Pemutus litar penjana sangat sesuai untuk pelbagai jenis loji janakuasa, termasuk loji berbahan api fosil, nuklear, turbin gas, kitaran bergabung, hidro, dan loji penyimpanan dipampangkan. Ia juga sesuai untuk menambah baik loji janakuasa sedia ada yang tiada pemutus litar penjana.
Pada masa lalu, pemutus litar penjana sering digunakan di stesen multi-unit di mana beberapa penjana yang agak kecil disambungkan ke bus umum. Namun, dengan pertumbuhan pesat saiz penjana dan peningkatan tahap arus kesalahan sistem, keupayaan pemutusan peralatan beralih ini segera dilampaui. Setelah itu, konsep unit diterima pakai, di mana setiap penjana mempunyai sistem bekalan wap pembantu yang bebas dan disambungkan secara langsung ke transformator peningkat voltan dan pemutus litar bahagian atas.
Bila dibandingkan dengan sambungan unit, penggunaan pemutus litar penjana untuk mengalihkan penjana pada voltan terminal mereka memberikan banyak manfaat:
Operasi yang Dipermudah: Ia mempermudah prosedur operasi, mengurangkan kekompleksan dan potensi ralat manusia semasa tugas-tugas beralih berkaitan penjana.
Pelindungan yang Ditingkatkan: Ia menawarkan perlindungan yang lebih baik untuk penjana, serta untuk transformator utama dan unit, melindungi komponen-komponen penting ini daripada kesalahan elektrik dan lonjakan.
Ketepatan yang Bertambah: Ia meningkatkan keselamatan sistem penjanaan kuasa dan secara signifikan meningkatkan ketersediaan keseluruhan loji janakuasa, mengurangkan masa henti dan memaksimumkan output kuasa.
Keuntungan Ekonomi: Ia juga membawa keuntungan ekonomi, seperti kos pemeliharaan yang dikurangkan dan kecekapan operasi jangka panjang yang ditingkatkan.
Tuntutan utama untuk susunan elektrik loji janakuasa boleh diringkaskan seperti berikut:
Pemindahan Kuasa yang Efisien: Mempindahkan tenaga elektrik yang dijanakan dari penjana ke sistem transmisi voltan tinggi (HV), mempertimbangkan keperluan operasi, serta faktor-faktor berkaitan ketersediaan, ketepatan, dan kewajaran ekonomi.
Bekalan Kuasa Tambahan yang Tepercaya: Menjamin bekalan kuasa elektrik untuk sistem tambahan dan perkhidmatan stesen, yang penting untuk mengekalkan operasi loji janakuasa yang selamat dan tepercaya.
Gambar 1 menunjukkan contoh susunan stesen janakuasa yang menggunakan pemutus litar penjana untuk menyambungkan penjana ke transformator utama, menunjukkan bagaimana pemutus ini diintegrasikan ke dalam susunan elektrik loji janakuasa secara keseluruhan.
Pemutus litar penjana memainkan peranan penting dan multifaset dalam sistem kuasa, memenuhi pelbagai tugas operasi penting:
Penyerentakan dengan Sistem HV: Mereka bertanggungjawab untuk menserentakkan penjana dengan voltan sistem pada tahap voltan tinggi (HV). Ini memastikan sambungan yang lancar antara output penjana dan grid, memudahkan pemindahan tenaga elektrik dengan cekap.
Pemisahan dari Sistem HV: Mereka membolehkan pemisahan penjana dari sistem HV, yang sangat berguna apabila mematikan penjana yang tidak dimuat atau dimuat ringan. Operasi ini membantu mengekalkan kestabilan dan keselamatan grid kuasa.
Pemutusan Arus Beban: Pemutus ini mampu memutuskan arus beban, dengan kapasiti untuk menangani sehingga arus penuh beban penjana. Fungsi ini penting untuk operasi normal dan pengurusan beban dalam loji janakuasa.
Pemutusan Kesalahan Short-Circuit Berasal dari Sistem: Mereka boleh memutuskan kesalahan short-circuit yang berasal dari sistem, melindungi penjana dan komponen lain daripada aliran arus berlebihan yang disebabkan oleh kesalahan dalam sistem.
Pemutusan Kesalahan Short-Circuit Berasal dari Penjana: Secara sama, mereka direka untuk memutuskan kesalahan short-circuit yang berasal dari penjana, melindungi penjana sendiri daripada kesalahan dalaman dan memastikan operasi selamatnya berterusan.
Pemutusan Arus Tidak Serentak: Pemutus litar penjana boleh mengendalikan pemutusan arus dalam keadaan tidak serentak, dengan kemampuan untuk menguruskan sudut tidak serentak sehingga 180°. Ciri ini penting untuk mengekalkan kestabilan sistem semasa keadaan operasi abnormal.
Penyerentakan dalam Loji Janakuasa Penyimpanan Dipampangkan (Mod Motor): Dalam loji janakuasa penyimpanan dipampangkan, apabila generator-motor dimulakan dalam mod motor, pemutus litar digunakan untuk menserentakkan mesin dengan sistem HV. Terdapat pelbagai kaedah penyerentakan yang tersedia, seperti menggunakan pemutus frekuensi statik (SFC) atau permulaan bersebelahan.
Pengendalian Arus Permulaan dalam Loji Janakuasa Penyimpanan Dipampangkan (Mod Motor): Apabila generator-motor dimulakan dalam mod motor dengan permulaan asinkron dalam loji janakuasa penyimpanan dipampangkan, pemutus litar ditutup dan memutuskan arus permulaan, memastikan proses permulaan yang licin dan terkawal.
Pemutusan Arus Kesalahan Short-Circuit Frekuensi Rendah: Dalam loji janakuasa turbin gas, kitaran bergabung, dan penyimpanan dipampangkan, bergantung pada bekalan permulaan, pemutus litar boleh memutuskan arus kesalahan short-circuit yang berasal dari penjana pada frekuensi di bawah 50/60 Hz, menyesuaikan dengan keperluan spesifik sistem penjanaan kuasa ini.
Terdapat pelbagai pendekatan penyerentakan dalam loji janakuasa penyimpanan dipampangkan.
Skim Permulaan Pemutus Frekuensi Statik (SFC): Skim ini terutamanya merangkumi pemutus tiristor yang disambungkan ke transformator unit di sisi HV dan inverter yang disambungkan ke penjana. Inverter memulakan operasi penjana dari frekuensi daya rendah dan secara bertahap menaikkannya ke frekuensi daya yang ditetapkan. Setelah penjana diexcitasi untuk menghasilkan kuasa, mungkin terdapat perbezaan sudut fasa antara outputnya dan jaringan. Pada saat perbezaan sudut fasa antara penjana dan jaringan HV diminimumkan, penjana diserentakkan dengan jaringan HV menggunakan pemutus litar penjana atau pemutus litar HV.
Skim Permulaan Bersebelahan: Dalam loji janakuasa dengan beberapa penjana, skim permulaan bersebelahan boleh digunakan. Kuasa yang dijanakan oleh penjana yang beroperasi di bawah keadaan nominal digunakan untuk memulakan penjana yang berhenti hingga frekuensi daya yang ditetapkan. Kemudian, penjana diserentakkan dengan jaringan HV menggunakan pemutus litar penjana atau pemutus litar HV.
Mengikut standard IEC/IEEE 62271-37-13, tugas kesalahan short-circuit yang ditetapkan untuk pemutus litar penjana ditentukan sebagai dua unit operasi, dengan selang masa 30 minit antara setiap operasi. Tugas tersebut diwakili sebagai "CO – 30 minit – CO", yang bermaksud dua pemutusan kesalahan short-circuit lengkap, dengan selang masa 30 minit antara setiap acara penutupan kesalahan short-circuit.Reka bentuk ini khususnya bertujuan untuk melindungi loji janakuasa dan penjana. Melakukan dua operasi tutup-buka berurutan semasa kesalahan short-circuit penuh boleh menyebabkan kerosakan kepada penjana dan transformator peningkat.
Jenis-jenis kesalahan short-circuit ini sangat tidak mungkin, dan juga sangat tidak mungkin bagi pengurus loji untuk mencuba menutup litar lagi hanya 30 minit selepas peristiwa kesalahan short-circuit penuh.
Selang masa 30 minit antara dua operasi adalah penting untuk memulihkan keadaan awal pemutus litar dan mencegah pemanasan berlebihan komponennya. Perlu diperhatikan bahawa selang masa ini mungkin berbeza bergantung pada jenis operasi tertentu dan ciri-ciri pemutus litar penjana.
