HECI GCB for Generatori – Ātrs SF₆ strāvas pārtraukis

1.Definīcija un funkcija

1.1 Ģeneratora līknes izolētāja loma

Ģeneratora līknes izolētājs (GCB) ir kontrolējams atslēgšanas punkts starp ģeneratoru un sprieguma paaugstināšanas transformatoru, kas darbojas kā saskare starp ģeneratoru un elektrotīklu. Tā galvenās funkcijas ietver ģeneratora puses kļūdu izolāciju un operatīvo kontrolēšanu laikā, kad notiek ģeneratora sinhronizācija ar tīklu. GCB darbības princips nav būtiski atšķirīgs no standarta līknes izolētāja, taču, ņemot vērā augstā DC komponentu ģeneratora kļūdas strāvē, GCB ir jādarbojas ļoti ātri, lai ātri izolētu kļūdas.

1.2 Salīdzinājums starp sistēmām ar un bez Ģeneratora līknes izolētāja

1. attēls parāda ģeneratora kļūdas strāves pārtraukšanas situāciju sistēmā bez Ģeneratora līknes izolētāja.

2. attēls parāda ģeneratora kļūdas strāves pārtraukšanas situāciju sistēmā, kurā ir instalēts Ģeneratora līknes izolētājs (GCB).

Kā parādīts salīdzinājumā, Ģeneratora līknes izolētāja (GCB) instalēšanas priekšrocības var apkopot šādi:

Normālajā startēšanas un apstādināšanas procesā nevajadzēs veikt palīgtokos pārslēgšanos—vajadzīga tikai ģeneratora līknes izolētāja darbība, kas būtiski palielina stacijas servisa enerģijas drošumu.

Ja notiek iekšēja kļūda ģeneratorā (t.i., GCB ģeneratora puse), nepieciešama tikai ģeneratora līknes izolētāja trieciena darbība, kas lieliski samazina operatīvo sarežģītību vienības kļūdas gadījumā.

Tā nodrošina labāku aizsardzību galvenajam transformatoram un augsprieguma stacijas servisa transformatoram. Ja notiek iekšēja kļūda vienam no šiem transformatoriem, ģeneratoris turpina nodrošināt kļūdas strāvi laikā, kad tā lauka (eksitācijas) strāve samazinās—pat pēc tam, kad galvenā transformatora augsprieguma puses līknes izolētājs ir atvērts aizsardzības relēs. Ar GCB instalētu, ģeneratora var ātri atslēgt, samazinot kaitējumu galvenajam transformatoram—kas ir būtiska priekšrocība lielām ražošanas vienībām.

Papildus nozīmīga priekšrocība ir negaidītas darbības (pole-disagreement) augsprieguma līknes izolētāja dēļ radītā kaitējuma mazināšana vai novēršana ģeneratoram. Ģeneratora-transformatora savienojumos augsprieguma līknes izolētājs darbojas augstā nomnākuma spriegumā, un atvērtā veida uzlādējumā lielais fāzes starpība nepiedāvā mehānisko trīs polu savienojumu. Tādējādi negaidīta darbība var notikt pat normālās pārslēgšanas laikā. Šādas situācijas izraisa negatīvu sekvensu strāves ģeneratora statorā, un rotoram ir ļoti ierobežota negatīvo sekvenču magnētiskajiem laukiem pieņemšanas spēja—kas var radīt smagu rotora kaitējumu. Savukārt modernie GCB ir dizainēti un izgatavoti ar trīs polu mehānisko savienojumu, efektīvi novēršot negaidītu darbību.

Ģeneratora puses GCB kļūdu gadījumā nepieciešama tikai ģeneratora līknes izolētāja trieciena darbība—bez atvēršanas galvenā transformatora augsprieguma puses līknes izolētājam—samazinot ietekmi uz vispārējo tīkla struktūru un noderīgi ietekmējot sistēmas stabilitāti.

Elektrostacijas izkārtojums kļūst vienkāršāks un ekonomiskāks, samazinot instalācijas, pārbaudes laiku un izmaksas. Stacijas servisa transformators un tā saistītā vidējā un augsta sprieguma uzlādējumi var tikt izlaisti. Ar GCB ieviešanu vidēji stacijas pieejamība palielinās par 0,3%–0,6%, un augstāka ģeneratora pieejamība tieši pārvedas uz palielinātu enerģijas ieņēmumu.

2. Struktūra un funkcija

2.1 Kopējā struktūra

Līknes izolētāja sistēma esenzialā veidā sastāv no šādiem komponentiem un aprīkojuma, kas montēti kopīgā atbalsta konstrukcijā. Atkarībā no pasūtījuma specifikācijām daži minētie komponenti var tikt izlaisti.

HEC/HECI tipa uzlādējuma standarta dizains ietver:

• SF₆ līknes izolētājs

• Atslēgātājs (izolētājs)

• Apgabalošanas (zaļā zeme) atslēgātājs

• Kondensatori

• Strāvas transformatori (CTs)

• Sprieguma transformatori (VTs)

Impulsu aizsargi, sašķedošanas savienojumi un startēšanas atslēgātājs (Static Frequency Converter, SFC) ir pieejami kā papildu preces.

1 – Līknes izolētājs 2 – Atslēgātājs (Izolētājs) 3a – Apgabalošanas atslēgātājs 3b – Apgabalošanas atslēgātājs 4 – Sašķedošanas savienojums 5 – Startēšanas atslēgātājs (SFC) 6 – Kondensators

7 – Strāvas transformators 8 – Sprieguma transformators 9 – Impulsu aizsargs 10 – Korpus

Izolētājs ir aizpildīts ar SF₆ gāzi kā loku nomirstošo vidu. Galvenie kontakti un loku kontakti ir atdalīti. Kontaktus pārvalda spraugas darbības mehānisms. Izolētāja trīs poli ir mehāniski savstarpēji saistīti.

1 – Elastīga savienojuma 2 – Atsekošanās (Atsekošanas) spēķis 3 – Loku nomiršanas kamēra 4 – Izolācija 5 – Korpus 6 – Zemes (Apzemes) spēķis 7 – Atsekošu fāzes šķidrleņķa savienojums

8 – Strāvas transformatorius

Izolētāja korpusa iekšējās sastāvdaļas redzamas zemāk esošajā attēlā.

2.2 Komponentu sastāvs un funkcijas

1) Darbības mehānisma

HECI5 tipa GCB izolētājam tiek izmantots AHMA 4 darbības mehānisms. Šī darbības mehānisma foto izskatās šādi:

1 – Kombinētais dzinējs (oleju pumpe) 2 – Kontrolles ventilis palīgkontakti 3 – Palīgkontakti

① Darbības modulis:

Modulis izmanto konstanto spiediena diferenciālu struktūru, kur augsts spiediens pastāvīgi iedarbojas uz stūrmata virsējo daļu. Atveršanas un slēgšanas ātrumi var tikt atsevišķi pielāgoti ar atbilstošiem rotācijas skruvām.

② Energijas krājuma modulis:

Hidrolikisko oleja darbības rezultātā akumulatora stūrma samazina diska veida mākoņus un ilgtermiņā krāpj hidrāulisko enerģiju energijas krājuma stūrmas cilindrā, nodrošinot nepieciešamo enerģijas rezervi atveršanas un slēgšanas operācijām.

③ Kontroles modulis:

Galvenās kontrolraksturības elektriskie komandas signāli aktivizē atveršanas/slēgšanas elektromagnētus ventilus, kas savukārt maina virzienkontroles ventilu pozīciju, lai sasniegtu izolētāja atveršanu vai slēgšanu.

④ Pielāgošanas (Saistīšanas) modulis:

Stūrmas kustības laikā savienojuma svārsturgrāmata pārvieto palīgspēķi, pārslēdzot atveršanas/slēgšanas pozīcijas signālus.

⑤ Hidrolikālās pumbes modulis:

Elektriskais dzinējs pārvadā hidrolikālo pumbi, injicējot oleju akumulatorā, pārveidojot elektrisko enerģiju hidrolikālā enerģijā.

⑥ Uzraudzības modulis:

Diska veida mākoņu samazināšanās pārvada robežkontaktu vaļu, kas rotā, atverot vai slēdzot mikrospēķa kontaktus. Tas nodrošina signālus par rīkošanos un automātiskas saistīšanas funkcijas galvenajai kontrolraksturībai. (Ja spiediens pārsniedz noteikto vērtību, izsilešanas ventilis automātiski atver, lai nodrošinātu pārspiediena aizsardzību.)

2) Izolētājs

Izolētājs ir GCB galvenā sastāvdaļa. Tā strukturālais princips nav sarežģīts, un tā funkcionalais shēmatisks attēls ir redzams zemāk:

S1 – Spraugu robežkontacts S0 – Palīgspēķis SA – Pozīcijas indikators Y1 – Slēgšanas spīdums Y2, Y3 – Atveršanas spīdumi 1 un 2 M0 – Enerģijas krājuma dzinējs R10 – Sildītājs DI – Blītuma indikators 

F6 – Blītuma monitorings

3) SF₆ gāzes sistēma

GCB SF₆ gāze ir pieejama tikai izolētājā, blītuma relejā, blītuma mērītājā un savstarpēji savienojos gāzes caurules.

Blītuma monitorings ir temperatūras kompensēts spiediena uzraudzības ierīce, kas tiek izmantota, lai uzraudzītu SF₆ gāzes blītumu trim polos (trim fāzēs). Spiediens var tikt tieši novērots ar spiediena mērītāju. Ja spiediens samazinās zem noteiktā sliekšņa, blītuma monitorings nosūta “PILDĪT GĀZU” signālu. Ja SF₆ spiediens turpinās samazināties, divi neatkarīgi mikrospēķi aktivizē saistīšanas bloķēšanas, kas neļauj veikt jebkuras pārslēdzšanas operācijas — izolētājs kļūst mehāniski un elektriski bloķēts.

Blītuma monitorings iestatījumi ir norādīti atbilstošajos kontrolēšanas diagrammās un SF₆ gāzes blītuma raksturainajos grafikos.

Kontrolraksturība ir galvenokārt sastāvējusi no četrām daļām:

• Saistīšanas kontakts

• Darbības skaitītājs

• Darbības un brīdinājuma indikatori

• Vietējā darbības režīma pogas

4) Pārvaldības kabiņets

Visas šķēršļa vadības mehānismu funkcijas ir integrētas pārvaldības kabiņetē. Galīgā konfigurācija un funkciju izkārtojums ir detalizēti atbilstošajos vadības diagrammās. Izmantotie vadības komponenti visi atrodas pārvaldības kabiņetē:

S2 – Vietējā/Attālā selektoruss: Darbības režīms tiek izvēlēts ar S2 selektoru.

Attālā pozīcijā komandas var izsniegt tikai no galvenās pārvaldes telpas.

Vietējā pozīcijā komandas var uzsākt tikai no šķēršļa pārvaldības kabiņeta.

Vietējā pozīcijā S2 selektora atslēgu nevar izņemt. Ieteicams glabāt atslēgu pārvaldes telpā.

S11/S12 – Apgaismojuma pogas šķēršļa vadībai.

5) Spiediena samazināšanas (eksplozijas aizsardzības) sistēma

Plūstamais diska: Ja notiek iekšēja loka defekts (izraisīts ilgstošu īslaisti), un gaisa spiediens apvolvumā sasniedz aktivācijas slodzi, plūstamais disks saliecas, lai tūlītēji samazinātu pārspiedienu. Šis ātrais ventilācijas process novērš katastrofisku apvolvuma sabojājumu, droši izmetot pārspiestu SF₆ gāzi.