摘要：介紹了發(fā)電機出口斷路器（以下簡稱GCB）國內(nèi)外使用發(fā)展?fàn)顩r以及最新技術(shù)特點，從技術(shù)經(jīng)濟(jì)性兩方面對600MW機組常用兩種電氣接線方案進(jìn)行比較，認(rèn)為發(fā)電機出口設(shè)置斷路器能提高系統(tǒng)的安全性、簡化運行方式、方便調(diào)試維護(hù)，并且能產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：GCB技術(shù)分析經(jīng)濟(jì)比較
1.國內(nèi)外GCB的使用和發(fā)展?fàn)顩r
美國、英國、法國等發(fā)達(dá)國家在電廠設(shè)計中，其大容量發(fā)電機出口均考慮裝設(shè)GCB。目前國內(nèi)電廠采用GCB或發(fā)電機負(fù)荷開關(guān)電廠主要有天津薊縣、遼寧綏中、伊敏電廠、沙角C電廠（3×600MW）、上海外高橋電廠（2×900MW）、天津盤山（2×600MW）、葛洲壩水電廠、二灘水電廠、李家峽、天生橋等工程。過去GCB主要在水電工程和核電工程被廣泛采用，近年來隨著我國電力系統(tǒng)大電網(wǎng)、大機組、超高壓的發(fā)展，怎樣簡化電廠的運行操作，提高機組的可用率以及提高系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性等問題越來越被得到重視，而GCB優(yōu)越的特性完全可以滿足這些要求。
目前國內(nèi)制造商還沒有能力生產(chǎn)與600MW等級大容量機組配套的GCB，國外也僅有ABB、GEC－ALSTHOM、MITSUBISHI等幾家知名大公司有能力生產(chǎn)（主要技術(shù)參數(shù)詳見表1）。GCB型式主要有少油型、空氣型、SF6氣體型和真空型。少油型GCB如沈陽高壓開關(guān)廠20世紀(jì)60年代生產(chǎn)的SN3、SN4等，額定電流為5000～8000A，額定開斷電流為58kA。空氣型GCB，如法國A－A公司生產(chǎn)的PKG2型額定電壓為36kV，額定電流11000A，額定開斷電流58kA，該種斷路器主要存在是產(chǎn)品體積大、噪聲響、缺乏中等容量斷路器等缺點，在我國葛洲壩水電廠有使用，運行情況良好。隨著電力設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展，20世紀(jì)80年代ABB等公司推出以SF6氣體為滅弧介質(zhì)的GCB，它運用SF6自滅弧原理，當(dāng)動觸頭分開時產(chǎn)生電弧來加熱SF6氣體，使其膨脹形成熄弧所需氣體，同時電流流過固定觸頭內(nèi)的線圈產(chǎn)生磁場，引起電弧旋轉(zhuǎn)分離，保證荷載觸頭與滅弧觸頭正常工作。SF6型GCB目前在國內(nèi)外電廠有大量的使用，它額定電流可達(dá)24000A，開斷能力160kA，而且結(jié)構(gòu)緊湊，故障率更低（＜0.3％＝，還可以集成CT、PT、接地開關(guān)等設(shè)備，成為多功能的組合電器。

綜上所述，目前國外GCB的技術(shù)發(fā)展十分迅速，各大公司競相開發(fā)革新技術(shù)，從原來的少油型向SF6型和真空型斷路器發(fā)展，體積越來越小，額定電流和開斷電流越來越大，機械壽命高達(dá)10000次以上，隨著研發(fā)能力及制造技術(shù)的提高，GCB配置保護(hù)將更趨完善，可靠性更高故障率更低。
2裝設(shè)GCB技術(shù)分析
安裝在發(fā)電機出口的低電壓、大電流斷路器，其作用可謂舉足輕重。以前由于發(fā)電機巨大的額定電流和短路電流以及開斷電流的直流分量大，使得GCB制造困難，造價也甚高。考慮技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素，除小容量機組的發(fā)電機出口設(shè)置少油斷路器外（單機容量200MW以下），一般大機組（單機容量200MW及以上）大都采用發(fā)電機-變壓器組單元接線，盡量使用離相封閉母線不裝出口斷路器和隔離開關(guān)。近年來，隨著GCB制造質(zhì)量和技術(shù)的進(jìn)步，價格不斷降低，而如何提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性將越來越得到重視。下面就發(fā)電機出口設(shè)置斷路器的優(yōu)越性作一分析。
2.1提高系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性
200MW及以上的機組采用的發(fā)電機與變壓器組的單元接線方式的優(yōu)點在于省去了GCB，同時也省去了相應(yīng)的繼電保護(hù)。但是這種簡化的接線方式卻使得發(fā)電機、變壓器和系統(tǒng)的穩(wěn)定運行在很大程度上要取決于主變高壓側(cè)的高壓斷路器運行可靠性的影響。當(dāng)高壓斷路器在正常運行中，在執(zhí)行解列或并車操作時、在事故狀態(tài)下的動作過程中，如果發(fā)生一相或二相斷路器因拒動、誤動或斷口絕緣擊穿而導(dǎo)致非全相分、合閘狀態(tài)時，則電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行將會受到嚴(yán)重的威脅，極有可能因非全相運行而造成變壓器絕緣損壞甚至起火燒毀，發(fā)電機轉(zhuǎn)子因負(fù)序電流作用而使絕緣損壞甚至起火燒毀、系統(tǒng)穩(wěn)定性遭受破壞而解列造成大面積停電等重大事故的發(fā)生。國內(nèi)發(fā)電廠已發(fā)生過不少類似事故，如：某電廠因2號爐故障停機檢查，運行人員操作2號機主變斷路器跳閘時發(fā)現(xiàn)斷路器A相拒分，在升壓站手跳未獲成功后，跳母聯(lián)斷路器將2號機主變與系統(tǒng)解列，造成非全相運行時間長達(dá)8min，引起2號機轉(zhuǎn)子燒毀。又如石洞口二廠2號機作逆功率試驗時，2號機逆功率保護(hù)動作，同時引起主變高壓側(cè)并聯(lián)的斷路器三相分閘。因一臺斷路器未能分閘到底，造成斷路器非全相運行，導(dǎo)致電廠另一臺運行的600MW機組、電網(wǎng)4條500kV線路、3條220kV線路、黃渡變的一臺500kV變壓器及一臺220kV變壓器先后跳閘。
從這些案例可以看出，事故原因是因為高壓斷路器本體、操作機構(gòu)、控制回路故障和運行人員處理不當(dāng)?shù)人l(fā)的重大事故。發(fā)電機和變壓器的損壞，不僅會使整個系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性受到嚴(yán)重影響，而且將造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。如果裝設(shè)GCB完全能夠減少事故的發(fā)生，GCB可在50～60ms內(nèi)把機組與故障點分開大大縮短事故時間，從而有效地保護(hù)機組，保證電力系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行，所以采用GCB將提高系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性。