Warum GCB an den Generatorausgängen installieren? 6 Kernvorteile für die Kraftwerksbetriebsführung

1. Schützt den Generator

Bei asymmetrischen Kurzschlüssen am Generatorausgang oder bei ungleichmäßigen Lasten kann der GCB schnell die Störung isolieren, um Schäden am Generator zu verhindern. Bei Betrieb mit ungleichmäßiger Last oder internen/externen asymmetrischen Kurzschlüssen wird eine Doppel-Frequenz-Strömung auf der Rotoroberfläche induziert, was zusätzliche Erwärmung des Rotors verursacht. Gleichzeitig führt das wechselnde elektromagnetische Drehmoment bei doppelter Netzfrequenz zu einer Doppel-Frequenz-Vibration in der Anlage, was zu Metallermüdung und mechanischen Schäden führt.

2. Schützt den Haupttransformator und den Hochspannungsstationstransformator

Durch die Installation eines GCB wird die Selektivität der Schutzfunktionen verbessert – sei es bei Betriebsstörungen, Systemoszillationen oder internen Fehlern im Generator/Transformator –, was die Zuverlässigkeit des sicheren Betriebs der Anlage erhöht.

Bei Betriebsstörungen oder Systemoszillationen muss nur der GCB schnell ausgeschaltet werden, ohne dass die Stationsspeisung gewechselt werden muss. Nach Behebung der Störung können Generator und Netz über den GCB schnell wieder verbunden werden, wodurch vollständige Kraftwerksausfälle durch fehlerhafte Wechsel der Stationsspeisung vermieden werden.

Bei internen Generatorfehlern kann der defekte Generator isoliert werden, ohne die Stationsspeisung zu wechseln. Dies ermöglicht selektives Abschalten des Generators, vereinfacht die Schutzverkabelung und vermeidet den Wechsel der Stationsspeisung (da interne Fehler der Anlage kein Abschalten des Hochspannungsschalters erfordern). Dies ist äußerst vorteilhaft für die Behebung von Übergangsfehlern (insbesondere falsche Wärmesignale von Kesseln/Turbinen), die schnelle Wiederherstellung des Betriebs und die Vermeidung von Unfällen durch Fehlbedienung.

Bei häufig auftretenden Fehlern (z.B. interne Transformatorfehler, Transformatormassenleitungen) ist die Unterbrechungszeit des GCB viel kürzer als die Feldunterdrückungszeit des Generators (einige Sekunden). Dies reduziert erheblich den Schaden durch Fehlerströme am Transformator, verkürzt die Instandhaltungszeit, senkt direkte/indirekte wirtschaftliche Verluste und verbessert die Verfügbarkeit des Kraftwerks um 0,7%~1%.

3. Entfällt die Notwendigkeit eines Start-/Reservetransformators und vereinfacht den Wechsel der Stationsspeisung

Mit einem GCB kann die Energie für den Start/Halt der Anlage über den Hauptschalter rückwärts zum Stationstransformator geleitet werden, wodurch ein Start-/Reservetransformator entfällt. Der Start/Halt der Anlage oder die Behandlung von Fehlern erfordert nur das Auslösen des GCB (nicht des Hochspannungsschalters), was die Prozeduren für den Wechsel der Stationsspeisung reduziert (im Vergleich zu Systemen ohne GCB), die Betriebskomplexität verringert und die Systemzuverlässigkeit verbessert.

4. Verbessert die Selektivität des Anlagenschutzes

Bei internen Generatorfehlern schaltet der GCB schnell, um den Generator vom Netz zu trennen – ohne den Hauptschalter abzuschalten. Die Stationsspeisung für den Stillstand kann weiterhin über den Hauptschalter rückwärts gespeist werden, wodurch ein Notwechsel der Stationsspeisung vermieden wird. Dies reduziert die Belastung der Bediener und schafft Voraussetzungen für eine schnelle Fehlerbehandlung. Der Verzicht auf den Wechsel der Hochspannungsstationsspeisung vereinfacht die Steuer- und Schutzverkabelung des Stationsspeisesystems und verbessert dessen Zuverlässigkeit. Die Installation eines GCB am Generatorausgang vereinfacht die Schutzkonfiguration des Generator-Transformator-Blocks und reduziert die Komplexität der Schutzaktionen. Bei normalen Start- und Stopprozessen wird die Stationsspeisung über den Hauptschalter versorgt, wodurch ein Wechsel der Stationsspeisung entfällt. Die Netzverbindung oder -trennung der Anlage kann allein über den GCB erfolgen, was die Startzeit verkürzt und elektrische/mechanische Schocks an Motoren reduziert. Weniger beteiligte Komponenten verringern auch das Risiko von Fehlbedienungen.

5. Vereinfacht die Synchronisationsprozeduren

Bei der Netzverbindung mit einem Hochspannungsschalter ist dieser Spannungsspitzen ausgesetzt. Bei kontaminierten externen Isolierungen kann dies zu externen Isolierdurchschlägen führen. Bei der Synchronisation auf dem Generator-Spannungsniveau (über den GCB) wird der Spannungsspitzen auf den Hochspannungsschalter eliminiert. Die Synchronisation über den GCB vergleicht gleiche Spannungen auf beiden Seiten des GCB, was die Synchronisation einfacher und zuverlässiger macht. Da der GCB im Innenbereich installiert ist (mit besseren Umgebungsbedingungen und breiteren Isolationsabständen), wird die Synchronisationszuverlässigkeit weiter gesteigert.

6. Vereinfacht Tests und Inbetriebnahmen

Der GCB teilt den Generator und den Transformator in zwei unabhängige Sektionen, was eine stufenweise, schrittweise Inbetriebnahme und Prüfung ermöglicht. Wenn die Stationsspeisung über den Hauptschalter erfolgt, kann der Generator unter Untererregung in Betrieb genommen, getestet und gemessen werden. Diese physische Trennung durch den GCB erleichtert erheblich die Inbetriebnahme, Wartung und Prüfung des Generators und des Transformators und bietet auch günstige Bedingungen für Kurzschlußtests des Generators.