HECI GCB สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้า – วงจรป้องกันความเร็วสูง SF₆

1. บทนิยามและฟังก์ชัน

1.1 บทบาทของเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้า

เบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้า (GCB) เป็นจุดตัดที่สามารถควบคุมได้ระหว่างกำเนิดไฟฟ้ากับหม้อแปลงขั้นตอนสูง ทำหน้าที่เป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างกำเนิดไฟฟ้ากับระบบไฟฟ้า การทำงานหลักของ GCB ประกอบด้วยการแยกความผิดปกติทางด้านกำเนิดไฟฟ้าและการควบคุมการทำงานในระหว่างการประสานงานและเชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้า หลักการการทำงานของ GCB ไม่แตกต่างจากเบรกเกอร์วงจรมาตรฐานมากนัก แต่เนื่องจากมีส่วนประกอบของกระแสตรงสูงในกระแสความผิดปกติของกำเนิดไฟฟ้า GCB จำเป็นต้องทำงานอย่างรวดเร็วเพื่อแยกความผิดปกติอย่างรวดเร็ว

1.2 การเปรียบเทียบระหว่างระบบที่มีและไม่มีเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้า

ภาพที่ 1 แสดงสถานการณ์ของการตัดกระแสความผิดปกติของกำเนิดไฟฟ้าในระบบที่ไม่มีเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้า

ภาพที่ 2 แสดงสถานการณ์ของการตัดกระแสความผิดปกติของกำเนิดไฟฟ้าในระบบที่มีเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้า (GCB)

ตามที่แสดงในการเปรียบเทียบข้างต้น ข้อดีของการติดตั้งเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้า (GCB) สามารถสรุปได้ดังนี้:

ระหว่างการเปิดและปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามปกติ ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟสำรอง—เพียงแค่ใช้งานเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเชื่อถือได้ของระบบจ่ายไฟภายในสถานีอย่างมาก

ในกรณีที่เกิดความผิดปกติภายในกำเนิดไฟฟ้า (คือ ด้านกำเนิดไฟฟ้าของ GCB) ต้องการเพียงแค่ทริปเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น ซึ่งจะช่วยลดความซับซ้อนในการดำเนินงานเมื่อเกิดความผิดปกติของหน่วยกำเนิดไฟฟ้า

ให้การป้องกันที่ดีขึ้นสำหรับหม้อแปลงหลักและหม้อแปลงบริการแรงสูง เมื่อเกิดความผิดปกติภายในหม้อแปลงใด ๆ ในสองหม้อแปลงนี้ กำเนิดไฟฟ้ายังคงส่งกระแสความผิดปกติในช่วงเวลาที่สนามแม่เหล็ก (กระแสกระตุ้น) กำลังเสื่อมลง แม้ว่าเบรกเกอร์วงจรแรงสูงของหม้อแปลงหลักจะถูกเปิดโดยระบบป้องกัน ด้วยการติดตั้ง GCB สามารถตัดกำเนิดไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ทำให้ลดความเสียหายต่อหม้อแปลงหลัก ซึ่งเป็นประโยชน์สำคัญสำหรับหน่วยกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่

ข้อดีอีกประการหนึ่งคือการลดหรือกำจัดความเสียหายที่เกิดจากการทำงานไม่พร้อมกัน (การไม่เห็นด้วยของขั้ว) ของเบรกเกอร์วงจรแรงสูง ในการเชื่อมต่อหน่วยกำเนิดไฟฟ้า-หม้อแปลง เบรกเกอร์วงจรแรงสูงทำงานที่แรงดันกำหนดสูง และในสวิตช์เกียร์แบบเปิด มีระยะห่างระหว่างเฟสที่ใหญ่ ทำให้ไม่สามารถใช้การล็อกสามเฟสทางกลได้ ดังนั้น การทำงานไม่พร้อมกันอาจเกิดขึ้นแม้ในระหว่างการสลับปกติ สภาวะเช่นนี้จะทำให้เกิดกระแสลำดับลบในสเตเตอร์ของกำเนิดไฟฟ้า และโรเตอร์มีความทนทานต่อสนามแม่เหล็กลำดับลบจำกัด อาจนำไปสู่ความเสียหายที่รุนแรงของโรเตอร์ อย่างไรก็ตาม เบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้าสมัยใหม่ได้ถูกออกแบบและผลิตด้วยการล็อกสามเฟสทางกล ทำให้ป้องกันการทำงานไม่พร้อมกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

สำหรับความผิดปกติที่เกิดขึ้นทางด้านกำเนิดไฟฟ้าของ GCB ต้องการเพียงแค่ทริปเบรกเกอร์วงจรกำเนิดไฟฟ้าเท่านั้น โดยไม่ต้องเปิดเบรกเกอร์วงจรแรงสูงของหม้อแปลงหลัก ทำให้ลดผลกระทบต่อโครงสร้างระบบไฟฟ้าโดยรวมและเป็นประโยชน์ต่อความมั่นคงของระบบ

การวางผังโรงไฟฟ้าจะง่ายและประหยัดขึ้น ลดเวลาการติดตั้งและการทดสอบ และค่าใช้จ่าย หม้อแปลงบริการสถานีและสวิตช์เกียร์แรงกลางและแรงสูงที่เกี่ยวข้องสามารถถูกยกเลิกได้ ด้วยการใช้ GCB ความพร้อมใช้งานเฉลี่ยของโรงไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 0.3%–0.6% และความพร้อมใช้งานของกำเนิดไฟฟ้าที่สูงขึ้นแปลงเป็นรายได้จากพลังงานที่เพิ่มขึ้นโดยตรง

2. โครงสร้างและฟังก์ชัน

2.1 โครงสร้างโดยรวม

ระบบเบรกเกอร์วงจรโดยพื้นฐานประกอบด้วยส่วนประกอบและอุปกรณ์ต่อไปนี้ ทั้งหมดติดตั้งบนโครงรับร่วมกัน ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดในคำสั่งซื้อ ส่วนประกอบบางรายการอาจถูกยกเว้น

การออกแบบมาตรฐานของสวิตช์เกียร์ประเภท HEC/HECI ประกอบด้วย:

• เบรกเกอร์วงจร SF₆

• สวิตช์แยก (สวิตช์ตัดไฟ)

• สวิตช์กราวน์ (สวิตช์ต่อกราวน์)

• คาปาซิเตอร์

• หม้อแปลงกระแส (CTs)

• หม้อแปลงแรงดัน (VTs)

อุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกิน สายเชื่อมโยงสั้น และสวิตช์เริ่มต้น (สำหรับคอนเวอร์เตอร์ความถี่คงที่, SFC) สามารถเลือกเป็นรายการเสริมได้

1 – เบรกเกอร์วงจร 2 – สวิตช์แยก (สวิตช์ตัดไฟ) 3a – สวิตช์กราวน์ 3b – สวิตช์กราวน์ 4 – สายเชื่อมโยงสั้น 5 – สวิตช์เริ่มต้น (SFC) 6 – คาปาซิเตอร์

7 – หม้อแปลงกระแส 8 – หม้อแปลงแรงดัน 9 – อุปกรณ์ป้องกันแรงดันเกิน 10 – ตู้

วงจรป้อนไฟใช้ก๊าซ SF₆ เป็นสารดับอาร์ก อุปกรณ์ติดต่อหลักและอุปกรณ์ติดต่ออาร์กถูกแยกออกจากกัน อุปกรณ์ติดต่อทำงานโดยกลไกสปริง สามขั้วของวงจรป้อนไฟเชื่อมโยงกันทางกลไก

1 – การเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่น 2 – ตัวแยก (สวิตช์แยก) 3 – ห้องดับอาร์ก 4 – การฉนวน&nbs;5 – โครงสร้าง 6 – สวิตช์ต่อกราวด์ 7 – การเชื่อมต่อบัสบาร์เฟสแยก

8 – ทรานฟอร์เมอร์กระแสไฟฟ้า

ส่วนประกอบภายในโครงสร้าง GCB แสดงในภาพด้านล่าง

2.2 การประกอบส่วนประกอบและการทำงาน

1) กลไกการทำงาน

สวิตช์ GCB รุ่น HECI5 ใช้กลไก AHMA 4 ภาพถ่ายจริงของกลไกนี้มีดังนี้:

1 – มอเตอร์รวม (มอเตอร์ปั๊มน้ำมัน) 2 – ตัวติดต่อเสริมวาล์วควบคุม 3 – ตัวติดต่อเสริม

① โมดูลการทำงาน:

โมดูลใช้โครงสร้างความแตกต่างแรงดันคงที่ โดยน้ำมันแรงดันสูงกระทำบนปลายบนของแกนสปริง ความเร็วในการเปิดและปิดสามารถปรับได้แยกตามสกรูที่เหมาะสม

② โมดูลการเก็บพลังงาน:

ภายใต้การกระทำของน้ำมันไฮดรอลิก กระบอกสูบสะสมกดสปริงแผ่นและเก็บพลังงานไฮดรอลิกไว้ในกระบอกสูบสะสมพลังงานระยะยาว ให้พลังงานสำรองที่จำเป็นสำหรับการเปิดและปิด

③ โมดูลควบคุม:

สัญญาณคำสั่งไฟฟ้าจากห้องควบคุมหลักกระตุ้นวาล์วโซเลนอยด์เปิด/ปิด ซึ่งเปลี่ยนตำแหน่งวาล์วควบคุมทิศทางเพื่อเปิดหรือปิดวงจรป้อนไฟ

④ โมดูลต่อพ่วง (ลิงค์):

ระหว่างการเคลื่อนที่ของแกนสปริง เครื่องขับเคลื่อนเชื่อมต่อข้อเหวี่ยงหมุนสวิตช์เสริม เพื่อสลับสัญญาณตำแหน่งเปิด/ปิด

⑤ โมดูลปั๊มไฮดรอลิก:

มอเตอร์ไฟฟ้าขับเคลื่อนปั๊มไฮดรอลิกเพื่อส่งน้ำมันเข้ากระบอกสูบสะสม แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานไฮดรอลิก

⑥ โมดูลตรวจสอบ:

การกดสปริงแผ่นขับเคลื่อนแคมบนสวิตช์จำกัด ซึ่งหมุนเพื่อเปิดหรือปิดตัวติดต่อของสวิตช์ไมโคร ให้สัญญาณเตือนและฟังก์ชันการล็อกอัตโนมัติสำหรับห้องควบคุมหลัก (เมื่อความดันเกินค่าที่กำหนด วาล์วระบายความดันจะเปิดอัตโนมัติเพื่อป้องกันความดันสูงเกิน)

2) วงจรป้อนไฟ

วงจรป้อนไฟเป็นส่วนประกอบหลักของ GCB หลักการโครงสร้างไม่ซับซ้อน และแผนผังการทำงานมีดังนี้:

S1 – สวิตช์จำกัดสปริง S0 – สวิตช์เสริม SA – ตัวระบุตำแหน่ง Y1 – ขดลวดปิด Y2, Y3 – ขดลวดเปิด 1 และ 2 M0 – มอเตอร์สะสมพลังงาน R10 – ฮีตเตอร์ DI – ตัวบ่งชี้ความหนาแน่น F6 – ตัวตรวจสอบความหนาแน่น

F6 – ตัวตรวจสอบความหนาแน่น

3) ระบบก๊าซ SF₆

ใน GCB ก๊าซ SF₆ มีเฉพาะในวงจรป้อนไฟ เรเลย์ความหนาแน่น เครื่องวัดความหนาแน่น และท่อเชื่อมก๊าซ

ตัวตรวจสอบความหนาแน่นเป็นอุปกรณ์ตรวจสอบความดันที่ชดเชยอุณหภูมิ ใช้ตรวจสอบความหนาแน่นของก๊าซ SF₆ ในวงจรป้อนไฟสามขั้ว (สามเฟส) ความดันก๊าซสามารถสังเกตได้โดยตรงผ่านเครื่องวัดความดัน เมื่อความดันลดลงต่ำกว่าค่าที่กำหนด ตัวตรวจสอบความหนาแน่นส่งสัญญาณ "เติมก๊าซ" หากความดัน SF₆ ลดลงต่อเนื่อง ไมโครสวิตช์สองตัวที่อิสระจะเปิดการทำงานที่ป้องกันการเปลี่ยนสถานะ—วงจรป้อนไฟจะถูกล็อกทางกลไกและไฟฟ้า

จุดตั้งค่าของตัวตรวจสอบความหนาแน่นระบุในแผนผังควบคุมที่เกี่ยวข้องและเส้นโค้งคุณสมบัติความหนาแน่นของก๊าซ SF₆

แผงควบคุมในตู้ควบคุมประกอบด้วยส่วนหลักๆ 4 ส่วน:

• สวิตช์ล็อก

• เครื่องนับการดำเนินการ

• ตัวบ่งชี้การทำงานและเตือน

• ปุ่มโหมดการทำงานท้องถิ่น

4) ตู้ควบคุม

ฟังก์ชันทั้งหมดของกลไกการทำงานของเบรกเกอร์ถูกผสานรวมอยู่ภายในตู้ควบคุม รายละเอียดการกำหนดค่าและการจัดวางฟังก์ชันสุดท้ายได้รับการอธิบายในแผนภาพควบคุมที่เกี่ยวข้อง องค์ประกอบควบคุมต่อไปนี้ถูกติดตั้งไว้ภายในตู้ควบคุม:

S2 – สวิตช์เลือกโหมดการทำงานท้องถิ่น/ระยะไกล: โหมดการทำงานถูกเลือกผ่านสวิตช์ S2

เมื่ออยู่ในตำแหน่งระยะไกล คำสั่งสามารถส่งได้เฉพาะจากห้องควบคุมหลักเท่านั้น

เมื่ออยู่ในตำแหน่งท้องถิ่น คำสั่งสามารถเริ่มต้นได้เฉพาะจากตู้ควบคุมของเบรกเกอร์เท่านั้น

เมื่ออยู่ในตำแหน่งท้องถิ่น กุญแจของสวิตช์เลือก S2 ไม่สามารถถอดออกได้ แนะนำให้เก็บกุญแจไว้ในห้องควบคุม

S11/S12 – ปุ่มกดสว่างสำหรับการทำงานของเบรกเกอร์

5) ระบบระบายแรงดัน (ป้องกันการระเบิด)

แผ่นแตก: ในกรณีที่เกิดความผิดปกติของอาร์คภายใน (เนื่องจากการไหลของกระแสไฟฟ้าลัดวงจรเป็นเวลานาน) หากแรงดันแก๊สภายในตู้บรรจุถึงค่ากระตุ้น แผ่นแตกจะแตกเพื่อปล่อยแรงดันส่วนเกินทันที การระบายอากาศอย่างรวดเร็วนี้ป้องกันการพังทลายของตู้บรรจุโดยการปล่อยแก๊ส SF₆ ที่มีแรงดันสูงอย่างปลอดภัย