2.2保護發(fā)電機及主變壓器
當發(fā)電機帶不平衡負荷運行、內(nèi)部或外部發(fā)生不對稱短路時均會對發(fā)電機產(chǎn)生很嚴重的機械和熱應(yīng)力,這種故障電流及其非全相運行的負序分量所引起的熱應(yīng)力加在發(fā)電機轉(zhuǎn)子的阻尼繞組上,會產(chǎn)生異常的高溫而使發(fā)電機轉(zhuǎn)子嚴重受損。除此以外,高壓斷路器的合、分閘不同期,避雷器的損壞,架空線或GIS連接套管上行波反射造成的接地故障都會對發(fā)電要造成影響,GCB可以迅速切除這些故障,使得發(fā)電機免遭損壞。但如果沒有裝設(shè)GCB,發(fā)電機會持續(xù)提供不平衡負載給故障點,直到滅磁裝置起作用。由于滅磁過程往往會持續(xù)幾秒鐘時間,甚至會超過10s,從而導致發(fā)電機嚴重的損壞。
雖然GCB不可能避免系統(tǒng)內(nèi)某一故障的發(fā)生,因為該故障可能是某一設(shè)備固有的弱點或是外部原因所造成的,然而GCB可以減少加在設(shè)備上的各種應(yīng)力和故障所造成的損壞程度。作為一個例子,假設(shè)變壓器高壓側(cè)套管對地發(fā)生故障,系統(tǒng)故障電流可以被高壓斷路器切斷,如果沒有GCB,發(fā)電機會不斷的把電流送到故障點,直到滅磁設(shè)備起作用。一般滅磁時間均需5~20s不等,特別是對那些在主變高壓側(cè)的故障,在初的40ms內(nèi),燃弧電流來自系統(tǒng)側(cè)和發(fā)電機側(cè),變壓器油箱內(nèi)部壓力上升迅速。40ms時,高壓斷路器把系統(tǒng)與故障點分開,燃弧電流只由發(fā)電機供給,如果沒有GCB,發(fā)電機會把一個因為滅磁而衰減的電流源源不斷的送到燃弧點,并維持幾s的時間,變壓器油箱內(nèi)部壓力終上升至發(fā)生爆炸的限壓力,從而引發(fā)變壓器油箱爆炸。如果應(yīng)用GCB,在60ms時GCB動作切斷發(fā)電機故障電流,壓力就可以被限制在發(fā)生爆炸的壓力以下,變壓器就可避免發(fā)生爆炸。由此可見,采用GCB能夠保護主變壓器。
2.3提高保護選擇性
當發(fā)電機側(cè)發(fā)生故障時,GCB動作將故障點與系統(tǒng)隔離,避免了廠用電事故切換,簡化了廠用電源的控制保護接線,降低了保護動作的聯(lián)鎖復雜性。當主變壓器側(cè)故障時,GCB可以迅速切除,使得發(fā)電機、主變壓器和廠用高壓變壓器處于各自獨立的保護范圍內(nèi)。
2.4方便調(diào)試和改善同期條件
GCB之所以能執(zhí)行機組所需的全部操作任務(wù),是因為它的位置處在回路中恰當?shù)牡胤剑梢栽诓恢袛鄰S用電源的情況下將發(fā)電機斷開,這樣運行人員也減少了操作,避免了出錯的可能性。機組投運進行短路試驗時,可很方便地實現(xiàn)使用接地開關(guān),否則要進行試驗改接線,需投入額外的資金和時間,還有可能承擔不必要的風險。
當電廠與電網(wǎng)的連接經(jīng)由高壓斷路器通過主變壓器受電時,同期點可由GCB來實現(xiàn)。對于同期操作來而言,應(yīng)用主變高壓側(cè)斷路器和GCB來進行同期操作有什么不同呢?國外的研究表明分別由高壓斷路器和GCB來實現(xiàn)同期操作和不同期操作所引起的延遲過零電流,對系統(tǒng)有著不同的影響,在反相同期操作過程中由于發(fā)電機轉(zhuǎn)子的快速轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生的延遲過零電流,高壓斷路器在切斷反相同期電流上能力非常有限,而GCB有足夠的能力切斷該電流。
當同期在高壓側(cè)進行操作時,高壓斷路器可能會受到過電壓作用。在污染較重的情況下,可能使高壓斷路器外部絕緣介質(zhì)的閃絡(luò)。再者,高壓斷路器一般都不是三相機械聯(lián)動的,所以在同期操作過程中就有可能產(chǎn)生有較大不同期,這樣會產(chǎn)生一個不平衡負載,給發(fā)電機帶來嚴重的機械和熱應(yīng)力,從而損壞發(fā)電機。
當同期在發(fā)電機電壓等級進行操作時,斷路器電壓等級的降低有助于防止外部絕緣閃絡(luò)。用GCB實現(xiàn)同期操作在發(fā)電廠操控范圍內(nèi),變電站操控可以不介入,從而不會產(chǎn)生任何操控責任上的重疊。