600MW机组采用发电机出口断路器方案比较

王庆善

摘 要：本文主要对电气方案进行比较，通过技术以及经济两个方面对600MW机组发电机的电气接线情况及其控制等方面展开了论述，探究保护以及运行管理方面的影响因素，进一步凸显出发电机在出口位置上安装断路所具有的优越性，在今后的工作中，希望能够借助这一方案有效的促进发电机整体水平的提升。这是我国大型发电机组一个主要的趋势，对于断路器的改变愈发突出，这一观点的改变证明了发电机出口安装断路器的重要性及其所具有的明显优势，因此已经受到越来越多人的重视。

关键词：发电机断路器；技术比较；经济比较

在是否应该在发电机出口位置上安装断路器的方面，一直以来都是一个争议的重点，现在大众的普遍观点是应该安装，并且这一趋势是愈发明显的，这在很多相关规章制度中都有所体现，在随后的发展过程中，已经证明安装断路器在经济性与技术性方面的合理性，这对于电厂的发展是十分重要的，因此越来越多的人们也开始重视起这一问题。本文重点对这方面的问题展开了阐述，希望能够对今后的工作带来一定的帮助，更好的开展电力的供应，满足人们日益增长的物质文化需要。

1 电气主接线设想

在一个电厂的招标书要求中，明确提出了有2台机组采用发电机与变压器组相结合的方式，并且接入到500kV的系统中，同时在这一系统中又装配了断路器，在本电气主接线的过程中，主要采用的方案有两种，一种是不装设断路器，而是采用一台变压器，电源从220kV的架空线上进行接引，在公用负荷的部分，主要是运用两台6kV的机组进行供电，如果高压厂要对变压器进行故障检修，那么其电源的主要来源就变成备用的变压器，由备用变压器提供电源的供应。

第二个方案是在发电机组的出口位置上安装一个断路器，在机组启动的过程中或者是在正常停机时，主要是由主变压器进行电源的供给，同时设有一台双线圈的备用变压器，防止出现故障时能够提供及时有效的补给，其电源的主要来源是220kV的架空线，在对上述两种方案进行对比的过程中可以发现，二者存在的最主要的不同之处就是是否安装了断路器，因此这是一个重点要分析的问题，对于高压变压器以及6kV段的设置问题以上二者出现的差异性并不大，所以并不在考虑的范围之内。

2 技术分析

在很长的一段时间里，对于断路器的安装问题一直是争议的焦点，主要存在以下两方面的疑问，一是在发电机的出口位置上安装了断路器以后，是否会造成发电机的稳定性出现下降，而在对断路器进行检修的过程中是否会对发电机的正常运行造成一定的影响。另外一个问题是在主变压器提出要进行起动与停机的过程中，同时存在升压变压器的功能，在不同的情况下，主变压器在侧母线的电压会出现较大的波动，所以在当前的变压器使用中大多数都是以载调压型为主，对于投资方面无形之中得到了增加，可靠性方面也无法得到有效的保证。

基于上述的两个疑问，如果仅仅是在设备或者是从电气系统的角度上进行分析，难免具有片面性，上述的观点虽然也具有一定的道理，但是断路器并不是一无是处的，其自身也是具有一定优势的，所以可以说断路器的安装在可靠性方面具有显著的优势，而并不是向先前所说的安全性与稳定性会降低。由此可见，安装断路器以后，电气系统是具有一定优势的，其优势主要可以体现在以下几个方面：

首先能够对发电机起到保护性的作用，在发电机工作的过程中，极有可能因为无法承受住平衡带来的高负荷，所以出现不对称的短路的现象，在安装断路器以后，就可以立即对故障进行切除，确保发电机的损失降到最低，在发电机出现不平衡负荷的过程中，同时外部存在不对称短路的现象时，转子本体表面会出现两倍的工频涡流，从而造成附加发热现象的出现，与此同时，这两倍的工频还会对机组造成一定的影响，引发振动现象的出现，这样就对发电机的安全性造成了一定的影响。

其次是能够对主变压器起到保护性的作用。在变压器中因为绝缘闪络的原因会造成大量气体的出现，进而引起变压器的内部呈现出不断升高的趋势，引发爆炸事故。变压器内部故障电弧电流由系统和发电机共同提供。系统提供的电弧电流由装在主变压器高压侧的断路器切断，切断时间大约40ms。高压系统断开后，发电机在灭磁前仍连续不断的提供电弧电流，使油箱内部压力继续上升，发电机转子灭磁及定子电流衰减时间通常长达数秒（与励磁系统有关），以致保护不了变压器。而在发电机出口装设断路器可在3周波（60ms）内切断故障电流，将发电机与故障变压器迅速隔离，从而避免变压器遭受严重损坏。据有关资料介绍，断路器有效保护主变压器内部故障的概率高达80%。

提高机组保护的选择性。当发电机发生内部故障时，断路器迅速跳闸，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。

避免高压厂用电源的切换，简化厂用电源的控制和保护接线，从而提高厂用电系统的可靠性。发电机出口装设断路器使发-变组保护的配置简单清晰，并减少了以往保护动作的联锁复杂性。机组正常起动或停机时，厂用电源均由系统通过主变压器供给，而不必像方案1那样进行厂用电源的切换。基于此，对电动机的电冲击和机械冲击也减少了。机组并网或停机只需通过断路器就可完成，缩短了机组起动时间。操作元件减少也降低了误操作的机率。

方便试验、调试。机组在调试阶段往往由于热工控制保护的误动造成主变高压侧开关跳闸，引起厂用电系统频繁切换。发电机出口装设断路器不仅可以解决上述问题，而且，发电机的短路试验也可很方便地利用断路器所带短路隔离开关来实现。

3 经济比较

经国外相关资料计算得出结果，采用断路器可使机组的可用率提高约0.7%-1%。假设600MW机组的年运行小时为5500h，则一台机组一年可减少停电时间38.5-55小时，若发电利润按0.1元/W.h，一台600MW发电机组一年多发电2310-3300万kw.h，净增益231-330万元，即使不计利息，2.5-3.5年就可收回断路器的一次投资。

配电装置占地面积。当二期再扩建2×600MW机组时，方案1中，1号-4号机组需再增加一台起动/备用变；而方案2中，由于装设了断路器，机组起动电源的500kV系统通过主变供给，其可靠性极高，而厂用备用电源已不需要承担起动和停机电源的功能，只是作为检修主变和厂高变时的备用。1号-4号机组只需配置一台与高压厂变同容量的备用变压器，减少了起动/备用变的设置台数。使电气接线及布置简单清晰，同时可以节省起动/备用变压器在热备用方式下的空载电能损耗。

结束语

在对配电网进行自动化配置的过程中，除了要确保低成本的要求以外，还要让性能得到最大化的发挥，在发电机出口的位置上安装断路器能够从技术上以及经济性方面都具有良好的效果。满足了国家对于利益方面的需求。

参考文献

[1]DL 5000-2000火力发电厂设计技术规程.

[2]史世文《大机组继电保护》[M].水利电力出版社.

[3]电力规划设计院《火电、送电、变电工程限额设计控制指标200年水平》（2001年4月版）.