峰025350）

從原理上說，發(fā)電機出口斷路器（GeneratorCircuit-Breaker，簡稱GCB）和一般斷路器之間區(qū)別不大，但由于發(fā)電機本身功率較大，出現(xiàn)問題之后直流分量瞬間提升，因此，在選擇斷路器配件時要求發(fā)電機斷路器動作時間必須很短。在發(fā)電機組運行發(fā)生故障時，斷路器可以在發(fā)電機和電網(wǎng)之間設(shè)立一個可控制的“斷點”，將發(fā)電機組的故障與電網(wǎng)隔離開來，避免并網(wǎng)運行造成的破壞。

近年來，隨著我國經(jīng)濟建設(shè)速度越來越快，科學(xué)技術(shù)應(yīng)用越來越普及，各行業(yè)對電力的需求也不斷提高。在工業(yè)生產(chǎn)中，以電力為驅(qū)動的設(shè)備種類、數(shù)量越來越多，而在生活、工作和學(xué)習(xí)方面，以計算機為代表的現(xiàn)代電氣產(chǎn)品也越來越多，甚至在某些層面取代了傳統(tǒng)的辦公方式，一些企事業(yè)單位甚至出現(xiàn)了停電就無法辦公的局面。

基于以上問題，為了緩解電力資源的供應(yīng)緊張問題，“十二五”期間我國先后建立了多個大型發(fā)電機組，其中60%左右為燃煤發(fā)電機組，并不斷增加水電、風(fēng)電等比例，來提高綠色能源的比例。但是，隨著大型發(fā)電機的建立，與電網(wǎng)之間切換頻繁造成一定的安全隱患，發(fā)電機出口缺乏斷路器設(shè)置尤為明顯；處于安全角度考慮，在大容量發(fā)電機的出口安裝斷路器，已經(jīng)成為保護發(fā)電機以及其他主要電力設(shè)備的主要措施。

發(fā)電機出口斷路器即一種斷開電氣設(shè)備，安裝位置在發(fā)電機與電網(wǎng)系統(tǒng)之間，它的存在可以促使主導(dǎo)程序的停止和啟動，相對而言，較之缺乏出口斷路器的電機組在事故數(shù)量、事故范圍等方面更小。換句話說，出口斷路器相當于是一個發(fā)電機開關(guān)，要實現(xiàn)與電網(wǎng)的連接就要保持閉合狀態(tài)，反之，當它斷開之后發(fā)電機組和電網(wǎng)之間也就沒有了聯(lián)系，電力系統(tǒng)的功能喪失。

就目前來說，我國在發(fā)電機出口安裝斷路器的數(shù)量很有限，其原因除了成本之外，也和電力系統(tǒng)生產(chǎn)運營模式相關(guān)，從側(cè)面表現(xiàn)出我國電力生產(chǎn)企業(yè)亟待標準化改造的需求。

1 發(fā)電機出口斷路器應(yīng)用優(yōu)勢分析

事實上，關(guān)于是否在發(fā)電機出口安裝斷路器一直是業(yè)內(nèi)爭論的話題，支持者認為有助于發(fā)電機設(shè)備及電網(wǎng)保護，反對者認為毫無必要，因為斷路器工作的環(huán)境必須要經(jīng)過的電流數(shù)值比較大才能生效，且造價昂貴，對于我國發(fā)電企業(yè)而言是個不小的經(jīng)濟負擔(dān)。筆者肯定安裝出口斷路器的優(yōu)勢，由于我國早期發(fā)電機的巨大額定電流和短路電流等直流分量過大，導(dǎo)致出口斷路器的適應(yīng)性較差，想要滿足低電壓、大電流的要求十分困難，造價自然也大幅度提升。同時，我國發(fā)電機組大致分為兩類，小容量機組的單機容量在200MW以下，而大容量機組的單機容量在200MW以上，大機組采用的發(fā)電機變壓器單元接線應(yīng)該使用隔離開關(guān)，從客觀方面提出了要求。

以下筆者針對發(fā)電機出口斷路器的優(yōu)勢進行總結(jié)。

1.1 有利于系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性

出于安全考慮，我國針對200MW以上的發(fā)電機組所采用的大多是單元接線，而從經(jīng)濟性考慮，在這種接線方式的實際操作中，并沒有在發(fā)電機和電網(wǎng)（變壓器）之間安裝出口斷路器，如此一來就會導(dǎo)致整個電力系統(tǒng)缺乏繼電保護。從操作角度來說，單元接線的方式簡單、便捷，可以縮短施工工期，減少一次性經(jīng)濟投入。但是，這種簡化了的電路接線方式卻忽視了穩(wěn)定獨立性的需求，完全取決于高壓斷路器的保護能力；如果高壓斷路器不能發(fā)揮應(yīng)有功能，而發(fā)電機和變壓器并沒有進行相應(yīng)地故障停車，必然導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)的損壞或故障，引發(fā)變壓器起火等問題。

根據(jù)筆者的經(jīng)驗分析，如果在發(fā)電廠的發(fā)電機出口安裝斷路器，最短在50毫秒就可以斷開與供電系統(tǒng)的聯(lián)系，有效地保護發(fā)電機組和變壓器的安全，從突發(fā)性事故和長期穩(wěn)定運行角度分析，GCB的安裝都是很必要的。

1.2 有利于保護發(fā)電機和變壓器

電力問題發(fā)生是多方面的，并非僅僅是電網(wǎng)或電力系統(tǒng)，發(fā)電機本身也會出現(xiàn)一些問題，如不平衡負荷運轉(zhuǎn)、內(nèi)外部不對稱短路等，會導(dǎo)致電極出現(xiàn)機械發(fā)熱或電流間斷，這種情況下所產(chǎn)生的高溫會在發(fā)電機轉(zhuǎn)子阻尼上產(chǎn)生影響，并進一步導(dǎo)致轉(zhuǎn)子受損。在這種情況下，應(yīng)該及時切斷它與電力系統(tǒng)的聯(lián)系，對主變壓器進行保護。

1.3 有利于提高保護選擇性

針對發(fā)電機發(fā)生的故障來說，出口斷路器可以將故障點與系統(tǒng)進行隔離，同時也避免了頻繁的用電事故切換，廠用電源的保護接線得到了大幅度簡化，同時也降低了保護動作復(fù)雜性。在新型技術(shù)的參與下，出口斷路器可以實現(xiàn)自動切除，將發(fā)電機、主變壓器以及其他設(shè)備實現(xiàn)獨立保護。

1.4 方便調(diào)試和改善

出口斷路器之所以能夠發(fā)揮完善的保護功能，與安裝的位置有很大的關(guān)系，它可以在不中斷發(fā)電廠電源的情況下把發(fā)電機系統(tǒng)隔離開來，減少了復(fù)雜的人工操作局面，規(guī)避了可能出現(xiàn)的操作失誤。

2 電氣主接線與裝設(shè)發(fā)電機出口斷路器的關(guān)系

2.1 電氣主接線

第一，單元制電氣主接線。通常情況下，單元制電氣主接線由一臺發(fā)電機和一臺變壓器構(gòu)成，而發(fā)電機和主變壓器之間出現(xiàn)一個分支，引出一臺發(fā)電廠用變壓器，然后再用分相封閉母線把主變壓器、發(fā)電機和廠用變壓器組合起來構(gòu)成一個整體。這其中，發(fā)電機、廠用變壓器和主變壓器三者之間是不設(shè)置斷路器的，而在主變壓器的高壓側(cè)，即對電力系統(tǒng)方面設(shè)置斷路器裝備，從而實現(xiàn)發(fā)電機啟動并網(wǎng)和停車斷電的需要。

第二，模塊化電氣主接線。我國所采用的模塊化電氣主接線類型并不多，其形式也是一臺發(fā)電機、一臺主變壓器構(gòu)成，但在發(fā)電機的出口安裝一臺斷路器，然后再二者之間在引出一個分支，用于連接廠用變壓器；將三者通過封閉母線聯(lián)系在一起，不難看出，當發(fā)電機運行或停車中，發(fā)電機斷路器介入電網(wǎng)或者從電網(wǎng)隔離，主變壓器都能夠維持正常的帶電運行。

2.2 單元制與模塊化的比較

兩種方式在我國電力企業(yè)中皆有運用，但存在的優(yōu)劣差異也較為明顯。

首先，運行維修和實驗方面。單元制接線的缺點是很明顯的，發(fā)電機組體啟動和停車之前，都要進行廠用電源的切換工作，包括正常的停車和事故停車，以及必要的維護檢修時間。這樣一來，頻繁的切換操作會導(dǎo)致瞬變現(xiàn)象。同時，發(fā)電機組和變壓器是不能分開進行檢修的，當然也不能分開進行實驗。而模塊化在并網(wǎng)和正常運行中，主變壓器由于斷路器合閘的關(guān)系，設(shè)備停車依然維持廠電正常，安全靈活，不需要進行電源切換。

其次，可用率比較。發(fā)電系統(tǒng)最主要的影響因素包括兩個，其一為故障率，其二為修理時間。如果整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障的機率較大，必然會導(dǎo)致發(fā)電量不足或安全隱患增多，同時，由于發(fā)電機斷路器的絕緣狀態(tài)為中壓絕緣，分相封閉，所以故障率較低，大部分故障因素是出現(xiàn)在接線過程中。修理時間與發(fā)生故障的次數(shù)有一定關(guān)系，但更多的則需要考慮維修的難度，采用斷路器保護的方式，在維修中大多采用更換部件的方式，如此一來可用率自然提高。

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