HECI GCB para sa Mga Generator – Fast SF₆ Circuit Breaker

1.Pagtulun-an ug Funcion

1.1 Papeles sa Generator Circuit Breaker

Ang Generator Circuit Breaker (GCB) mao ang ma-kontrol nga punto sa pagkonektar nga nahimutang tali sa generator ug step-up transformer, nagserbi isip interface tali sa generator ug power grid. Ang iyang primary nga mga funcion kinahanglan ng adunay pag-isolate sa mga fault sa gilid sa generator ug pag-enable sa operasyonal nga kontrol sa panahon sa synchronization sa generator ug koneksyon sa grid. Ang operasyonal nga prinsipyong GCB dili naka-different sa usa ka standard circuit breaker; bisan sa, tungod sa taas nga DC component nga anaa sa fault current sa generator, ang GCB kinahanglan nga molihok kaayo ra rapido aron mapabilis nga mag-isolate sa mga fault.

1.2 Pagkomparyar Tali sa mga Sistema Ug Wala Ug Usa Ka Generator Circuit Breaker

Ang Figure 1 nagpakita sa scenario sa pag-interrupt sa fault current sa generator sa usa ka sistema wala ay Generator Circuit Breaker.

Ang Figure 2 nagpakita sa scenario sa pag-interrupt sa fault current sa generator sa usa ka sistema nga equipado sa usa ka Generator Circuit Breaker (GCB).

Tungod sa pagkomparyar sa itaas, ang mga advantage sa pag-install sa usa ka Generator Circuit Breaker (GCB) makapilia asa masunod:

Sa normal nga startup ug shutdown sa generating unit, ang switching sa auxiliary power supply dili na kini kinahanglan—solamente ang operasyon sa generator circuit breaker ang kinahanglan, kasagaran nga nag-improve sa reliability sa station service power.

Sa event sa internal fault sa loob sa generator (i.e., sa gilid sa generator sa GCB), solamente ang generator circuit breaker ang kinahanglan trip, kasagaran nga nag-reduce sa operational nga complexity sa panahon sa unit faults.

Igabay niini ang mas maayo nga proteksyon sa main transformer ug high-voltage station service transformer. Sa dihang mogamit og internal fault sa una o ikaduha nga transformers, ang generator magpadayon sa pag-feed sa fault current sa panahon sa decay period sa iyang field (excitation) current—usa ra sa dihang ang high-voltage side circuit breaker sa main transformer gi-open sa protective relaying. Ug naa ang GCB, ang generator mahimo nga mapabilis nga mag-disconnect, sa resulta nga minimisa ang damage sa main transformer—a critical benefit para sa large generating units.

Ang additional nga significant nga advantage mao ang mitigation o elimination sa damage sa generator resulta sa non-simultaneous (pole-disagreement) operasyon sa high-voltage circuit breaker. Sa generator-transformer unit connections, ang high-voltage circuit breaker molihok sa taas nga rated voltage, ug sa open-type switchgear, ang dako nga phase-to-phase spacing nag-prevent sa mechanical three-pole interlocking. Sa resulta, ang non-simultaneous operasyon mahimo nga mogamit mao ra sa normal nga switching. Nga kondisyon mao ang mag-induce og negative-sequence currents sa stator sa generator, ug ang rotor adunay limited tolerance sa negative-sequence magnetic fields—potentially leading sa severe rotor damage. Ang modern GCBs, bisan sa, giguhit ug gipang-manufacture uban sa three-phase mechanical interlocking, effectively preventing non-simultaneous operation.

Para sa mga fault nga nag-occur sa gilid sa generator sa GCB, solamente ang generator circuit breaker ang kinahanglan trip—wala giopen ang main transformer’s high-voltage side breaker—minimizing impact sa overall grid structure ug benefiting system stability.

Ang power plant layout naging mas simple ug mas economical, nag-reduce sa installation, commissioning time, ug costs. Ang station service transformer ug ang iyang associated medium-ug high-voltage switchgear mahimo nga mapatuyok. Ug naa ang GCB implementation, ang average plant availability increase sa 0.3%–0.6%, ug higher generator availability translates directly into increased energy revenue.

2. Structure ug Funcion

2.1 Overall Structure

Ang circuit breaker system essentially consists of the following components and equipment, all mounted on a common support frame. Depending on the purchase order specifications, certain listed components may be excluded.

Ang standard design sa HEC/HECI-type switchgear includes:

• SF₆ circuit breaker

• Disconnector (isolating switch)

• Earthing (grounding) switch

• Capacitors

• Current transformers (CTs)

• Voltage transformers (VTs)

Surge arresters, shorting links, ug ang start-up switch (for Static Frequency Converter, SFC) available as optional items.

1 – Circuit breaker 2 – Disconnector (Isolating switch) 3a – Earthing switch 3b – Earthing switch 4 – Shorting link 5 – Start-up switch (SFC) 6 – Capacitor

7 – Current transformer 8 – Voltage transformer 9 – Surge arrester 10 – Enclosure

Ang circuit breaker adunado ng gas SF₆ isip medium sa pagpahimbulog sa arc. Ang mga main contacts ug arcing contacts adunay separasyon. Ang mga contacts gipag-opyeran pinaagi sa spring-operated mechanism. Ang tulo ka poles sa circuit breaker mekanikal nga interlinked.

1 – Flexible connection 2 – Disconnector (Isolating switch) 3 – Arc extinguishing chamber 4 – Insulation 5 – Enclosure 6 – Earthing (Grounding) switch 7 – Isolated-phase busbar connection

8 – Current transformer

Ang mga internal components sa loob sa GCB enclosure gitray sa figure sa ubos.

2.2 Component Composition and Function

1) Operating Mechanism

Ang HECI5-type GCB switch gigamit ang AHMA 4 operating mechanism. Ang physical photo niining operating mechanism mahimong makita sa ubos:

1 – Combined motor (oil pump motor) 2 – Control valve auxiliary contacts 3 – Auxiliary contacts

① Operating Module:

Ang module nagpadala og constant pressure differential structure, diin ang high-pressure oil nagpatuloy nga nagsabot sa itaas nga dako sa piston rod. Ang opening ug closing speeds mahimo molihok og separate pinaagi sa corresponding throttle screws.

② Energy Storage Module:

Sa epekto sa hydraulic oil, ang accumulator piston mogipisi sa disc springs ug mobutang sa long-term nga hydraulic energy sa energy storage piston cylinder, naghatag og kinahanglan nga energy reserve para sa opening ug closing operations.

③ Control Module:

Ang electrical command signals gikan sa main control room magactivate sa open/close solenoid valves, diin ang directional control valve mogshift para moadto sa opening o closing sa circuit breaker.

④ Adapter (Linkage) Module:

Sa panahon sa pagmove sa piston rod, ang connecting crank arm mogdrive sa auxiliary switch para mohubad, diin ang open/close position signals mogswitch.

⑤ Hydraulic Pump Module:

Ang electric motor mogdrive sa hydraulic pump para moginject sa oil sa accumulator, nagconvert sa electrical energy ngadto sa hydraulic energy.

⑥ Monitoring Module:

Ang compression sa disc springs mogdrive sa cam sa limit switch, diin ang rotation mogopen o moclose sa contacts sa microswitch. Kini naghatag og alarm signals ug automatic interlocking functions sa main control room. (Kung ang pressure mogexceed sa specified value, ang pressure relief valve automatak mogopen para magbutang sa overpressure protection.)

2) Circuit Breaker

Ang circuit breaker ang primary component sa GCB. Ang iyang structural principle wala kompleks, ug ang functional schematic diagram makita sa ubos:

S1 – Spring limit switch S0 – Auxiliary switch SA – Position indicator Y1 – Closing coil Y2, Y3 – Opening coils 1 and 2 M0 – Energy storage motor R10 – Heater DI – Density indicator 

F6 – Density monitor

3) SF₆ Gas System

Sa GCB, ang SF₆ gas present lang sa circuit breaker, density relay, density gauge, ug interconnecting gas piping.

Ang density monitor usa ka temperature-compensated pressure monitoring device gamiton sa pagmonitor sa SF₆ gas density sa tulo ka poles (three-phase) circuit breaker. Ang gas pressure mahimong direkta nga maobservar pinaagi sa pressure gauge. Kung ang pressure mobaba sa specified threshold, ang density monitor magpadala og “REPLENISH GAS” signal. Kung ang SF₆ pressure mobalhin pa sa pagbaba, ang duha ka independent microswitches magactivate sa interlocks nga magprevent sa any switching operations—ang circuit breaker mobecome mechanical ug electrical lockout.

Ang set points sa density monitor specific sa relevant control diagrams ug sa SF₆ gas density characteristic curves.

Ang control panel sa control cabinet consist primarily sa apat ka bahin:

• Interlock switch

• Operation counter

• Operation and alarm indicators

• Local operation mode buttons

4) Control Cabinet

Ang tanang mga function sa operating mechanism sa circuit breaker gi-integrate sa control cabinet. Ang final nga configuration ug functional layout gipahayag sa relevant nga control diagrams. Ang sumala nga mga control components gisulod sa control cabinet:

S2 – Local/Remote Selector Switch: Ang mode sa pag-operate gipili pinaagi sa switch S2.

Sa Remote position, ang mga komando mahimo ra mopadala gikan sa main control room.

Sa Local position, ang mga komando mahimo ra mopasabot gikan sa control cabinet sa circuit breaker.

Kapila sa Local position, dili mahimo ang pagkuha sa key sa selector switch S2. Gi-rekomenda ang pag-keep sa key sa control room.

S11/S12 – Illuminated push-button switches para sa operation sa circuit breaker.

5) Pressure Relief (Explosion Protection) System

Bursting Disc: Sa kasinatian og internal arc fault (gipanggana sa prolonged short-circuit current), kon ang gas pressure sa sulod sa enclosure makarating sa activation threshold, ang bursting disc mag-rupture aron maputli ang excess pressure ngadto sa agad. Kini nga rapid venting nagpugos sa catastrophic nga failure sa enclosure pinaagi sa safe nga discharge sa overpressurized SF₆ gas.