水电站发电机设置GCB有关问题的分析

饶 伯 轩， 朱 慧

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 雅安 625304)



水电站发电机设置GCB有关问题的分析

饶 伯 轩， 朱 慧

(国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 雅安 625304)

随着社会主义经济的不断发展，我国逐渐加大了对水利工程这一基础设施建设的投入力度，在此过程中，水电站系统承担着调峰、调频以及事故备用的职责，如果设置GCB这一发电机出口断路器，以此来规避误操作问题的发生，保证厂用电系统的灵活可靠运行，并减少设备维修量。从长远角度看，虽然前期投资较大，但是从后期运行效益上看，设置HEC8型号的SF6断路器，能够使电网的安全可靠运行并提高水电站的综合效益得到保障，还是值得的。

水电站；发电机；GCB设置；可靠性分析

1 引 言

水电站发电机装置是否能够实现安全可靠运行，直接关系到了电网运行的可靠性与效益，因此，针对瀑布沟水电站电机设备是否需要设置GCB(即发电机出口断路器系统)进行分析。若要进行GCB的设置，当前可选择的范围很有限，只能够使用HEC8型SF6断路器，或是PKG2C型断路器，而这两种型号的GCB的报价相对较高，在该水电站中，是否可以像三峡水电站一样不设置GCB，或需要设置GCB而要选择何种GCB型号？

1 技术分析

1.1 水电站的安全可靠运行与GCB的设置

如果在发电机的出口不设置GCB，在总共有六台发电机的水电站中，平均每天停机的次数达到19次，这就意味着操作人员要面对极大的工作压力。同时，因人工操作的次数多，不可避免就会发生操作失误的问题，直接影响到水电站的安全可靠运行。据相关研究资料显示，在电力行业中，误操作所引发的责任事故占据了一半。在这种情况下，将GCB设置在发电机出口的位置，对于操作人员而言，就不需要在GIS上反复进行开合环的操作，同时也不需要对厂用电进行频繁操作。通过GCB的运用，操作次数大大降低，平均每天大概在7次左右，这就大大降低了因误操作而引发的事故量，为电网的安全可靠运行提供了保障。

1.2 变压器与发电机的保护

在发生外部短路故障时，如果不能及时将故障点进行切断，相应导致跳闸反应速度慢，就会直接损害到变压器设备。同时，在第一次故障后，虽然很多时候变压器能够顺利运行，但多次事故的累积，将会使变压器内部构件受损，使变压器在运行的过程中存在较大的故障隐患。若在水电站发电机出口不安装GCB，发生故障的过程中其发热将持续近7秒左右，给发电机带来严重的损坏。因此，为了对主变压器与发电机进行保护，需要在发电机的出口位置设置GCB，以确保对故障电流的及时切断。

1.3 GCB的适用性

以HEC8型GCB为例，在三项机械联动下和三项分合闸操作中，其不同期的时间短，因而不同期的可行性较小。GCB本身的绝缘程度较高，对电流的切断能力较强，因此，在同期点上，能为实现安全可靠操作奠定基础。现有GIS断路器，因其为单项操作机，在同期操作下，出现相间不同期的可能性较大，会给发电机的安全可靠运行埋下隐患。

1.4 提高保护的选择性

在发电机出口设置GCB，一旦发电机出现运行故障问题，就会立即进行自动切断处理，此种情况下，厂用电系统的控制保护接线因此而被简化；且在切离故障点的过程中，实现对各项设备的独立保护。

2 PKG2C与HEC8型号GCB的对比

PKG2C型号的GCB，是在开关共同应用一至两套压缩空气系统中，确保短路器的正常运行，其长度达到了450 m。因此，管道阀门的设置多而复杂，导致压力高、漏点多，也就促使故障发生的几率增大。在实际运行的过程中，需要按照要求每五年进行一次常规大修，在日常运行中还需要小修。在实际使用中以葛洲坝为例，虽然在投入使用后的总体运行情况良好，但也存在着一定的不足，即产品设备体积较大，还会产生较大的噪声，相应使维护工作量增大。

HEC8型号的SF6断路器，GCB以SF6作为灭弧介质，在连通三相后，形成独立的气系统，并集中呈现出了弹簧储能和液压结构的优势特点，且借助碟形弹簧实现了储能，稳定可靠，能够有效避免温度的影响，能够为确保电厂的安全可靠运行奠定基础。一般而言，HEC8型号GCB，在运行15年以上，空载操作在10 000次以上，开断额定电流600次以上，开断额定短路电路5次以上，就需要进行大修，但一般不需要进行小修维护，通常在运行四五年后，要进行补气、补油，并对电机碳刷进行更换。

从中不难看出，两种型号的GCB对比而言，HEC8型的GCB表现出了较高的优势性能，因此，这就成了该水电站的首选，能够在适应当前水电站运行管理模式的基础上，降低维护工作量并确保水电站的安全可靠运行。

3 厂用电可靠性分析

瀑布沟水电站在实际运行的过程中，显示现开停机频繁的特点，并且在低谷段中出现全厂全停的工况现象，因此，这就意味着对外来厂用电的依赖度较大。而在发电机出口处不设置GCB，就需要以外来备用电源来满足实际用电之需。同时，当厂用电全部消失时，相应事故备用机组也就无法进行启动使用，也就直接影响到了电网的安全运行。为了避免这一问题的发生，需要在水电站发电机机组出口位置上，合理设置GCB。

4 结 语

随着社会主义经济的不断发展，我国逐渐加大了对水利工程这一基础设施建设的投入力度，在此过程中，水电站系统承担着调峰、调频以及事故备用的职责，如果设置GCB这一发电机出口断路器，以此来规避误操作问题的发生，保证厂用电系统的灵活可靠运行，并减少设备维修量。从长远角度看，虽然前期投资较大，但是从后期运行效益上看，设置HEC8型号的SF6断路器，能够使电网的安全可靠运行并提高水电站的综合效益得到保障，还是值得的。

[1] 邹科,郭志斌.龙滩水电站发电机设置GCB有关问题的分析[J].水电自动化与大坝监测,2011,02:55-58.

[2] 徐宴珍.发电机断路器(GCB)在三峡右岸电站的应用分析[J].水电站机电技术,2014,06:30-31.

[3] 黄成山.200MW发电机出口加装GCB可行性探讨[J].胜利油田职工大学学报,2012,05:75-78.

[4] 杨兴华,徐波,刘文林.柘溪水电厂扩建工程发电机出口设置GCB优越性探讨[J].湖南电力,2013,06:56-59.

饶伯轩(1989-) ，男，四川广元人，助理工程师，从事水电站电气设备的运行维护；

朱 慧(1991-)，女，四川自贡人，从事水电站电气设备的运行维护.

(责任编辑：卓政昌)

2016-11-04

[TM622]；TM312；TM561

B

1001-2184(2016)06-0130-02