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　　水電站設(shè)置發(fā)電機斷路器的探討李定中（水電水利規(guī)劃設(shè)計總院，北京100011）大單元回路，三線變壓器或自藉變壓器回路，在發(fā)電機出口處均宜裝設(shè)斷路器。其優(yōu)點是：適應(yīng)調(diào)峰；提高廠用電供電可靠性、靈活性；減小故障范圍、增大保護的選擇性；適于同期操作；隨著發(fā)電機斷路器集成化，可簡化設(shè)計、利于布置。在比較斷路器的裝設(shè)方案時，應(yīng)考慮價格、機械壽命（無故障操作次數(shù)）、故障率、供電可靠性及電站回報率等因素，應(yīng)重視電站經(jīng)濟性的動態(tài)評估。

　　1水電站裝設(shè)發(fā)電機斷路器的有關(guān)規(guī)定原水利電力部部頒標(biāo)準(zhǔn)SD173―85〈水力發(fā)電廠機電設(shè)計技術(shù)規(guī)范>（試行）中規(guī)定：當(dāng)發(fā)電機一變壓器組采用單元連接時，在發(fā)電機出口處應(yīng)裝設(shè)隔離開關(guān)。下列各回路在發(fā)電機出口處宜裝設(shè)斷路器：①需要倒送廠用電，且接有公共廠用變壓器的單元回路；②開機、停機頻繁的調(diào)峰水電廠，需要減少高壓側(cè)斷路器操作次數(shù)的單元回路；③聯(lián)合單元回路。以下各回路在發(fā)電機出口處必須裝設(shè)斷路器：①擴大單元回路；②三線變壓器或自藕變壓器回路�！�2裝設(shè)發(fā)電機斷路器的主要優(yōu)點21適應(yīng)水電站某些類型電氣主接線的需要一些電站電氣主接線的接線方式?jīng)Q定了必須裝設(shè)發(fā)電機斷路器。如對擴大單元回路、三線變壓器回路或自藕變壓器回路應(yīng)裝設(shè)發(fā)電機斷路器。此外，對抽水蓄能電站當(dāng)在發(fā)電電動機電壓側(cè)進行換相時，也應(yīng)裝設(shè)發(fā)電機斷路器。如廣州、天荒坪、羊湖、溪口等抽水蓄能電站，均裝設(shè)了具有換相功能的發(fā)電機斷路器。

　　22適應(yīng)水電站調(diào)峰的要求對主變高壓側(cè)為3/2、4/3斷路器接線或多角形等環(huán)形接線的水電站，以裝設(shè)發(fā)電機斷路器為宜。

　　水電站在系統(tǒng)中多擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻任務(wù)，開機、停機頻繁，一天要開停2~3次，一年可達700~ 1000次。如果主變壓器（以下簡稱主變）高壓側(cè)為3/2、4/3斷路器接線或多角形等環(huán)形接線，而主變低壓側(cè)又未裝設(shè)發(fā)電機斷路器，則每次開停機均會影響高壓側(cè)短時開環(huán)運行、且因并聯(lián)合分兩臺高壓側(cè)斷路器而增加1倍的開斷次數(shù)。由于一般高壓側(cè)斷路電機斷路器較為有利。

　　二灘水電站裝設(shè)6臺單機容量為550MW的機組，系四川電力系統(tǒng)骨干電站，主變高壓側(cè)為3/2和4/3斷路器混合接線，在發(fā)電機一主變單元回路中選用了能滿足該電站參數(shù)的發(fā)電機斷路器。

　　廣西巖灘和云南漫灣水電站，均為裝機總?cè)萘?200MW（4X300MWO的水電站，原設(shè)計發(fā)電機一主變回路為無發(fā)電機斷路器的單元接線，主變高壓側(cè)為3/2斷路器接線。電站投產(chǎn)后，因成為該系統(tǒng)的調(diào)峰、調(diào)頻骨干電廠，頻繁開停機影響高壓側(cè)接線開環(huán)運行、且高壓側(cè)斷路器操作次數(shù)多，十分不利于電廠可靠、靈活地運行，根據(jù)運行的要求和專家組的建議，均加裝了發(fā)電機斷路器，現(xiàn)運行反映良好。

　　23提高廠用電供電的可靠性和靈活性85〈水力發(fā)電廠機電設(shè)計技術(shù)規(guī)范（試行）規(guī)定：大型水電廠全廠公用電應(yīng)不少于三個獨立電源，在全廠停機時，應(yīng)保持有一個工作電源和一個可靠的備用電源。近期審查的廣西平班（3X 165MWO、湖南鳳灘擴機（2X170MW）等水電站，由于外來電源僅為一回，建議裝設(shè)發(fā)電機斷路器，以便利用主變倒送的系統(tǒng)電源作為廠用電可靠獨立電源之一。

　　小浪底水利樞紐（電站裝機6X300MW）主要以防洪為主，大壩各閘門、啟閉機的運行，特別是泄洪設(shè)備對電源可靠性、靈活性的要求很高。盡管電站主接線的高壓側(cè)為220kV雙母線雙分段接線，在發(fā)電機一主變單元回路中也加裝了發(fā)電機斷路器，這對確保廠用電從系統(tǒng)倒送是十分必要的。

　　24減小故障范圍，增大保護的選擇性發(fā)電機斷路器可以將發(fā)電機和主變區(qū)域分開，有利于分別設(shè)置保護系統(tǒng)，增大了保護的選擇性。在發(fā)電機事故時，由于提高了對故障的分辨能力，而能在最短的時間內(nèi)切除發(fā)電機，縮小停機范圍，避免事故擴大。當(dāng)發(fā)電機故障時，發(fā)電機斷路器可迅速切除故障發(fā)電機，并同時繼續(xù)維持對廠用電和電站輔助設(shè)備的供電。

　　主變高壓側(cè)的單相或兩相短路故障（如單相接地、斷路器非同期操作等）會使機組受到過大的機械力和熱應(yīng)力，使機組振動，引起金屬疲勞和機械損傷，特別是短路電流的負序分量將使發(fā)電機轉(zhuǎn)子阻尼繞組在短時間內(nèi)過熱、燒壞轉(zhuǎn)子，該不平衡故障電流在高壓斷路器斷開后依然存在。發(fā)電機斷路器一般可在60~80ms內(nèi)切除并保護機組。若無發(fā)電機斷路器，發(fā)電機將持續(xù)提供不平衡故障電流，直至滅磁裝置經(jīng)約5~20s滅磁后才會消失，此持續(xù)時間己大大超過了發(fā)電機組的耐受時間，發(fā)電機將嚴(yán)重損壞。此類事故己在國內(nèi)外多次發(fā)生。我國自1980年至1992年底就發(fā)生了50起僅1991年就發(fā)生了12起，均以火電為多，因火電廠多不裝設(shè)發(fā)電機斷路器。每次該類事故都會造成轉(zhuǎn)子嚴(yán)重受損。

　　當(dāng)主變本身故障時，如絕緣損壞、套管閃絡(luò)、調(diào)壓開關(guān)碳化、油受潮劣化等，其故障電弧電流產(chǎn)生的油氣蒸發(fā)會引起變壓器油箱內(nèi)壓力升高。該壓力的升高與燃弧時間成正比，往往在短短的130~150ms內(nèi)可能引起變壓器油箱因壓力過高而破裂或爆炸起火，而發(fā)電機斷路器有利于及時斷開發(fā)電機限制故障電流，避免事故擴大。

　　25適于同期操作發(fā)電機斷路器為三相機械聯(lián)動，相間分合閘不同期時間極小，不會發(fā)生拒動情況，加之安裝于封閉的金屬殼內(nèi)，環(huán)境條件好、絕緣裕度高，非常適于同期時可靠、安全地操作，且有足夠的能力切斷反相電流。高壓斷路器一般不是三相機械聯(lián)動，每相還會是多斷口的，在同期操作時，可能會發(fā)生單相或兩相拒動，從而危及發(fā)電機和變壓器的運行安全。同時，高壓斷路器切斷反相同期電流的能力也有限。當(dāng)同期在主變高壓側(cè)進行時，還有可能在高電壓應(yīng)力下受外部環(huán)境污穢影響造成斷路器外絕緣的閃絡(luò)。

　　6發(fā)電機斷路器的集成化將簡化設(shè)計、利于布置發(fā)電機斷路器技術(shù)創(chuàng)新很快，己向具有多種功能的組合式電器發(fā)展，集成了電壓互感器、電流互感器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、短路連接、保護電容器、避雷器、監(jiān)控保護、操動機構(gòu)等設(shè)備，組合方式可靈活多變，安裝在一個外殼內(nèi)，體積小、可靠性高、便于檢修維護，利于布置。雖該類產(chǎn)品目前價格較高，且國外制造廠家不多，但集成化產(chǎn)品肯定是今后發(fā)電機電壓配電裝置發(fā)展的趨勢。

　　3斷路器裝設(shè)方案比較中應(yīng)重視的問題1價格對聯(lián)合單元接線，電站主變高壓側(cè)配電裝置若采用5⑴kVGLS，則該GIS斷路器間隔的價格往往是SF6發(fā)電機斷路器的25~3倍左右明顯地不如選用發(fā)電機斷路器合算；如果主變高壓側(cè)設(shè)備選用500 kV常規(guī)敞開式SF6設(shè)備，則其價格又將比SF6發(fā)電機斷路器低一些，尚需綜合比較其他因素。

　　32機械壽命和故障率水電站多因調(diào)峰、調(diào)頻而開停機頻繁，一年可達700~1000次。高壓側(cè)斷路器的機械壽命較短，無故障操作次數(shù)為3000~5000次，無故障持續(xù)運行年限較短，僅為4~7a；若考慮為避免高壓側(cè)接線開環(huán)運行而增加1倍的開斷次數(shù)，則其無故障持續(xù)運行年限將減為3~4a.而發(fā)電機斷路器是專為機組頻繁操作設(shè)計制造的，其機械壽命較長，無故障操作次數(shù)可達5000~10000次。因此，對主變高壓側(cè)為3/2、4/3斷路器接線或多角形等環(huán)形接線的水電站，應(yīng)充分考慮到高壓側(cè)斷路器操作次數(shù)的加倍和因其機械壽命較短而對其故障率增大、故障維修時間和停電損失費增加的影響。

　　33電站經(jīng)濟性的動態(tài)評估發(fā)電機斷路器方案雖初期投資較大，但可以提高電站的可利用率和供電可靠性，減少停機時間，增加發(fā)電效益；減輕設(shè)備故障破壞程度，縮短其平均維修時間，提高設(shè)備的可靠性和電站的回報率；易于遠方操作、維護方便，節(jié)省間接費用等。因此，在進行方案的技術(shù)經(jīng)濟比較時，宜全面分析計算主接線可靠性、事故停電損失費、維護檢修費、年運行費用等。應(yīng)重視進行電站經(jīng)濟性的動態(tài)評估，不應(yīng)單純地比較各方案設(shè)備的靜態(tài)投資。

　　國家計委通知重新測算上網(wǎng)電價國家計委發(fā)布的：〈國家計委關(guān)于規(guī)范電價管理有關(guān)問題的通知中指出，我國電價改革的目標(biāo)是在深化電力體制改革的基礎(chǔ)上，進一步實行廠網(wǎng)分開，競價上網(wǎng)。在競價上網(wǎng)的改革實施前，為約束電力成本上升，降低電價，決定對核定上網(wǎng)電價的具體辦法作適當(dāng)調(diào)整。核定上網(wǎng)電價有關(guān)主要事項是：①按發(fā)電項目經(jīng)營期核定平均上網(wǎng)電價。發(fā)電項目的經(jīng)營期，火電按20年。水電按30年計算。②按先進企業(yè)的社會平均成本核定上網(wǎng)電價。③外商直接投資的發(fā)電企業(yè)，原則上按以上辦法核定電價。④建立合理的電網(wǎng)輸配電價機制。電網(wǎng)輸配電價格應(yīng)按照合理補償成本費用。合理確定收益，依法計入個人稅金的原則核定。⑤嚴(yán)格控制老電廠因改制和向境內(nèi)外企業(yè)出售產(chǎn)權(quán)而提高電價。通知要求，各地要按以上規(guī)定以及市場煤炭價格和銀行貸款利率變化的情況重新測算各發(fā)電項目的電價。