HECI GCB għal Ġeneraturi – Fast SF₆ Circuit Breaker

1.Definizzjoni u Funksjoni

1.1 Roli tal-Generator Circuit Breaker

Il-Generator Circuit Breaker (GCB) huwa punt ta' disconnessioni kontrollabili sitwat bejn il-ġenerator u l-transformatur ta' għalb, serwint bħala interfax mill-ġenerator sal-grid tal-enerġija. Il-funzjonijiet ewlenin tiegħu inklużu l-isolazzjoni ta' erori fuq is-silġ tal-ġenerator u l-abilità ta' kontrol operattiva waqt it-tisimiljar tas-ġenerator mal-grid. Il-prinċipju operattiv tal-GCB ma jkunx differenti ħafna minn dak tal-circuit breaker standard; imma, għall-komponenti DC għoli preżenti fil-korrenti ta' erori tal-ġenerator, huwa neċessarji li l-GCB jioprawa ħafif biex jiġi isolat erorijiet rapidament.

1.2 Konfront bejn Sistemi bl-u Senza Generator Circuit Breaker

Figura 1 turi s-senarju ta' interruzzjoni tal-korrent tal-erori tal-ġenerator f'sistema mingħajr Generator Circuit Breaker.

Figura 2 turi s-senarju ta' interruzzjoni tal-korrent tal-erori tal-ġenerator f'sistema mħabbra ma' Generator Circuit Breaker (GCB).

Kif turi fl-konfront hawn fuq, l-avvantaggi ta' installazzjoni ta' Generator Circuit Breaker (GCB) jistgħu jintuġġaw b'mod dawn:

Waqt it-tisimiljar u s-silġ normali tal-unità tal-ġenerazzjoni, mhux neċessarja l-interconnessioni tal-supply ta' potenza ausiliarja—biss l-operazzjoni tal-generator circuit breaker hija meħtieġa, li tifforta b'substantjalment ir-relibabbiltà tal-potenza tal-stazzjoni.

Fl-każ ta' erori interni fil-ġenerator (l-iktar stqarrijiet tal-GCB), biss il-generator circuit breaker huwa meħtieġ biex jiġi trippat, li tinqas b'substantjalment il-kumplikazzjoni operattiva waqt l-erori tal-unità.

Jipprovdwi protezzjoni aħjar għall-transformatur prinċipali u l-transformatur ta' stazzjoni ta' voltagġ għoli. Meta jokkuru erori interni f'wiehed minn dawn it-trasformatur, il-ġenerator tkompli tifurmini kurrent tal-erori waqt it-tmiegħ tal-kurrent tal-kamp (excitation) anki wara ma jiġi mittbuqhom il-breaker tal-voltagġ għoli mit-trasformatur prinċipali mill-protezzjoni. Ma' GCB installat, il-ġenerator jista' jiġi disconnest rapidament, bil-mogħdija tal-danni fit-trasformatur prinċipali—avvantaggju kritiku għall-unitajiet tal-ġenerazzjoni kbira.

Avvantaggju addizzjonali huwa tmitigazzjoni jew l-eliminazzjoni tad-danni lil-ġenerator minn operazzjonijiet mhux simultanji (pole-disagreement) tal-breaker tal-voltagġ għoli. Fl-konnessjonijiet tal-ġenerator-transformator, il-breaker tal-voltagġ għoli jioprawa b'voltagġ ratifikat għoli, u fis-switchgear ta' tip apert, is-spazju kbir bejn fasi jimpedixxi l-interlocking mekaniku tal-tliet fasi. Kkonsekwentement, l-operazzjonijiet mhux simultanji jistgħu jokkuru anki waqt is-switċċjar normali. Ikondizioni dan jinduċu kurrents negativ-sekwenzjali fl-stator tal-ġenerator, u r-rotor għandu tolleranza ħafifa għal kamps magnetiċi negativ-sekwenzjali—potenzjalment li jilqgu danni severi fir-rotor. L-GCB moderna, iktar hekk, huma disegnati u manufattrati b'interlocking mekaniku tal-tliet fasi, effettivament jprevenu l-operazzjonijiet mhux simultanji.

Għal erori li jokkuru fuq is-silġ tal-ġenerator tal-GCB, biss il-generator circuit breaker huwa meħtieġ biex jiġi trippat—sensa l-opening tal-breaker tal-voltagġ għoli mit-trasformatur prinċipali—minimizzandu l-impatt fuq is-struttura tal-grid kompletta u benefikjaw is-stabilità tas-sistema.

Id-dispożizzjoni tal-impiant tal-enerġija tibda sempliċi u aktar ekonomika, ridutti l-installazzjoni, it-tiempi ta' commissioning, u l-kostijiet. It-trasformatur tal-stazzjoni u l-switchgear medi u għoli assoċjati msejħa. Ma' implementazzjoni tal-GCB, l-aċċessibilità medja tal-impiant tizdied b'0.3%–0.6%, u disponibilità tal-ġenerator aqra tradotti direttament fi revenue tal-enerġija aqra.

2. Struttura u Funksjoni

2.1 Struttura Oħloq

Is-sistema tal-breaker ikonsisti essenzjalment mill-komponenti u l-equipament li jmissu, kollox montati fuq struttura tal-support komuni. Skont is-speċifikazzjonijiet tal-order tal-aċquzzjoni, xi komponenti listati jistgħu jkunu eskludu.

Id-disegnu standard tal-switchgear ta' tip HEC/HECI jinkludi:

• SF₆ circuit breaker

• Disconnector (isolating switch)

• Earthing (grounding) switch

• Capacitors

• Current transformers (CTs)

• Voltage transformers (VTs)

Surge arresters, shorting links, u s-start-up switch (għal Static Frequency Converter, SFC) huma disponibbli bħala items opzjonali.

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

Il-ċirkwit breker huwa mitħallat bi ġas SF₆ bħal meżjun tal-ħilġ. Il-kontatti prinċipali u l-kontatti tal-ħilġ huma separati. Il-kontatti jioperaw permezz ta' mekanismu operat mill-ġumġuma. It-tliet poli tal-ċirkwit breker huma interlinkati mekanikament.

1 – Konnezzjoni fleksibbli 2 – Disconnector (Isolating switch) 3 – Kkambur tas-silġ tal-ħilġ 4 – Iżolazzjoni 5 – Involucru 6 – Switch tal-earthing (Grounding) switch 7 – Konnezzjoni tal-busbar ta’ faza isolata

8 – Transformer tal-ġurrent

Il-komponenti interni fit-tin involucru tal-GCB huma turi fil-fjura hawn taħt.

2.2 Kompozizzjoni u funzjon ta' komponenti

1) Mekanisma tal-operazzjoni

Il-ċirkwit breker tal-tip HECI5 jistenna l-ahjar AHMA 4 mekanisma tal-operazzjoni. Il-fotografija fiżika ta' din il-mekanisma tal-operazzjoni hija kif tieħu:

1 – Motor kombinat (motor tal-pumpa tal-oli) 2 – Kontatti ausiliarji tal-valvola tal-kontroll 3 – Kontatti ausiliarji

① Modul tal-operazzjoni:

Il-modul jadoppa struttura ta' differenza ta' pressjoni konstanti, fejn l-oli għax-xita joperaw kontinwament fuq is-silġ superjuri tal-astragali. Is-silġ tal-ftitjar u tal-ħilġ jistgħu jiġu regolati separatament permezz tal-viti tal-regolazzjoni mhuxxla.

② Modul tal-akkumulazzjoni ta' enèrġija:

Taħt l-azzjoni tal-oli hidrauliku, l-astragal tal-akkumulator ippremmit disk springs u jikkonserva l-enèrġija hidraulika fl-akkumulator tal-piston tal-enerġija għal perjodu tal-ħin, li jfornixxi r-reservju ta' enèrġija neċessarja għal l-operazzjonijiet tal-ftitjar u tal-ħilġ.

③ Modul tal-kontroll:

Is-segnali tal-komandu elektriku mill-kamra prinċipali tal-kontroll jattivaw is-solenoidi tal-valvola tal-ftitjar/ħilġ, li f’dak is-silġ jispostaw it-tramut tal-valvola direzzjonali biex jagħmlu ftitjar jew ħilġ tal-ċirkwit breker.

④ Modul tal-adaptar (Linkage):

Waqt l-moviment tal-astragal, brazzett tal-konnezzjoni jidirġu l-interruttur ausiliarju biex jidirġu is-silġ tal-ftitjar/ħilġ.

⑤ Modul tal-pumpa hidraulika:

Motor elektriku jidirġu l-pumpa hidraulika biex jinfutu l-oli fl-akkumulator, bl-ebda konverżjoni tal-enèrġija elektrika f'enèrġija hidraulika.

⑥ Modul tal-monitoraġġ:

L-ippremss tal-disk springs iddirġu kam tal-limit switch, li jidirġu biex jiftaħu jew jiserra l-kontatti tal-mikroswitch. Dan jfornixxi segnali tal-allert u funzjonijiet tal-interlock awtomatiku għal il-kamra prinċipali tal-kontroll. (Meta l-pressjoni toqqs il-valur speċifikat, l-valvola tal-rilievi tad-dawl tippremmit awtomatikament biex tiġi l-protezzjoni tal-overpressure.)

2) Ċirkwit breker

Il-ċirkwit breker huwa l-komponent prinċipali tal-GCB. Il-prinċipju strutturali tiegħu mhux komplikat, u d-diagramma funzjonali tiegħu turi hawn taħt:

S1 – Limit switch tal-ġumġuma S0 – Interruttur ausiliarju SA – Indikatur tal-pożizzjoni Y1 – Coil tal-ħilġ Y2, Y3 – Coils tal-ftitjar 1 u 2 M0 – Motor tal-akkumulazzjoni R10 – Heater DI – Indikatur tal-density 

F6 – Monitor tal-density

3) Sistemu tal-gas SF₆

Fl-GCB, il-gas SF₆ huwa preżent biss fil-ċirkwit breker, fid-density relay, fid-density gauge, u fil-piping tal-gas interconnecting.

Il-monitor tal-density huwa dispożitiv monitor tal-pressjoni kompensat tal-temperatura u huwa maħluq biex jimonitora l-density tal-gas SF₆ fit-tliet poli (tliet fazzi) tal-ċirkwit breker. Il-pressjoni tal-gas tista' tintara diretta permezz tal-pressjometru. Meta l-pressjoni tiddris is-silġ speċifikat, il-monitor tal-density jisilġa segnal "REPLENISH GAS". Jekk il-pressjoni tal-SF₆ tibs fis-silġ, żewġ microswitches indipendenti jattivaw interlocks li jimpedixxu l-operazzjonijiet tal-switching — il-ċirkwit breker jkun lokkat mekanikament u elektrikament.

Il-set points tal-monitor tal-density huma speċifikati fid-diagrammi tal-kontroll relevanti u fit-trendi tal-density tal-gas SF₆.

Il-panel tal-kontroll tal-kabinet tal-kontroll huwa magħmul minn erba' parti prinċipali:

• Interlock switch

• Operation counter

• Operation and alarm indicators

• Local operation mode buttons

4) Kabinet Kontroll

Kull l-ifunzjonijiet tal-mekkanismu operattiv tar-rutturi huma mmexxi fil-kabinet kontroll. Il-konfigurazzjoni u l-dispozzizzjoni funzjonali finali huma tafferriti fid-diagrammi kontrolli rilevanti. Il-komponenti kontrolli segwenti huma kollha fihem fil-kabinet kontrol:

S2 – Switch Selezzjoni Lokali/Remote: Il-mod operattiv jiġi selezzjonat permezz tas-switch S2.

Fl-Posizzjoni Remote, l-ordni jistgħu tikunu emessi biss mill-kamra prinċipali tal-kontroll.

Fl-Posizzjoni Lokali, l-ordni jistgħu jibdew biss mill-kabinet kontrol tar-rutturi.

Meta hu fl-Posizzjoni Lokali, il-ċavetta tas-switch selezzjoni S2 ma tistax tkun tolna. Huwa sseġġieħ li tittieħed il-ċavetta immaqsuma fin-nies tal-kontroll.

S11/S12 – Buttuni premsjoni illuminati għall-operazzjoni tar-rutturi.

5) Sistem ta' Rilaxx Pressjoni (Protezzjoni minn Esplożjonijiet)

Disk Burst: Fl-każ ta' erġa interna (missa minn kurrent ta' short circuit ftit twassal), jekk il-pressjoni tal-gas fi ħal mill-bastiment tiġi s-silġ ta' attivazzjoni, id-disk burst jiġi fratturatur biex jiġi rilaxxat l-pressjoni eżċessiva immediatament. Din il-ventilazzjoni rapida tippreviendi l-falliment katastrofiku tal-bastiment billi tirduna s-sigurtà l-gas SF₆ sovrappressjonizzat.