水電站發電機設置GCB有關問題的分析

饒 伯 軒， 朱 慧

(國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 雅安 625304)

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水電站發電機設置GCB有關問題的分析

饒 伯 軒， 朱 慧

(國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 雅安 625304)

隨著社會主義經濟的不斷發展，我國逐漸加大了對水利工程這一基礎設施建設的投入力度，在此過程中，水電站系統承擔著調峰、調頻以及事故備用的職責，如果設置GCB這一發電機出口斷路器，以此來規避誤操作問題的發生，保證廠用電系統的靈活可靠運行，并減少設備維修量。從長遠角度看，雖然前期投資較大，但是從后期運行效益上看，設置HEC8型號的SF6斷路器，能夠使電網的安全可靠運行并提高水電站的綜合效益得到保障，還是值得的。

水電站；發電機；GCB設置；可靠性分析

1 引 言

水電站發電機裝置是否能夠實現安全可靠運行，直接關系到了電網運行的可靠性與效益，因此，針對瀑布溝水電站電機設備是否需要設置GCB(即發電機出口斷路器系統)進行分析。若要進行GCB的設置，當前可選擇的范圍很有限，只能夠使用HEC8型SF6斷路器，或是PKG2C型斷路器，而這兩種型號的GCB的報價相對較高，在該水電站中，是否可以像三峽水電站一樣不設置GCB，或需要設置GCB而要選擇何種GCB型號？

1 技術分析

1.1 水電站的安全可靠運行與GCB的設置

如果在發電機的出口不設置GCB，在總共有六臺發電機的水電站中，平均每天停機的次數達到19次，這就意味著操作人員要面對極大的工作壓力。同時，因人工操作的次數多，不可避免就會發生操作失誤的問題，直接影響到水電站的安全可靠運行。據相關研究資料顯示，在電力行業中，誤操作所引發的責任事故占據了一半。在這種情況下，將GCB設置在發電機出口的位置，對于操作人員而言，就不需要在GIS上反復進行開合環的操作，同時也不需要對廠用電進行頻繁操作。通過GCB的運用，操作次數大大降低，平均每天大概在7次左右，這就大大降低了因誤操作而引發的事故量，為電網的安全可靠運行提供了保障。

1.2 變壓器與發電機的保護

在發生外部短路故障時，如果不能及時將故障點進行切斷，相應導致跳閘反應速度慢，就會直接損害到變壓器設備。同時，在第一次故障后，雖然很多時候變壓器能夠順利運行，但多次事故的累積，將會使變壓器內部構件受損，使變壓器在運行的過程中存在較大的故障隱患。若在水電站發電機出口不安裝GCB，發生故障的過程中其發熱將持續近7秒左右，給發電機帶來嚴重的損壞。因此，為了對主變壓器與發電機進行保護，需要在發電機的出口位置設置GCB，以確保對故障電流的及時切斷。

1.3 GCB的適用性

以HEC8型GCB為例，在三項機械聯動下和三項分合閘操作中，其不同期的時間短，因而不同期的可行性較小。GCB本身的絕緣程度較高，對電流的切斷能力較強，因此，在同期點上，能為實現安全可靠操作奠定基礎。現有GIS斷路器，因其為單項操作機，在同期操作下，出現相間不同期的可能性較大，會給發電機的安全可靠運行埋下隱患。

1.4 提高保護的選擇性

在發電機出口設置GCB，一旦發電機出現運行故障問題，就會立即進行自動切斷處理，此種情況下，廠用電系統的控制保護接線因此而被簡化；且在切離故障點的過程中，實現對各項設備的獨立保護。

2 PKG2C與HEC8型號GCB的對比

PKG2C型號的GCB，是在開關共同應用一至兩套壓縮空氣系統中，確保短路器的正常運行，其長度達到了450 m。因此，管道閥門的設置多而復雜，導致壓力高、漏點多，也就促使故障發生的幾率增大。在實際運行的過程中，需要按照要求每五年進行一次常規大修，在日常運行中還需要小修。在實際使用中以葛洲壩為例，雖然在投入使用后的總體運行情況良好，但也存在著一定的不足，即產品設備體積較大，還會產生較大的噪聲，相應使維護工作量增大。

HEC8型號的SF6斷路器，GCB以SF6作為滅弧介質，在連通三相后，形成獨立的氣系統，并集中呈現出了彈簧儲能和液壓結構的優勢特點，且借助碟形彈簧實現了儲能，穩定可靠，能夠有效避免溫度的影響，能夠為確保電廠的安全可靠運行奠定基礎。一般而言，HEC8型號GCB，在運行15年以上，空載操作在10 000次以上，開斷額定電流600次以上，開斷額定短路電路5次以上，就需要進行大修，但一般不需要進行小修維護，通常在運行四五年后，要進行補氣、補油，并對電機碳刷進行更換。

從中不難看出，兩種型號的GCB對比而言，HEC8型的GCB表現出了較高的優勢性能，因此，這就成了該水電站的首選，能夠在適應當前水電站運行管理模式的基礎上，降低維護工作量并確保水電站的安全可靠運行。

3 廠用電可靠性分析

瀑布溝水電站在實際運行的過程中，顯示現開停機頻繁的特點，并且在低谷段中出現全廠全停的工況現象，因此，這就意味著對外來廠用電的依賴度較大。而在發電機出口處不設置GCB，就需要以外來備用電源來滿足實際用電之需。同時，當廠用電全部消失時，相應事故備用機組也就無法進行啟動使用，也就直接影響到了電網的安全運行。為了避免這一問題的發生，需要在水電站發電機機組出口位置上，合理設置GCB。

4 結 語

隨著社會主義經濟的不斷發展，我國逐漸加大了對水利工程這一基礎設施建設的投入力度，在此過程中，水電站系統承擔著調峰、調頻以及事故備用的職責，如果設置GCB這一發電機出口斷路器，以此來規避誤操作問題的發生，保證廠用電系統的靈活可靠運行，并減少設備維修量。從長遠角度看，雖然前期投資較大，但是從后期運行效益上看，設置HEC8型號的SF6斷路器，能夠使電網的安全可靠運行并提高水電站的綜合效益得到保障，還是值得的。

[1] 鄒科,郭志斌.龍灘水電站發電機設置GCB有關問題的分析[J].水電自動化與大壩監測,2011,02:55-58.

[2] 徐宴珍.發電機斷路器(GCB)在三峽右岸電站的應用分析[J].水電站機電技術,2014,06:30-31.

[3] 黃成山.200MW發電機出口加裝GCB可行性探討[J].勝利油田職工大學學報,2012,05:75-78.

[4] 楊興華,徐波,劉文林.柘溪水電廠擴建工程發電機出口設置GCB優越性探討[J].湖南電力,2013,06:56-59.

饒伯軒(1989-) ，男，四川廣元人，助理工程師，從事水電站電氣設備的運行維護；

朱 慧(1991-)，女，四川自貢人，從事水電站電氣設備的運行維護.

(責任編輯：卓政昌)

2016-11-04

[TM622]；TM312；TM561

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1001-2184(2016)06-0130-02