600MW機(jī)組采用發(fā)電機(jī)出口斷路器方案比較

王慶善

摘 要：本文主要對(duì)電氣方案進(jìn)行比較，通過技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面對(duì)600MW機(jī)組發(fā)電機(jī)的電氣接線情況及其控制等方面展開了論述，探究保護(hù)以及運(yùn)行管理方面的影響因素，進(jìn)一步凸顯出發(fā)電機(jī)在出口位置上安裝斷路所具有的優(yōu)越性，在今后的工作中，希望能夠借助這一方案有效的促進(jìn)發(fā)電機(jī)整體水平的提升。這是我國(guó)大型發(fā)電機(jī)組一個(gè)主要的趨勢(shì)，對(duì)于斷路器的改變愈發(fā)突出，這一觀點(diǎn)的改變證明了發(fā)電機(jī)出口安裝斷路器的重要性及其所具有的明顯優(yōu)勢(shì)，因此已經(jīng)受到越來越多人的重視。

關(guān)鍵詞：發(fā)電機(jī)斷路器；技術(shù)比較；經(jīng)濟(jì)比較

在是否應(yīng)該在發(fā)電機(jī)出口位置上安裝斷路器的方面，一直以來都是一個(gè)爭(zhēng)議的重點(diǎn)，現(xiàn)在大眾的普遍觀點(diǎn)是應(yīng)該安裝，并且這一趨勢(shì)是愈發(fā)明顯的，這在很多相關(guān)規(guī)章制度中都有所體現(xiàn)，在隨后的發(fā)展過程中，已經(jīng)證明安裝斷路器在經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)性方面的合理性，這對(duì)于電廠的發(fā)展是十分重要的，因此越來越多的人們也開始重視起這一問題。本文重點(diǎn)對(duì)這方面的問題展開了闡述，希望能夠?qū)窈蟮墓ぷ鲙硪欢ǖ膸椭?，更好的開展電力的供應(yīng)，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)文化需要。

1 電氣主接線設(shè)想

在一個(gè)電廠的招標(biāo)書要求中，明確提出了有2臺(tái)機(jī)組采用發(fā)電機(jī)與變壓器組相結(jié)合的方式，并且接入到500kV的系統(tǒng)中，同時(shí)在這一系統(tǒng)中又裝配了斷路器，在本電氣主接線的過程中，主要采用的方案有兩種，一種是不裝設(shè)斷路器，而是采用一臺(tái)變壓器，電源從220kV的架空線上進(jìn)行接引，在公用負(fù)荷的部分，主要是運(yùn)用兩臺(tái)6kV的機(jī)組進(jìn)行供電，如果高壓廠要對(duì)變壓器進(jìn)行故障檢修，那么其電源的主要來源就變成備用的變壓器，由備用變壓器提供電源的供應(yīng)。

第二個(gè)方案是在發(fā)電機(jī)組的出口位置上安裝一個(gè)斷路器，在機(jī)組啟動(dòng)的過程中或者是在正常停機(jī)時(shí)，主要是由主變壓器進(jìn)行電源的供給，同時(shí)設(shè)有一臺(tái)雙線圈的備用變壓器，防止出現(xiàn)故障時(shí)能夠提供及時(shí)有效的補(bǔ)給，其電源的主要來源是220kV的架空線，在對(duì)上述兩種方案進(jìn)行對(duì)比的過程中可以發(fā)現(xiàn)，二者存在的最主要的不同之處就是是否安裝了斷路器，因此這是一個(gè)重點(diǎn)要分析的問題，對(duì)于高壓變壓器以及6kV段的設(shè)置問題以上二者出現(xiàn)的差異性并不大，所以并不在考慮的范圍之內(nèi)。

2 技術(shù)分析

在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，對(duì)于斷路器的安裝問題一直是爭(zhēng)議的焦點(diǎn)，主要存在以下兩方面的疑問，一是在發(fā)電機(jī)的出口位置上安裝了斷路器以后，是否會(huì)造成發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性出現(xiàn)下降，而在對(duì)斷路器進(jìn)行檢修的過程中是否會(huì)對(duì)發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行造成一定的影響。另外一個(gè)問題是在主變壓器提出要進(jìn)行起動(dòng)與停機(jī)的過程中，同時(shí)存在升壓變壓器的功能，在不同的情況下，主變壓器在側(cè)母線的電壓會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)，所以在當(dāng)前的變壓器使用中大多數(shù)都是以載調(diào)壓型為主，對(duì)于投資方面無形之中得到了增加，可靠性方面也無法得到有效的保證。

基于上述的兩個(gè)疑問，如果僅僅是在設(shè)備或者是從電氣系統(tǒng)的角度上進(jìn)行分析，難免具有片面性，上述的觀點(diǎn)雖然也具有一定的道理，但是斷路器并不是一無是處的，其自身也是具有一定優(yōu)勢(shì)的，所以可以說斷路器的安裝在可靠性方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，而并不是向先前所說的安全性與穩(wěn)定性會(huì)降低。由此可見，安裝斷路器以后，電氣系統(tǒng)是具有一定優(yōu)勢(shì)的，其優(yōu)勢(shì)主要可以體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

首先能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)起到保護(hù)性的作用，在發(fā)電機(jī)工作的過程中，極有可能因?yàn)闊o法承受住平衡帶來的高負(fù)荷，所以出現(xiàn)不對(duì)稱的短路的現(xiàn)象，在安裝斷路器以后，就可以立即對(duì)故障進(jìn)行切除，確保發(fā)電機(jī)的損失降到最低，在發(fā)電機(jī)出現(xiàn)不平衡負(fù)荷的過程中，同時(shí)外部存在不對(duì)稱短路的現(xiàn)象時(shí)，轉(zhuǎn)子本體表面會(huì)出現(xiàn)兩倍的工頻渦流，從而造成附加發(fā)熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，與此同時(shí)，這兩倍的工頻還會(huì)對(duì)機(jī)組造成一定的影響，引發(fā)振動(dòng)現(xiàn)象的出現(xiàn)，這樣就對(duì)發(fā)電機(jī)的安全性造成了一定的影響。

其次是能夠?qū)χ髯儔浩髌鸬奖Ｗo(hù)性的作用。在變壓器中因?yàn)榻^緣閃絡(luò)的原因會(huì)造成大量氣體的出現(xiàn)，進(jìn)而引起變壓器的內(nèi)部呈現(xiàn)出不斷升高的趨勢(shì)，引發(fā)爆炸事故。變壓器內(nèi)部故障電弧電流由系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)共同提供。系統(tǒng)提供的電弧電流由裝在主變壓器高壓側(cè)的斷路器切斷，切斷時(shí)間大約40ms。高壓系統(tǒng)斷開后，發(fā)電機(jī)在滅磁前仍連續(xù)不斷的提供電弧電流，使油箱內(nèi)部壓力繼續(xù)上升，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子滅磁及定子電流衰減時(shí)間通常長(zhǎng)達(dá)數(shù)秒（與勵(lì)磁系統(tǒng)有關(guān)），以致保護(hù)不了變壓器。而在發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器可在3周波（60ms）內(nèi)切斷故障電流，將發(fā)電機(jī)與故障變壓器迅速隔離，從而避免變壓器遭受嚴(yán)重?fù)p壞。據(jù)有關(guān)資料介紹，斷路器有效保護(hù)主變壓器內(nèi)部故障的概率高達(dá)80%。

提高機(jī)組保護(hù)的選擇性。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，斷路器迅速跳閘，使發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)隔離，而不必連主變壓器一并切除，停機(jī)廠用電源仍可由系統(tǒng)通過主變壓器倒送，從而避免了廠用電源系統(tǒng)的事故切換，這樣減輕了運(yùn)行人員的壓力，為迅速處理故障創(chuàng)造了條件。

避免高壓廠用電源的切換，簡(jiǎn)化廠用電源的控制和保護(hù)接線，從而提高廠用電系統(tǒng)的可靠性。發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器使發(fā)-變組保護(hù)的配置簡(jiǎn)單清晰，并減少了以往保護(hù)動(dòng)作的聯(lián)鎖復(fù)雜性。機(jī)組正常起動(dòng)或停機(jī)時(shí)，廠用電源均由系統(tǒng)通過主變壓器供給，而不必像方案1那樣進(jìn)行廠用電源的切換?；诖耍瑢?duì)電動(dòng)機(jī)的電沖擊和機(jī)械沖擊也減少了。機(jī)組并網(wǎng)或停機(jī)只需通過斷路器就可完成，縮短了機(jī)組起動(dòng)時(shí)間。操作元件減少也降低了誤操作的機(jī)率。

方便試驗(yàn)、調(diào)試。機(jī)組在調(diào)試階段往往由于熱工控制保護(hù)的誤動(dòng)造成主變高壓側(cè)開關(guān)跳閘，引起廠用電系統(tǒng)頻繁切換。發(fā)電機(jī)出口裝設(shè)斷路器不僅可以解決上述問題，而且，發(fā)電機(jī)的短路試驗(yàn)也可很方便地利用斷路器所帶短路隔離開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

3 經(jīng)濟(jì)比較

經(jīng)國(guó)外相關(guān)資料計(jì)算得出結(jié)果，采用斷路器可使機(jī)組的可用率提高約0.7%-1%。假設(shè)600MW機(jī)組的年運(yùn)行小時(shí)為5500h，則一臺(tái)機(jī)組一年可減少停電時(shí)間38.5-55小時(shí)，若發(fā)電利潤(rùn)按0.1元/W.h，一臺(tái)600MW發(fā)電機(jī)組一年多發(fā)電2310-3300萬kw.h，凈增益231-330萬元，即使不計(jì)利息，2.5-3.5年就可收回?cái)嗦菲鞯囊淮瓮顿Y。

配電裝置占地面積。當(dāng)二期再擴(kuò)建2×600MW機(jī)組時(shí)，方案1中，1號(hào)-4號(hào)機(jī)組需再增加一臺(tái)起動(dòng)/備用變；而方案2中，由于裝設(shè)了斷路器，機(jī)組起動(dòng)電源的500kV系統(tǒng)通過主變供給，其可靠性極高，而廠用備用電源已不需要承擔(dān)起動(dòng)和停機(jī)電源的功能，只是作為檢修主變和廠高變時(shí)的備用。1號(hào)-4號(hào)機(jī)組只需配置一臺(tái)與高壓廠變同容量的備用變壓器，減少了起動(dòng)/備用變的設(shè)置臺(tái)數(shù)。使電氣接線及布置簡(jiǎn)單清晰，同時(shí)可以節(jié)省起動(dòng)/備用變壓器在熱備用方式下的空載電能損耗。

結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化配置的過程中，除了要確保低成本的要求以外，還要讓性能得到最大化的發(fā)揮，在發(fā)電機(jī)出口的位置上安裝斷路器能夠從技術(shù)上以及經(jīng)濟(jì)性方面都具有良好的效果。滿足了國(guó)家對(duì)于利益方面的需求。

參考文獻(xiàn)

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