GCB发电机出口断路器

发电机出口断路器在300MW级火力发电厂中的应用摘要：本文详细介绍了发电机出口断路器（以下简称gcb）的特点，并分析了其在实际工程中应用的意义。

在大唐清苑2×300mw热电厂（目前已发电）的前期工作中通过技术经济的详细比较，采用了设置gcb的主接线方案，实现了简化主接线方式和简化电厂运行操作的目的。

关键词：发电机出口断路器；gcb；保护中图分类号：tm561 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）16-0034-030 引言如何简化电厂的运行操作，提高机组的可利用率以及提高系统安全性和稳定性是近年来随着我国发电厂向大机组方向发展产生的重要课题。

采用gcb是尝试解决此类问题的途径之一。

目前国内制造商无能力生产与600mw等级大容量机组配套的gcb，国外也仅有abb、alsthom等几家知名大公司有能力生产。

随着电力设备制造技术的发展，现在国内外电厂使用的sf6气体为灭弧介质的gcb，结构更紧凑，故障率更低，还可以集成ct、pt、接地开关等设备，成为多功能组合电器。

如图1所示。

关于300mw及以下的单元制连接的火电机组是否可以采用gcb方案的问题，在1999年10月上海召开的专题研讨会上经过一番激烈的争论后，规定有所松动，建议“300mw及以下，主变压器高压侧电压为220kv以下（三绕组变压器例外）的火电机组原则上不采用gcb设计方案，但如果投资方有资金，通过技术、经济比较后认为有必要，也可以采用gcb方案。

”但以上内容没有正式列入“大火规”[1]。

随着gcb制造质量的提高，技术的进步和价格的不断降低，如何合理地提高系统的安全稳定性越来越得到重视。

下面对300mw发电机出口设置断路器并取消起备变的可行性进行研究分析。

1 装设gcb的技术分析1.1 gcb对系统的作用在我国，300mw级发电机组通常采用发变组单元接线方式。

该接线方式中，主变高压侧断路器的可靠运行是发电机、变压器及系统能稳定运行的重要前提条件。

Generator Circuit Breakers 发电机断路器Speaker Name 姓名：刘迎宾 GCB 中国区业务经理2012年7月GRIDMenu目录1简介 CBWatch-2 选购件8 9为什么要使用发电机断路器 报警信号器2 3产品系列 改装特征10 11冷却系统 抽水蓄能4 5全弹簧操作机构 拟采用的参数12 13灭弧室原理 图片库/参考6 7联锁Generator Circuit Breakers Presentation14发电机断路器介绍结论21. Introduction简介Generator Circuit Breakers Presentation发电机断路器介绍3GCB at a glance发电机断路器简介Activities用途• Generator Circuit Breakers (GCB): Mechanical devices with principle operation is to carry generatorload current and to provide a means for interruption of high short-circuit current from the generator side as well as from the power system side.发电机断路器 （GCB）：一种机械装置，主要用于 输出发电机电流，和从发电机侧和电力系统侧开断短路电流。

Key numbers关键数字• Manufacturer site: 制造场地： 1 • Number of employees: 员工人数： 100 • Since when we manufacture Generator Circuit Breakers: 我们开始制造发电机断路器： 1972 • Number of products already delivered and in service: 已交付且正在使用的产品数量： 2200台 • More than 5 M€ are invested yearly for R&D 每年的研发投入经费为500万欧元Generator Circuit Breakers Presentation发电机断路器介绍4GCB at a glance发电机断路器简介• ALSTOM Grid has been manufacturing Generator Circuit Breakers since 1972 for Power Plants up to 1,500 MW.自1972年起， ALSTOM Grid一直为供电容量高达1,500MW的 发电厂制造发电机断路器。

发电机出口断路器优化设计赵海博发表时间：2018-05-18T09:21:57.153Z 来源：《基层建设》2018年第2期作者：赵海博[导读] 摘要：本文分析研究了大唐锡林浩特电厂2×660MW煤电一体化工程是否装设发电机出口断路器（下称GCB）、外部电网引接启动/备用电源的情况，经过技术经济比较，在采用启备电源、装设GCB后发电机组在正常起、停、与电网解列和并列时操作方便，主变、高厂变以及发电机内部故障时能够快速切除故障点等。

内蒙古大唐国际锡林浩特发电有限责任公司内蒙古锡林浩特市 026000摘要：本文分析研究了大唐锡林浩特电厂2×660MW煤电一体化工程是否装设发电机出口断路器（下称GCB）、外部电网引接启动/备用电源的情况，经过技术经济比较，在采用启备电源、装设GCB后发电机组在正常起、停、与电网解列和并列时操作方便，主变、高厂变以及发电机内部故障时能够快速切除故障点等。

关键词：GCB 启动/备用电源相角差1 前言我国早期发电厂在发电机与变压器之间不装设GCB。

近年来，随着GCB的技术水平不断提高，GCB体积越来越小，噪声减低，而额定电流和开断电流却越来越大，并且GCB的机械寿命也在延长，其配置和保护性能更趋近完善，可靠性也大大提高，价格却在不断降低，装设GCB的优势充分显示出来。

国内外GCB的发展和应用十分迅速，大型电厂在资金条件允许时开始采用GCB方案，以提高发电机和厂用电运行的可靠性。

另外，由于启动/备用变压器（下称启备变）的电费支出影响到电厂的经济利益，也促使新建或部分老厂考虑采用GCB方案（包括600 MW以下机组）以减少额外支出，提高运行经济性。

2 工程概况2.1 概述内蒙古大唐锡林浩特电厂2×660MW新建工程，是通过锡盟-山东1000kV交流特高压外送电配套的7个火电项目之一。

2.2 电气主接线本期工程机组直接一次升压接入厂内1000kV配电装置。

普通真空断路器与发电机用真空断路器的区别1、额定电流大2、额定断路电流大3、短路电流非周期性分量大4、瞬态恢复电压上升速率大5、存在失步开断问题GCB（发电机保护用断路器）是发电机出口专用断路器，完全是针对发电机出口回路的特殊技术要求而产生。

与普通配电型断路器相比，具有极强的开断短路电流直流分量的能力和失步开断的能力，极高的机械和电气操作寿命，其三相联动操作机构能提供安全的同步操作，应用GCB还可以减小升压变压器的故障平均恢复时间和发电机的故障平均恢复时间，使电厂的可利用率增加，从而提高电厂的效益，尤其是GCB开断发电机出口延迟过零短路电流的能力，是普通配电型断路器所不具备的.每一种交流断路器的开断都需要有一个电流过零点，电弧会在电流过零点自动地分开。

在某些条件下，来自发电机的短路电流可能具有100ms或更长的延时电流零点。

在发电机空载状态下，如果短路发生在电压最低状态，那么就会出现具有直流分量的非对称短路电流。

尤其是在故障前，当发电机在欠砺磁状态下且具有超前功率因数时出现最高非对称值。

在此条件下，短路电流的直流分量将高于对称分量，并一直保持到延时电流零点。

短路电流的交流分量和直流分量的衰减规律不同，交流分量随着发电机短路次暂态和暂态时间常数按指数递减，直流分量随着短路时间常数按指数规律衰减。

根据发电机不同尺寸和设计结构，这些时间常数值变化很大，当短路电流的交流分量比直流分量衰减得快时，在某段时间内就产生了延时电流零点。

小容量发电机因电感与电阻的比值小，短路时间常数小，直流分量衰减很快，短路一般经数十毫秒，即通过零点，灭弧较易。

而35MW 发电机短路时间常数较大，超过150ms，直流分量衰减慢，短路电流有经数百毫秒也不通过零点的情况。

若发电机出口选用常规配电断路器，断路器动作切断短路故障时会产生异常过电压，灭弧不易。

而需选用GCB，利用断路器触头分离产生很高的电弧电压，来增大与Ra相串联的电弧电阻，使短路电流直流分量快速衰减，从而强迫过零。

关于一起发电机出口断路器辅助触点连杆机械故障的原因分析摘要：随着火电厂发电机单机容量的不断增大以及短路电流的迅速提高，对于大机组的安全、可靠运行的要求也越来越高，为了简化电厂的运行操作，提高机组的可用率，提高故障分辨能力，可将故障消除时间缩到最小，提高发电机、主变、高厂变的保护水平，越来越多的火电机组采用发电机出口断路器（GCB）。

某厂#1机组（600MW）汽轮发电机出口断路器合闸后机组并网后，就地机械指示和DCS显示均在断开位置。

本文对此故障处理进行总结，并对故障原因进行分析、探讨，提出相关反措，对相关进口设备的管理与维护有借鉴意义。

关键词：发电机出口断路器机械故障原因分析反措根据相关统计，全世界有超过50％的核电厂和超过10％的火电厂装设了GCB。

而根据ABB公司的介绍，最近几年单机容量在600MW以上的新建电厂装设GCB的超过70％，没有装设断路器的不到30％。

目前，大型火力发电燃煤机组使用的发电机出口断路器均为整机进口设备。

因此，对设备运行、维护管理等方面的认识、了解、掌握提到了更高层面的要求。

下面就某厂发生的一起设备异常事件进行原因分析，找出设备管理上的不足，提出相关反措。

一、设备简介某厂#1机组（600MW）发电机出口断路器为阿海珐（法国）生产的FKG1X-V 型，并于2006年4月投产运行，其主要参数如下：额定电压：20K V；额定电流：21K A（环境45℃）；额定对称开断电流：120KA；非对称开断峰值电流：334KA；图1 发电机出口断路器一次系统图二、故障情况1．故障前1日：14：18 省调令机组顶第二日早高峰，23：06锅炉点火，参数具备后，汽机开始冲车暖机，在定速3000rpm稳定后，机组准备并网。

2．故障当日：04：29进行发电机并网前检查，测量转子绝缘正常，发电机一次系统、发变组保护装置正常。

发电机出口隔离刀闸已合入，励磁系统启励，出口电压20kV，空载励磁电压126V、励磁电流1397A。

我厂发电机出口断路器（GCB）为ABB公司专利技术生产的HECS-100L型开关，额定工作电压25.3KV、额定运行电流13KA、额定开断短路电流100KA、额定SF6气体压力0.60Mpa，内含三相联动开关01、三相联动隔离刀闸016、主变侧三相联动接地刀闸019、发电机出口侧三相联动接地刀闸018。

接地刀闸019靠主变侧每相依次装设：两组主变低压侧PT、一组避雷器、一组电容器、两组CT；接地刀闸018靠发电机侧每相装设：一组电容器、三组CT。

ABB公司生产的GCB整装式结构，可靠性较高，整个设备结构比较简单紧凑，我们学习关注的重点也主要是GCB的原理和功用上。

一、一次部分：1、GCB主视图，从上到下依次为二次接线及控制柜，就地操作面板，断路器液压弹簧操作结构。

2、GCB内部结构，从发电机至主变侧依次布置接地刀闸、断路器、隔离刀闸、接地刀闸及PT、避雷器、均压电容（辅助熄弧作用），CT等部分附属设备。

3、断路器为三相联动机构，由液压弹簧驱动，液压弹簧操作机构外部图及内部结构图：下图为断路器内部部分二次设备。

左图：断路器行程开关机构，上方蓝色部分为行程位置节点；右图：断路器分合闸线圈，YM1为合闸线圈，YM2/YM3为跳闸线圈Ⅰ/Ⅱ，白色柱体为液压油位观测窗，正常保持0-1/2的油位。

4、SF6气体压力表，在固定端靠发电机侧，用于巡检时监视气压。

右侧螺丝扣为充气口。

三相断路器灭弧室互为相通，通过一根铜管相连。

正常时，SF6压力为0.60MPa，图中环形色带依次代表不同意义：黑色：运输压力，指设备运输过程中内部需保证的气压。

红色：气压闭锁范围，气压到此区间时，闭锁断路器分合闸操作。

黄色：气压到此区间时，为气压临界区间，发气体密度低报警。

绿色：断路器正常可操作范围。

绿带上部黑色标记点：此点为GCB内额定充气密度值。

5、隔离刀闸、接地刀闸操作机构为三相联动机构，由电动机驱动，控制头设备靠凝汽器侧，连杆在断路器壳体下部。

大容量发电机组出口断路器的安全和经济性分析作者：薛自光来源：《科学与财富》2014年第09期摘要：本文介绍了ABB生产的600MW机组出口断路器参数与特性以及最新发展方向，GCB在国内使用状况，并从安全性和经济性两方面对600 MW机组常用两种电气接线方案进行比较，认为发电机出口设置断路器不仅能提高系统的安全性，也大幅度提高电厂运行的安全性、简化运行方式、减少运行人员操作量、方便调试和维护，大幅提高工作效率并产生明显的经济效益。

关键词：GCB；安全性；可靠性；工作效率；经济效益引述：关于大型发电机组是否装设出口断路器（GCB）的问题，[1]根据1998年修订后的“大火规”，近年来在600 MW火电机组工程设计中，业主在资金条件允许时可考虑采用GCB 方案，以提高发电机和厂用电运行的安全性和可靠性。

同时电网公司为了减少启停机组时的涉网操作，降低机组解并列时对电网安全运行方式的影响，也要求设计院向电厂推荐使用GCB。

但有很多内地发电企业还停留在原有的技术规定和思想意识上，以安全、维护、运输、和经济等等为借口不装设出口GCB。

本文主要从安全、维护和经济性方面进行分析“发电机出口装设GCB的优势”。

一、GCB的使用和发展状况美国、德国、日本等西方发达国家在电厂设计中，其大容量发电机出口均考虑装设GCB。

[2]GCB型式主要有少油型、空气型、SF6气体型和真空型，其中大容量的多采用SF6气体型和真空型。

[3]SF6气体型GCB以20世纪80年代ABB等公司推出以SF6气体为灭弧介质的HR与HECS型为代表，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（目前国外GCB的技术发展十分迅速，各大电器公司竞相开发新技术，GCB的体积越来越小，额定电流和开断电流越来越大，机械寿命高达20000次以上或20年免维护，随着研发能力及制造技术的提高，GCB配置保护将更趋完善，可靠性更高故障率更低，价格会更便宜。

浅析发电机出口开关的结构与应用摘要:我国的发电厂在发电机和变压器之间大多数没有安装机组出口开关。

近年来,随着机组出口开关技术的进步,机组出口开关体积减小,噪音减小,同时额定电流和断路电流增大,机组出口开关的机械使用寿命得到了延长,结构和保护功能得到了进一步的改善,可靠性得到了极大的改善,但成本也随之下降,安装输出机组出口开关的优点得到了充分的体现。

欧美等发达国家在各种大型发电厂的设计中，都会考虑使用 GCB技术，各公司都争先恐后地研发创新技术，使得生产与应用技术发展得很快，运行稳定、安全。

近年来,国内、外发电机机组出口开关的开发与应用非常迅速,各大电厂在经济状况允许的情况下,均开始考虑采用 GCB技术,以提高机组及厂用电的可靠性。

尽管在发电机出口处安装了断路器，可以增加机组的安全可靠度，但是由于电站的投资效益，目前国内大多数的机组都不太使用这种方法。

这主要是由于我国发电机出口断路器的国产化能力比较弱，国内 GCB的生产能力和技术都比较落后，为了确保机组的安全、可靠，多数投资商都会从国外引进设备，加大投入，从而大大提高了电站的投资。

关键词:机组出口开关(GCB)、结构、性能、应用电力在当今社会中的作用日益突出。

它的应用范围也比较大，所以在工业、农业、交通、交通等领域越来越受到重视，新兴产业的发展也离不开电力。

所以，现在的社会，电力系统的作用就像人类生活中的心脏那样，起着同样重要的作用。

电力系统的可靠性是影响电网运行的一个重要因素，提高电网的供电可靠性是改善电网运行的一个重要方面。

此外，增加可靠性还能带来潜在的经济利益。

目前，在电力工程设计中，关于发电机出口开关的设置一直存在着较大的争论，关于应不应该设置出口开关，各方观点不一。

然而，近年来，随着电站技术与经济性的对比，除规范要求安装 GCB的要求之外，越来越多的电厂开始考虑安装 GCB。

由于投资商对电站的可靠性和投资理念的改变，经过严格的技术和经济对比，该方案在电站的设计中得到了广泛的应用。

运行与维护122丨电力系统装备 2019.7Operation And Maintenance2019年第7期2019 No.7电力系统装备Electric Power System Equipment1 前言在我国当下的城市建设中，水电站、电厂等基础设施的建设对于人们日常工作和生活的舒适度提升扮演着重要的角色。

在社会市政基础工程的应用中，电力工程的发展除了单一的供电功能，还需要在不同的应用过程中将相关的防洪防灾、农业灌溉、水产养殖等行业承担着重要的作用。

但是，由于发电机结构的复杂性和管理的难度，在相关行业进行建设的工程中都会遇到如何提高发电机组利用率以及安全性的现实问题。

而出口断路器作为常见的构成元件，在技术发展的过程中被高度重视。

因此，研究发电机出口断路器的性能并进行综合性的提升是有助于其能更好地应用在相关行业中的重中之重。

2 研究发电机出口断路器（GCB ）应用的意义在我国电力事业的发展过程中，越来越多的发电机组在实际运行的过程中也扮演着重要的角色，但是其实际的应用情况是怎样的还很值得考究。

现阶段，对有关于发电机组出口是否能够安装、或者是否适宜安装断路器（GCB ）的研究较为浅薄，仅仅只是参考和依据着《火力发电厂设计技术规程》中一星半点的条例来进行[1]。

总体上来说，对于发电机出口断路器（GCB ）的研究意义不够丰富，而且相应的应用范围和应用环境描述也不是很明确。

在《火力发电厂设计技术规程》第2000年出版的文件中明确表明，对于一般的电力工程和发电需求来说，是不适宜或者不能够来进行出口断路器（GCB ）的安装，因为单纯的发电机组就可以满足实际意义上的需求[2]。

只有在经济技术合理而且机组主接线设计被扩大为相应的单元单位或者两组发电机双绕组变压器作为联合单元的时候，并结合着实际情况和需求才能够考虑去加装出口断路器（GCB ）。

尽管在相应的行业规范中是这样所确定的，但是在近些年的电力事业建设过程中，也就是电厂的设计中，在进行电厂技术经济合理性比较的基础上，除了按照相应规定的需求必须要增加出口断路器（GCB ）的情况以外，有很多意欲加装出口断路器（GCB ）的电厂层出不穷，数量越来越多。

发电机出口断路器及起备电源引接方式研究摘要：1000MW级大型机组发电机出口断路器的设置及起动/备用电源的引接对电厂的安全运行十分重要，且二者的关系十分密切，本文结合本工程一期起动/备用电源引接方案，分析了出口断路器的设置及起动/备用变压器高压侧电源引接的方案。

关键词：发电机出口断路器；起动/备用电源1.前言华电莱州发电有限公司二期2×1000MW级超超临界火电机组工程，电厂规划8×1000MW超超临界火电机组；一期工程2×1000MW超超临界燃煤发电机组已建成投产，本期工程扩建2×1000MW级超超临界燃煤发电机组，同步建设烟气脱硫、脱硝装置。

莱州电厂一期工程2×1000MW机组通过双卷变压器接入电厂的500kV配电装置，厂内500kV电气主接线采用双母线接线，一期工程2×1000MW机组发电机出口未设断路器，起备电源从厂内500kV引接；二期扩建2×1000MW机组通过双卷变压器接入电厂的500kV配电装置，本期500kV配电装置在一期500kV 配电装置的基础上扩建，新扩建的500kV配电装置与一期工程500kV配电装置通过母线分断相互连接。

考虑到一期工程，2×1000MW机组未设置发电机出口断路器，且起动/备用电源的引自500kV配电装置，两台机设置了一台85/53-53MV A的分裂变压器，每台机设置了两台容量为53MV A的双卷变压器，为单元负荷及公用负荷供电。

经了解一期工程实际运行情况起动/备用电源容量尚有部分裕量。

为此，本期起动/备用电源，结合发电机出口断路器的配置，考虑如下两个方案：方案一：（不设GCB，起动/备用电源由500kV引接）：每台发电机出口不设断路器（GCB），本期两台机组设一台起动/备用分裂变，其容量与厂用工作变压器相同，高压侧电源由厂内500kV配电装置引接，一级降压至10kV厂用母线。