Genereerdersirkelbrekers is in beginsel geskik vir 'n wyd verspreide reeks kragopwekkingsaanlegte, insluitend fossiel-aangedrewe, kern-, gas-turbine, gekombineerde siklus-, waterkracht- en opgepompte stoor kragopwekkingsaanlegte. Hulle is ook ideaal vir die opgradering van bestaande kragstasies wat sonder genereerdersirkelbrekers is.
In die verlede is genereerdersirkelbrekers algemeen gebruik in multi-eenheidsstasies waar verskeie relatief klein genereerders aan 'n gemeenskaplike bus was verbonden. Met die vinnige groei in genereerdergrootte en die eskalasie van stelselfoutstroome, is die onderbreekvermoë van hierdie tipe switsers gou oorsteek. Daarna is die eenheidkonsep aangeneem, waar elke genereerder 'n onafhanklike stoomvoorsieningshulpstelsel het, direk verbonden aan 'n spanningsverhoogtransfoormer en hoë-kant breker(s).
Wanneer dit vergelyk word met die eenheidverbinding, bied die gebruik van genereerdersirkelbrekers om genereerders by hul terminalspanning te skakel, 'n aantal voordele:
Vereenvoudigde Operasies: Dit vereenvoudig bedryfsprosedures, verminder die kompleksiteit en potensiële menslike foute tydens genereerder-verwante skakelopdragte.
Verbeterde Beskerming: Dit bied verbeterde beskerming vir die genereerder, asook vir die hoof- en eenheidstransformers, deur hierdie kritiese komponente teen elektriese foute en stoots te beskerm.
Toename in Betroubaarheid: Dit verhoog die veiligheid van die kragopwekkingsstelsel en versterk die algehele beskikbaarheid van die kragstasie, wat neerligtyd minimeer en maguitset maksimeer.
Ekoniese Voordelige: Dit bring ook ekonomiese voordele, soos verminderde instandhoudingskoste en verbeterde langtermynbedryfseffektiwiteit.
Die kernvereistes vir die elektriese indeling van kragstasies kan as volg saamgevat word:
Effektiewe Kragoorgang: Oorgang van die gegenereerde elektriese energie van die genereerder na die hoëspannings (HV) oordragstelsel, met in agneming van operasionele behoeftes, sowel as faktore wat beskikbaarheid, betroubaarheid en ekonomiese lewensvatbaarheid betref.
Betroubare Byvoerkragvoorsiening: Verzeker die voorsiening van elektriese krag vir byvoer- en stasiediensstelsels, wat krities is vir die handhawing van veilige en betroubare kragstasiebedryf.
Figuur 1 illustreer voorbeelde van kragstasieindelinge wat 'n genereerdersirkelbreker gebruik om die genereerder aan die hooftransfoormer te verbind, en wys hoe hierdie brekers in die algehele kragstasie-elektriese konfigurasie geïntegreer word.
Genereerdersirkelbrekers speel 'n kritieke en veelvuldige rol in kragstelsels, en vervul 'n verskeidenheid essensiële operasiepligte:
Sinkronisasie met die HV Stelsel: Hulle is verantwoordelik vir die sinkronisering van die genereerder met die stelselspanning op hoëspanningsvlak. Dit verseker 'n naadlose verbinding tussen die genereerder se uitset en die netwerk, wat die doeltreffende oorgang van elektriese energie bevorder.
Ontkoppeling van die HV Stelsel: Hulle maak die skeiding van genereerders van die HV-stelsel moontlik, wat spesifiek nuttig is wanneer onbelaaide of lig belaaide genereerders afgeskakel word. Hierdie operasie help om die stabiliteit en veiligheid van die kragnetwerk te handhaaf.
Belastingsstroomeonderbreek: Hierdie brekers is in staat om belastingsstroome te onderbreek, met die vermoë om tot die volle belastingstroome van die genereerders te hanteer. Hierdie funksionaliteit is krities vir normale operasie en belastingsbestuur binne die kragstasie.
Stelselgevoede kortsluitstroomeonderbreek: Hulle kan stelselgevoede kortsluitstroome onderbreek, wat die genereerder en ander komponente beskerm teen die potensiële skadelike effekte van oormaatlike stroome as gevolg van foute in die stelsel.
Genereerdergevoede kortsluitstroomeonderbreek: Soortgelyk is hulle ontwerp om genereerdergevoede kortsluitstroome te onderbreek, wat die genereerder self beskerm teen interne foute en sy voortdurende veilige operasie verseker.
Uit-fase stroomonderbreek: Genereerdersirkelbrekers kan stroom onderbreek onder uit-fase toestande, met die vermoë om tot 'n uit-fase hoek van 180° te hanteer. Hierdie kenmerk is krities vir die handhawing van stelselstabiliteit tydens abnormaliteitsoperasietoestande.
Sinkronisasie in Opgepompte Stoor Kragstasies (Motormodus): In opgepompte stoor kragstasies, wanneer die genereerder-motor in motormodus gestart word, word die sirkelbreker gebruik om die masjien met die HV-stelsel te sinkroniseer. Daar is verskillende sinkronisasie-metodes beskikbaar, soos die gebruik van 'n statiese frekwensieomskakelaar (SFC) of terug-te-rug-starting.
Startstroomhandhaving in Opgepompte Stoor Kragstasies (Motormodus): Wanneer die genereerder-motor in motormodus met asinchroniese starting in opgepompte stoor kragstasies gestart word, sluit die sirkelbreker op en onderbreek die startstroom, wat 'n gladde en beheerde opstartproses verseker.
Lagefrekwensie kortsluitstroomonderbreek: In gas-turbine, gekombineerde siklus- en opgepompte stoor kragstasies, afhangende van die opstartvoorsiening, kan die sirkelbreker genereerdergevoede kortsluitstroome onderbreek by frekwensies onder 50/60 Hz, wat aanpas aan die spesifieke vereistes van hierdie kragopwekkingsstelsels.
Daar is verskeie sinkronisasiebenaderings in opgepompte stoor kragstasies.
Statiese Frekwensieomskakelaar (SFC) Startschema: Hierdie schema bestaan hoofsaaklik uit 'n thyristor-omskakelaar wat aan 'n eenheidstransfoormer by die HV-kant en 'n inwerter wat aan die genereerder gekoppel is. Die inwerter begin die genereerder se operasie vanaf 'n lae kragfrekwensie en laat dit stapsgewys oploop tot die geregte kragfrekwensie. Eenmaal die genereerder opgewonde is om krag te produseer, kan daar 'n fasehoekverskil wees tussen sy uitset en dié van die netwerk. Op die oomblik wanneer die faseverskil tussen die genereerder en die HV-netwerk geminimeer is, word die genereerder met die HV-netwerk gesinkroniseer deur 'n genereerdersirkelbreker of 'n HV-sirkelbreker.
Terug-te-rug Startschema: In 'n kragstasie met meerdere genereerders, kan 'n terug-te-rug startschema aangewend word. Die krag wat deur 'n genereerder geproduseer word wat onder nominale toestande bedryf, word gebruik om 'n gestoppe genereerder op te start tot die geregte kragfrekwensie. Daarna word die genereerder met die HV-netwerk gesinkroniseer deur 'n genereerdersirkelbreker of 'n HV-sirkelbreker.
Volgens die IEC/IEEE 62271-37-13 standaard, word die geregte kortsluitvermoë van 'n genereerdersirkelbreker gespesifiseer as twee eenhede van operasies, met 'n 30-minute interval tussen elke operasie. Die vermoësiklus word aangedui as "CO – 30 minute – CO", wat twee volledige kortsluitonderbrake beteken, met 'n 30-minute gap tussen elke kortsluitsluiting.Hierdie ontwerp is spesifiek bedoel om kragstasies en genereerders te beskerm. Twee opeenvolgende sluit-onderbreek-operasies tydens 'n volle kortsluit kan potensieel skade aan die genereerder en die spanningsverhoogtransformers veroorsaak.
Soortgelyke kortsluite is hoogst onwaarskynlik, en dit is ook baie onwaarskynlik dat 'n stasiebestuurder probeer om die sirkel weer te sluit net 30 minute ná 'n volle kortsluitgebeurtenis.
Die 30-minute interval tussen twee operasies is noodsaaklik vir die herstel van die aanvanklike toestand van die sirkelbreker en om oormaatlike verhitting van sy komponente te vermy. Dit moet opgemerk word dat hierdie tydinterval kan varieer afhangende van die spesifieke tipe operasie en die eienskappe van die genereerdersirkelbreker.
