机组安装发电机出口断路器GCB

发电机出口断路器在300MW级火力发电厂中的应用摘要：如何简化电厂的运行，将机组利用率和系统的稳定性与安全性提高，是最近几年来基于我国电厂向大功率机组发展的一个主要内容，GCB的应用是将此类问题解决的一种方式。

当前国内厂家无法生产与600MW大容量机组相匹配的GCB，只有ABB、ALSTHOM等国外有名的大公司才能生产GCB。

鉴于不断发展的电力设备制造技术，不管国内还是国外的电厂使用的灭弧介质GCB中的气体为SF6，结构更加细致，发生故障的几率更低。

在此基础上，重点讨论了300MW火电厂发电机出口断路器的应用。

关键词：发电机出口断路器；300MW级火力发电厂；应用1、发电机出口断路器GCB的作用（1）简化机组启动、停止时的运行，使供电运行方式更加灵活。

当发电机正常启动或停止或发电机组拆卸发时的电机故障，不需要切换供电，可缩短发电机组的启动时间，降低误操作的概率，从而降低运营商的工作负载和创造条件，用于快速处理事故。

（2）机组正常停机或出现故障时，由主变压器倒送供电，不需开关机组电源，可降低对机组供电电机的触电和机械撞击。

（3）杜绝或降低高压断路器非全相运行对发电机造成的危害（4）测试调试方便。

在调试阶段，由于热保护误操作，主变压器高压侧断路器机组经常跳闸，导致供电系统频繁开关。

GCB不仅可以解决上述问题，还可以利用GCB的短路隔离开关，很方便的进行发电机的短路测试。

2、装设GCB的经济性分析当前，设置大容量机组启动（备用）电源的原则也在存在变化。

GCB价格接近时启动/备用变压器（以下简称开始变压器）和高、低压侧开关等其他设备时，它可能被认为是不设置专用变压器，而由主变通过高厂变提供起动电源的方案，把初投资降低至最低。

即使建立了储备变量，仍然考虑了GCB的投资。

在增加发电厂可用性的同时，也具备乐观的经济效益。

大唐清源2x300mw火电厂前期讨论的三种布线方案技术经济比较如下：2.1技术方案方案1：本方案为常规双母线连接，启动/备用变压器容量与高厂变压器相同。

262电厂 GCB 装设 优越性电厂装设发电机出口断路器优越性分析266100 山东电力建设第三工程公司 山东青岛-李冰摘要： 目前我国电厂正逐步装设发电机出口断路器（GCB），安装在发电机出口的低电压、大电流断路器，其作用可谓举足轻重。

文章介绍了GCB 在我国的使用和发展状况，分析了发电机出口设置断路器在提高系统的安全性、简化运行方式、方便调试维护等反面的优越性。

1.GCB 的使用状况过去发电机出口断路器（以下简称GCB）主要在水电工程和核电工程被广泛采用，近年来随着我国电力系统大电网、大机组、超高压的发展，简化电厂的运行操作，提高机组的可用率以及提高系统安全性和稳定性等问题越来越被得到重视，而GCB 优越的特性完全可以满足这些要求。

随着电力设备制造技术的发展，20世纪80年代ABB 等公司推出以SF6气体为灭弧介质的GCB，它运用SF6自灭弧原理，当动触头分开时产生电弧来加热SF6气体，使其膨胀形成熄弧所需气体，同时电流流过固定触头内的线圈产生磁场，引起电弧旋转分离，保证荷载触头与灭弧触头正常工作。

SF6型GCB 目前在国内外电厂有大量的使用，它额定电流可达24000 A，开断能力160 kA，而且结构紧凑，故障率更低（＜0.3％），还可以集成CT、PT、接地开关等设备，成为多功能的组合电器。

2.装设GCB 的优越性分析安装在发电机出口的低电压、大电流断路器，其作用可谓举足轻重。

以前由于发电机巨大的额定电流和短路电流以及开断电流的直流分量大，使得GCB 制造困难，造价也甚高。

考虑技术和经济因素，除小容量机组的发电机出口设置少油断路器外（单机容量200 MW 以下），一般大机组（单机容量200 MW 及以上）大都采用发电机—变压器组单元接线，尽量使用离相封闭母线不装出口断路器和隔离开关。

近年来，随着GCB 制造质量和技术的进步，价格不断降低，而如何提高系统的安全稳定性将越来越得到重视。

2.1 提高系统安全性和稳定性200 MW 及以上的机组采用的发电机与变压器组的单元接线方式的优点在于省去了GCB，同时也省去了相应的继电保护。

82第45卷 第07期2022年07月Vol.45 No.07Jul.2022水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言发电机出口断路器操作机构及隔离开关一般采用三相联动机构,普遍认为三相联动机构不会发生非全相合闸状况，但随着操作次数的增多、机械结构磨损甚至设计上的缺陷，发电机出口开关或隔离开关都可能发生非全相合闸现象，现在GCB非全相故障案例越来越多。

因三相联动机构不存在分相辅助接点，无法通过断路器辅助接点实现非全相保护。

目前已投入的GCB非全相保护，一般利用GCB断线故障导致发电机机端基波零序电压与主变低压侧基波零序电压量的故障特征，或者两侧相电压差的故障特征，采用断口两侧电压相量差构成GCB非全相保护原理，保护判据不依赖电流量，可检测机组并网初期和解列时的GCB非全相故障。

因保护原理只判断电压量,其可靠性及定值整定都存在困难,所以目前大部分电站并未将GCB非全相保护投跳闸,不能起到快速隔离故障开关的效果。

本文对GCB非全相合闸后的故障特征和电气量等进行综合理论分析,并结合一些故障案例，提出了一种新型的GCB非全相保护原理,有完善的防误动措施,具有较高的灵敏度和可靠性,实现了GCB开关的非全相保护。

1 目前GCB非全相保护原理及其缺点目前的GCB非全相保护主要采用基于端口两侧电压差的原理,当发电机机端断路器发生单相或两相断相故障时，故障相断口两侧会产生电压相量差值，该相量差值与发电机侧电动势、系统侧电动势和序网阻抗大小有关，且当序网阻抗大小不变时，故障相电压相量差值会随着断口两侧电动势相量差增大而逐渐增大，即随着负荷电流增大而增大，而非故障相电压相量差值为零。

结合GCB非全相故障过程，分析其动作逻辑，目前的GCB非全相保护有如下缺点:（1）保护投退采用GCB辅助接点变位作为条件，存在辅助接点不可靠的问题。

文章编号:1004-289X(2008)02-0004-02发电机出口断路器(GCB)应用的探讨顾延辉,刘大勇(武汉凯迪电力工程有限公司,湖北武汉430223)摘要:近年来,在电力工程设计中对于发电机出口断路器的安装存在很多争议,是否需要安装发电机出口断路器,各方都有不同的意见,对发电机出口断路器应用的一些问题作以初步探讨。

关键词:发电机;发电机出口路器(GCB)中图分类号:TM561文献标识码:BD iscussion on Generator C ircuit Breaker App licati onGU Yan-hu i,LIU D a-yong(W uhan K aidi Pow er Eng i n eering Li m ited Co mpany,W uhan430223,Ch ina)Abstract:In recent years,there ism uch contr oversy about t h e generator circuit breaker i n stall m en t i n po w er eng i n eer-i n g desi g n.They have different suggestions abou twhether the generato r c ircu it breaker is m ounted.So m e pr oble m s about t h e generator circuit breaker app lication are discussed i n the paper.K ey words:generator;generator c ircu it breaker1引言关于发电机组出口是否装设断路器(GCB),通常会依据5火力发电厂设计技术规程6中的相关规定进行设计。

5火力发电厂设计技术规程62000版中的相关规定也表明,一般情况下发电机出口是不宜或不应加装出口断路器的,只有当技术经济合理或机组主接线设计为扩大单元或两组发电机双绕组变压器作联合单元连接等情况时才会加装出口断路器。

发电机出口断路器（GCB）方案论证【摘要】由于燃气电厂在系统中调峰的作用，装设GCB的技术优势更加突出。

本文以实际工程为例，结合技术和经济比较，进行主接线方案论证。

【关键词】燃气电厂；主接线；GCB1 工程概况某工程建设2×400MW级（F级改进型）燃气热电冷联产机组，机岛采用按东方电气股份有限公司的M701F4型燃气轮机，余热锅炉采用东方日立锅炉有限公司的三压、再热、自然循环、无补燃、卧式余热锅炉。

工程按“一拖一”多轴布置机组，每套“一拖一”机组包括1台燃气轮机发电机组和1台蒸汽轮发电机组。

燃气轮机发电机为全氢冷冷却发电机，额定输出336.6MW，出口电压16kV，额定功率因素0.85；蒸汽轮机发电机为空冷发电机，额定输出150MW，出口电压15.75kV，额定功率因素0.85。

电厂以220kV一级电压接入系统，出线2回，接入220kV变电站，新建线路截面按2×630mm2考虑，电厂至变电站新建线路约为2×13km。

2 方案论证2.1 燃机发电机出口燃机发电机引出线到主变低压侧、厂高变高压侧均采用全链式离相封闭母线。

发电机与主变压器之间装设断路器和隔离开关，厂用分支不装设断路器和隔离开关，在汽机主封母上T接励磁分支封母至励磁变压器和发电机出口电压互感器及避雷器柜。

电厂的运行主要分三个阶段：1）调试和维护；2）同期和正常运行；3）非正常运行。

下表就燃机发电机出口GCB在电厂的运行、维护的作用以表的形式做一下分析。

通过以上的分析，表明装设了GCB，在机组正常起停时，及在发电机、汽机、燃机发生故障引起跳机时，不需要进行厂用电源的切换操作，提高了厂用电的可靠性。

装设GCB除了减少厂用电切换操作外，还有以下优越性：1）主变或高厂变内部故障时，迅速跳开发电机侧断路器和高压侧断路器，切断供电电源，对保护主变和高压厂变有利。

如果不装设GCB，由于发电机励磁电流的衰减要经过一定的时间，只切开高压系统供电电源，发电机仍继续向故障点供电，从而扩大了主变或厂高变的损坏程度，国内外已有报道该种故障引致严重损坏主变压器的事例；2）采用了GCB，不仅实现了发电机，变压器有选择的保护跳闸，简化了保护接线，而且多数保护无需动作高压断路器，从而避免了厂用电源的失去，这对于一些瞬时性故障特别是来自于锅炉、汽机的热工误发信号的排除，尽快恢复机组的运行和避免因误操作而导致损失非常有益。

发电机出口断路器应用好处1保护发电机在发电机出口发生非对称短路或承受不平衡负荷时，GCB可以迅速切除故障，防止发电机遭受损坏。

发电机带不平衡负荷运行、外部或内部发生非对称短路时，转子本体表面将感应出两倍工频涡流，在转子中引起附加发热。

同时，两倍工频的交变电磁转矩使机组产生倍频振动，引起金属疲劳和机械损伤。

2保护主变和高压厂用变采用GCB后，不论是发生操作故障或系统振荡时，还是发电机、变压器内部发生故障时，都可以提高其保护功能的选择性，从而提高机组安全运行的可靠性。

在发生操作故障或系统振荡时，只需要能迅速断开GCB即可，而不用切换厂用电源。

故障消失后，发电机与电网之间可以通过GCB快速恢复连接并网，避免了由于厂用电源的切换故障造成全厂停电事故。

当发电机内部发生故障时，可以在不切换厂用电源的情况下，切除有故障的发电机，保证了发电机有选择地进行保护跳闸，简化了保护方式的接线，而且机组内部的故障不需要动作于高压断路器，从而避免了厂用电源的切换，这对于消除一些瞬时性故障，特别是来自于锅炉、汽机的热工误发信号，尽快恢复机组运行和避免误操作而导致的事故是非常有利的。

对故障发生率比较高的变压器内部故障和变压器接地故障，GCB开断时间相对发电机灭磁的时间（数秒）要快得多，大大减小了故障电流对变压器的危害程度，有利于缩短维修时间，减少直接和间接经济损失，可提高电厂可用率0.7%~1%。

3可省去启备变，简化厂用电源切换操作程序安装GCB后，机组启停电源可经过主变倒送至厂用变，可省去启备变，机组起停机或故障只需跳开GCB而不需跳高压系统断路器，减少了在没有GCB时厂用电源切换的操作程序，降低了运行难度，提高了系统的可靠性。

4提高机组保护的选择性当发电机发生内部故障时，GCB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。

发电机出口断路器的应用摘要：文章对发电机和变压器之间安装的出口断路器的主要作用进行详细介绍，并对发电机出口断路器在电厂中应用所起到的投资经济性进行分析，以供参考。

关键词：发电机；出口断路器；GCB方案1引言在我国电力工业快速发展的过程中，发电机和变压器之间进行出口断路器的加装，主要作用就是对运行操作程序进行简化，并且对二者运行中的故障范围进行控制，便于运行过程中对其进行调试和维护，对提高发电机以及变压器的运行安全具有重要作用。

但是我国前期的发电企业中很少进行出口断路器的安装，这主要是由于早期的出口断路器体积较大、噪音较高、使用寿命短、运行可靠性低、价格高等缺点，而在目前出口断路器的发展过程中，对上述问题进行有效的改善，而且在大型的发电企业中开始采用GCB方案来进行出口断路器的运行，在发挥其作用的同时，提高其应用的经济性和安全性。

2发电机断路器的主要作用2.1对发电企业用电切换和操作程序进行简化针对我国目前设有专用的启动或备用变压器的发电厂来说，在进行机组的启停以及对变压器进行故障检修等操作时都需要进行厂用电源的切换操作。

对于机组的启停操作来说，如果不进行断路器的设置，就需要进行厂用工作变压器与启动/备用变压器之间进行关联切换，但是由于二者具有不同的系统电源和阻抗值，这就会导致二者的低压侧母线之间存在初始相位差的问题，所以在上述切换过程中就会在二者的变压器之间产生环流问题，严重时环流比较大会对变压器造成损害并缩短其使用寿命，影响其安全运行。

同样在发电厂运行中出现事故进行检修时，也容易由于常用工作母线电压与启动/备用母线电压之间存在较大的相位差而造成设备损害问题，或者会由于频繁的电源切换而缩短设备的使用寿命并影响其安全运行。

而使用发电机断路器之后，在机组启停过程中，启停电源是通过主变压器倒送电至厂用工作变压器获得，因此在机组启停的过程中无需厂用电源的切换，而只有在此过程中出现了变压器故障时才进行电源切换。