水电站设置发电机租赁断路器的探讨

水电站设置发电机租赁断路器的探讨（水电水利规划设计总院，北京100011）大单元回路，三线变压器或自藉变压器回路，在发电机出口处均宜装设断路器。其优点是：适应调峰；提高厂用电供电可靠性、灵活性；减小故障范围、增大保护的选择性；适于同期操作；随着发电机断路器集成化，可简化设计、利于布置。在比较断路器的装设方案时，应考虑价格、机械寿命（无故障操作次数）、故障率、供电可靠性及电站回报率等因素，应重视电站经济性的动态评估。
1水电站装设发电机租赁断路器的有关规定原水利电力部部颁标准sd173―85〈水力发电厂机电设计技术规范>（试行）中规定：当发电机一变压器组采用单元连接时，在发电机出口处应装设隔离开关。下列各回路在发电机出口处宜装设断路器：①需要倒送厂用电，且接有公共厂用变压器的单元回路；②开机、停机频繁的调峰水电厂，需要减少高压侧断路器操作次数的单元回路；③联合单元回路。以下各回路在发电机出口处必须装设断路器：①扩大单元回路；②三线变压器或自藕变压器回路。“2装设发电机断路器的主要优点21适应水电站某些类型电气主接线的需要一些电站电气主接线的接线方式决定了必须装设发电机断路器。如对扩大单元回路、三线变压器回路或自藕变压器回路应装设发电机断路器。此外，对抽水蓄能电站当在发电电动机电压侧进行换相时，也应装设发电机断路器。如广州、天荒坪、羊湖、溪口等抽水蓄能电站，均装设了具有换相功能的发电机断路器。
22适应水电站调峰的要求对主变高压侧为3/2、4/3断路器接线或多角形等环形接线的水电站，以装设发电机断路器为宜。
水电站在系统中多担任调峰、调频任务，开机、停机频繁，一天要开停2~3次，一年可达700~ 1000次。如果主变压器（以下简称主变）高压侧为3/2、4/3断路器接线或多角形等环形接线，而主变低压侧又未装设发电机断路器，则每次开停机均会影响高压侧短时开环运行、且因并联合分两台高压侧断路器而增加1倍的开断次数。由于一般高压侧断路电机断路器较为有利。
二滩水电站装设6台单机容量为550mw的机组，系四川电力系统骨干电站，主变高压侧为3/2和4/3断路器混合接线，在发电机一主变单元回路中选用了能满足该电站参数的发电机断路器。
广西岩滩和云南漫湾水电站，均为装机总容量1200mw（4x300mwo的水电站，原设计发电机一主变回路为无发电机断路器的单元接线，主变高压侧为3/2断路器接线。电站投产后，因成为该系统的调峰、调频骨干电厂，频繁开停机影响高压侧接线开环运行、且高压侧断路器操作次数多，十分不利于电厂可靠、灵活地运行，根据运行的要求和专家组的建议，均加装了发电机断路器，现运行反映良好。
23提高厂用电供电的可靠性和灵活性85〈水力发电厂机电设计技术规范（试行）规定：大型水电厂全厂公用电应不少于三个独立电源，在全厂停机时，应保持有一个工作电源和一个可靠的备用电源。近期审查的广西平班（3x 165mwo、湖南凤滩扩机（2x170mw）等水电站，由于外来电源仅为一回，建议装设发电机断路器，以便利用主变倒送的系统电源作为厂用电可靠独立电源之一。
小浪底水利枢纽（电站装机6x300mw）主要以防洪为主，大坝各闸门、启闭机的运行，特别是泄洪设备对电源可靠性、灵活性的要求很高。尽管电站主接线的高压侧为220kv双母线双分段接线，在发电机一主变单元回路中也加装了发电机断路器，这对确保厂用电从系统倒送是十分必要的。
24减小故障范围，增大保护的选择性发电机租赁断路器可以将发电机和主变区域分开，有利于分别设置保护系统，增大了保护的选择性。在发电机事故时，由于提高了对故障的分辨能力，而能在最短的时间内切除发电机，缩小停机范围，避免事故扩大。当发电机故障时，发电机断路器可迅速切除故障发电机，并同时继续维持对厂用电和电站辅助设备的供电。
主变高压侧的单相或两相短路故障（如单相接地、断路器非同期操作等）会使机组受到过大的机械力和热应力，使机组振动，引起金属疲劳和机械损伤，特别是短路电流的负序分量将使发电机转子阻尼绕组在短时间内过热、烧坏转子，该不平衡故障电流在高压断路器断开后依然存在。发电机断路器一般可在60~80ms内切除并保护机组。若无发电机断路器，发电机将持续提供不平衡故障电流，直至灭磁装置经约5~20s灭磁后才会消失，此持续时间己大大超过了发电机组的耐受时间，发电机将严重损坏。此类事故己在国内外多次发生。我国自1980年至1992年底就发生了50起仅1991年就发生了12起，均以火电为多，因火电厂多不装设发电机断路器。每次该类事故都会造成转子严重受损。
当主变本身故障时，如绝缘损坏、套管闪络、调压开关碳化、油受潮劣化等，其故障电弧电流产生的油气蒸发会引起变压器油箱内压力升高。该压力的升高与燃弧时间成正比，往往在短短的130~150ms内可能引起变压器油箱因压力过高而破裂或爆炸起火，而发电机断路器有利于及时断开发电机限制故障电流，避免事故扩大。
25适于同期操作发电机断路器为三相机械联动，相间分合闸不同期时间极小，不会发生拒动情况，加之安装于封闭的金属壳内，环境条件好、绝缘裕度高，非常适于同期时可靠、安全地操作，且有足够的能力切断反相电流。高压断路器一般不是三相机械联动，每相还会是多断口的，在同期操作时，可能会发生单相或两相拒动，从而危及发电机和变压器的运行安全。同时，高压断路器切断反相同期电流的能力也有限。当同期在主变高压侧进行时，还有可能在高电压应力下受外部环境污秽影响造成断路器外绝缘的闪络。
6发电机租赁断路器的集成化将简化设计、利于布置发电机断路器技术创新很快，己向具有多种功能的组合式电器发展，集成了电压互感器、电流互感器、隔离开关、接地开关、短路连接、保护电容器、避雷器、监控保护、操动机构等设备，组合方式可灵活多变，安装在一个外壳内，体积小、可靠性高、便于检修维护，利于布置。虽该类产品目前价格较高，且国外制造厂家不多，但集成化产品肯定是今后发电机电压配电装置发展的趋势。
3断路器装设方案比较中应重视的问题1价格对联合单元接线，电站主变高压侧配电装置若采用5⑴kvgls，则该gis断路器间隔的价格往往是sf6发电机断路器的25~3倍左右明显地不如选用发电机断路器合算；如果主变高压侧设备选用500 kv常规敞开式sf6设备，则其价格又将比sf6发电机断路器低一些，尚需综合比较其他因素。
32机械寿命和故障率水电站多因调峰、调频而开停机频繁，一年可达700~1000次。高压侧断路器的机械寿命较短，无故障操作次数为3000~5000次，无故障持续运行年限较短，仅为4~7a；若考虑为避免高压侧接线开环运行而增加1倍的开断次数，则其无故障持续运行年限将减为3~4a.而发电机断路器是专为机组频繁操作设计制造的，其机械寿命较长，无故障操作次数可达5000~10000次。因此，对主变高压侧为3/2、4/3断路器接线或多角形等环形接线的水电站，应充分考虑到高压侧断路器操作次数的加倍和因其机械寿命较短而对其故障率增大、故障维修时间和停电损失费增加的影响。
33电站经济性的动态评估发电机断路器方案虽初期投资较大，但可以提高电站的可利用率和供电可靠性，减少停机时间，增加发电效益；减轻设备故障破坏程度，缩短其平均维修时间，提高设备的可靠性和电站的回报率；易于远方操作、维护方便，节省间接费用等。因此，在进行方案的技术经济比较时，宜全面分析计算主接线可靠性、事故停电损失费、维护检修费、年运行费用等。应重视进行电站经济性的动态评估，不应单纯地比较各方案设备的静态投资。
国家计委通知重新测算上网电价国家计委发布的：〈国家计委关于规范电价管理有关问题的通知中指出，我国电价改革的目标是在深化电力体制改革的基础上，进一步实行厂网分开，竞价上网。在竞价上网的改革实施前，为约束电力成本上升，降低电价，决定对核定上网电价的具体办法作适当调整。核定上网电价有关主要事项是：①按发电项目经营期核定平均上网电价。发电项目的经营期，火电按20年。水电按30年计算。②按先进企业的社会平均成本核定上网电价。③外商直接投资的发电企业，原则上按以上办法核定电价。④建立合理的电网输配电价机制。电网输配电价格应按照合理补偿成本费用。合理确定收益，依法计入个人税金的原则核定。⑤严格控制老电厂因改制和向境内外企业出售产权而提高电价。通知要求，各地要按以上规定以及市场煤炭价格和银行贷款利率变化的情况重新测算各发电项目的电价。


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