Ang mga generator circuit breakers ay lubhang angkop para sa malawak na array ng power generation plants, kabilang ang fossil-fired, nuclear, gas turbine, combined-cycle, hydro, at pumped storage power plants. Ang mga ito ay din ang ideal para sa retrofitting ng umiiral na power stations na walang generator circuit breakers.
Noong nakaraan, ang mga generator circuit breakers ay karaniwang ginagamit sa multi-unit stations kung saan ilang relatibong maliit na generators ay naka-link sa isang common bus. Gayunpaman, dahil sa mabilis na paglaki ng laki ng generator at ang pag-escalate ng system fault current levels, ang interrupting capabilities ng ganitong uri ng switchgear ay maagang natuklasan. Pagkatapos, ang unit concept ay inadopt, kung saan bawat generator ay may independent steam supply auxiliary system na direkta na naka-connect sa step-up transformer at high-side breaker(s).
Kapag ikumpara sa unit connection, ang paggamit ng generator circuit breakers upang switchin ang generators sa kanilang terminal voltage ay nagbibigay ng maraming benefits:
Streamlined Operations: Ito ay simplifies ang operational procedures, binabawasan ang complexity at potential para sa human error sa panahon ng generator-related switching tasks.
Enhanced Protection: Ito ay nagbibigay ng improved protection para sa generator, pati na rin para sa main at unit transformers, nagbabantay sa mga critical components mula sa electrical faults at surges.
Increased Reliability: Ito ay boosts ang security ng power generation system at significantly enhances ang overall availability ng power plant, minimizing downtime at maximizing power output.
Economic Gains: Ito ay din nagbibigay ng economic advantages, tulad ng reduced maintenance costs at improved long-term operational efficiency.
Ang key requirements para sa electrical layout ng power plants ay maaaring sumaryun bilang sumusunod:
Efficient Power Transfer: Ipaglabas ang generated electrical energy mula sa generator patungo sa high-voltage (HV) transmission system, inaangkin ang operational needs, pati na rin ang mga factors na may kaugnayan sa availability, reliability, at economic viability.
Reliable Auxiliary Power Supply: Siguruhin ang supply ng electrical power para sa auxiliary at station service systems, na mahalaga para sa pag-maintain ng safe at reliable power plant operation.
Ang Figure 1 ay nagpapakita ng mga halimbawa ng power station layouts na gumagamit ng generator circuit breaker upang i-connect ang generator sa main transformer, ipinapakita kung paano ang mga breakers ay integrated sa overall power plant electrical configuration.
Ang mga generator circuit breakers ay naglalaro ng mahalagang at multifaceted role sa power systems, pumupuno ng iba't ibang essential operation duties:
Synchronization with the HV System: Sila ang responsable para sa synchronization ng generator sa system voltage sa high voltage (HV) level. Ito ay sigurado ang seamless connection sa pagitan ng generator's output at ang grid, facilitating ang efficient transfer ng electrical energy.
Disconnection from the HV System: Sila ay nagbibigay-daan para sa separation ng generators mula sa HV system, na partikular na kapaki-pakinabang kapag switching off unloaded o lightly loaded generators. Ang operasyon na ito ay tumutulong sa pag-maintain ng stability at safety ng power grid.
Load Current Interruption: Ang mga breakers na ito ay capable ng interrupting load currents, may capacity na handle up to the full-load current ng generators. Ang functionality na ito ay vital para sa normal operation at load management sa loob ng power plant.
System-Fed Short-Circuit Interruption: Sila ay maaaring interruptin ang system-fed short-circuits, nagbabantay sa generator at iba pang components mula sa potentially damaging effects ng excessive current flow dahil sa faults sa system.
Generator-Fed Short-Circuit Interruption: Pareho, sila ay designed upang interruptin ang generator-fed short-circuits, protecting ang generator mismo mula sa internal faults at ensuring ang continued safe operation nito.
Out-of-Phase Current Interruption: Ang generator circuit breakers ay maaaring handlein ang interrupting current under out-of-phase conditions, may kakayahang manage up to an out-of-phase angle of 180°. Ang feature na ito ay crucial para sa pag-maintain ng system stability sa panahon ng abnormal operating conditions.
Synchronization in Pumped Storage Power Plants (Motor Mode): Sa pumped storage power plants, kapag ang generator-motor ay nagsimula sa motor mode, ang circuit breaker ay ginagamit upang synchronizein ang machine sa HV system. Mayroong iba't ibang synchronization methods available, tulad ng paggamit ng static frequency converter (SFC) starting o back-to-back starting.
Starting Current Handling in Pumped Storage Power Plants (Motor Mode): Kapag ang generator-motor ay nagsimula sa motor mode sa asynchronous starting sa pumped storage power plants, ang circuit breaker ay closes on at interrupts ang starting current, ensuring ang smooth at controlled start-up process.
Low-Frequency Short-Circuit Current Interruption: Sa gas turbine, combined-cycle, at pumped storage power plants, depende sa start-up supply, ang circuit breaker ay maaaring interruptin ang generator-fed short-circuit currents sa frequencies below 50/60 Hz, adapting sa specific requirements ng mga power generation systems.
Mayroong maraming synchronization approaches sa pumped storage power plants.
Static Frequency Converter (SFC) Starting Scheme: Ang scheme na ito ay primarily comprises ng thyristor converter na naka-connect sa unit transformer sa HV side at inverter na naka-link sa generator. Ang inverter ay nagsisimula ng generator's operation mula sa low power frequency at gradual na ramp it up sa rated power frequency. Kapag ang generator ay excited upang produce power, maaaring may phase angle difference sa pagitan ng kanyang output at ang network. Sa oras na ang phase difference sa pagitan ng generator at ang HV network ay minimized, ang generator ay synchronized sa HV network gamit ang generator circuit breaker o HV circuit breaker.
Back-to-Back Starting Scheme: Sa power plant na may multiple generators, maaaring gamitin ang back-to-back starting scheme. Ang power na ginalawan ng generator na nagsasagawa sa nominal conditions ay ginagamit upang simulan ang isang halted generator hanggang sa rated power frequency. Pagkatapos, ang generator ay synchronized sa HV network gamit ang generator circuit breaker o HV circuit breaker.
Ayon sa IEC/IEEE 62271-37-13 standard, ang rated short circuit duty cycle ng generator circuit breaker ay specified bilang consisting ng two units ng operations, may 30-minute interval sa pagitan ng bawat operation. Ang duty cycle ay represented bilang "CO – 30 minutes – CO", na nangangahulugan ng two complete short circuit interruptions, may 30-minute gap sa pagitan ng bawat short circuit closing event.Ang design na ito ay specifically intended upang safeguard power plants at generators. Ang paggawa ng two consecutive close-open operations sa panahon ng full short circuit ay maaaring cause damage sa generator at ang step-up transformers.
Ang ganitong uri ng short circuits ay napakaimposible, at napakaimposible rin na ang plant manager ay subukan ang close ulit ang circuit lang 30 minutes pagkatapos ng full short circuit event.
Ang 30-minute interval sa pagitan ng two operations ay essential para sa restoration ng initial conditions ng circuit breaker at preventing excessive heating ng kanyang components. Dapat tandaan na ang time interval na ito ay maaaring magbago depende sa specific type ng operation at characteristics ng generator circuit breaker.
