"Новости Электротехники": "Энергетика и Электротехника

< Предыдущая ] [ Следующая >

Журнал №4(16) 2002

Генераторные выключатели: особая история

Элегазовые генераторные выключатели (ЭГВ) и элегазовые генераторные распред-устройства (ЭГРУ), производимые компанией АББ, разработаны для применения на электростанциях всех типов. Они могут быть использованы при реконструкции существующих электростанций для их модернизации, расширения или автоматизации. Различные типы ЭГВ и ЭГРУ позволяют использовать их как для внутренней, так и для наружной установки.

СПЕЦИФИКА

Специфика ГВ связана с тем, что условия их работы несколько отличаются от условий работы обычных выключателей переменного тока, в частности, от выключателей, устанавливаемых на электростанциях на стороне высокого напряжения (ВН) силовых трансформаторов.
Находясь между силовым трансформатором и генератором, ГВ должны одинаково успешно отключать токи как со стороны системы, так и со стороны генератора. Это накладывает определенные требования на ГВ, отраженные в стандарте IEEE C37.013, который на сегодняшний день является, по сути, единственным стандартом на ГВ. Другой широко известный стандарт на выключатели высоковольтные переменного тока — МЭК 56 не учитывает таких особенностей работы ГВ, как:
— высокая доля апериодической составляющей в токах КЗ как со стороны системы, так и со стороны генератора;
— более тяжелые условия в части скорости восстановления и временной задержки переходного восстанавливающегося напряжения при отключениях токов КЗ и нагрузки;
— амплитуда и содержание апериодической составляющей в токе при ошибочной синхронизации (в режиме рассогласования фаз).

РЕЖИМЫ

ГВ позволяют избежать серьезных повреждений трансформаторов в случае КЗ внутри бака.
Это объясняется тем, что при КЗ внутри трансформатора ток дуги поддерживается как энергосистемой со стороны ВН, так и генератором. При этом ток от системы будет отключен выключателем со стороны ВН, но генератор будет поддерживать ток дуги до снятия возбуждения (обычно это время составляет несколько секунд). Именно это может привести к повреждению бака трансформатора, так как давление газов в трансформаторе продолжает нарастать. И даже если ток подпитки от генератора мал по сравнению с током, поступавшим со стороны системы, развозбуждение генератора наступает слишком поздно, чтобы избежать серьезных повреждений трансформатора.
Еще одним режимом, влияющим на работоспособность электростанции, является случай ошибочной синхронизации или режим рассогласования фаз по углу. Возникающие в результате токи КЗ могут сопровождаться задержкой перехода тока через ноль. Это создает определенные проблемы для обычных выключателей, установленных на стороне ВН, и в ряде случаев срабатывание выключателей замедляется или даже блокируется. В этой связи при операциях по синхронизации предпочтительно использовать ГВ, так как они специально спроектированы для работы в таких режимах. В любом случае ГВ обеспечивает резервирование выключателя, установленного со стороны ВН, в случае его отказа, что повышает надежность работы энергоблока. Кроме того, применение ГВ позволяет повысить такие показатели, как безопасность и удобство эксплуатации.

ОСОБЕННОСТИ

Сейчас компанией АББ производятся как обычные ЭГВ серии HGI и HECI, так и комплексные ЭГРУ серии HGC и HEC.
На рис. 1 представлены основные технические параметры всего семейства ГВ производства АББ.

Un=21кB HGI 2-3	Un=21кB HGC 3	Un=15,8/25,3 кB HECI 3/5-R	Un=24-30 кB HEC 3-8
Рис. 1. Номенклатура ЭГВ и ЭГРУ производства АББ.

ЭГВ серии HGI и HECI представляют собой трехполюсный выключатель с приводом, управляющими и контролирующими элементами, полностью собранными на общей раме. Выключатели этой серии подходят для всех типов электростанций с блоками мощностью 60-180 МВА и напряжением до 21 кВ.

В отличие от них ЭГРУ серии HGC и НЕС представляют собой законченное распредустройство, в состав которого, кроме самого выключателя, входят разъединитель, последовательно включенный с выключателем, заземляющие ножи, расположенные с обеих сторон выключателя и разъединителя, пусковой разъединитель турбины, ответвление для соединения выводов генератора между собой, трансформаторы тока и напряжения, ограничители перенапряжений и защитные конденсаторы. В зависимости от конкретных требований электростанций, перечисленные компоненты могут быть исключены из стандартной комплектации. Вид одного полюса ЭГРУ типа HGC 3 представлен на рис. 2.

ДУГОГАШЕНИЕ

В качестве дугогасительной среды в выключателях используется элегаз (SF6), а принцип гашения основан на автокомпрессионном эффекте.
То есть энергия самой дуги используется для нагрева элегаза в дугогасительной камере. Это в свою очередь создает необходимую разность давлений для возникновения потока газа, который охлаждает и прерывает дугу.
В результате этого уменьшается необходимое управляющее усилие от привода во время коммутационных операций. Кроме того, такой принцип позволяет получить большую отключающую способность (до 190 кА) и обеспечивает разрыв небольших токов без скачков напряжения. Для примера на рис. 3 представлена дугогасительная камера выключателя НЕС 3. Справа виден вывод выключателя, а слева - концентрическое кольцо с подпружиненными пальцами контактов. Это кольцо обеспечивает соединение с цилиндрическим подвижным контактом разъединителя. Контакты выключателя приводятся в действие валом, проходящим снизу внутри вертикального поддерживающего изолятора.

ПРИВОД

Как ЭГВ, так и ЭГРУ в качестве управляющего механизма используют пружинно-гидравлический привод, который объединяет преимущества способов накопления энергии при помощи тарельчатой пружины и гидравлического механизма, что обеспечивает долговременную стабильность, надежность и независимость от температурных изменений.
Применение таких приводов в сочетании с упомянутым принципом автокомпрессионного гашения дуги позволило добиться очень малых времен отключения токов КЗ. Так, например, до полного погасания дуги в ГВ указанных типов проходит не более 60 мсек. Кроме того, ГВ всех типов способны отключать токи с апериодической составляющей до 75%, а некоторые типы выключателей способны коммутировать токи при рассогласовании фаз до 180^о.

ПРЕИМУЩЕСТВА

Поскольку все ГВ поставляются как единый, полностью собранный и испытанный блок, время для его установки, проверки и ввода в эксплуатацию является крайне малым. Благодаря высокой надежности выключатели практически не требуют эксплуатационных затрат. По запросу устанавливается измерительное электронное устройство, записывающее и суммирующее величины токов отключения. Оно обеспечивает четкую индикацию необходимости обслуживания выключателя.

Рис. 2. Вид одного полюса ЭГРУ типа HGC 3.

Рис. 3. Дугогаси-
тельная камера выключателя HEC 3.

Рис. 4. Общий вид генераторного выключателя типа HEСI.