Ang mga generator circuit breakers ay lubhang angkop para sa maraming uri ng power generation plants, kabilang na ang fossil-fired, nuclear, gas turbine, combined-cycle, hydro, at pumped storage power plants. Sila rin ay ideyal para sa retrofitting ng mga 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 maliliit na generators ay naka-link sa isang common bus. Gayunpaman, dahil sa mabilis na paglaki ng laki ng generator at ang pagtaas ng system fault current levels, ang interrupting capabilities ng ganitong uri ng switchgear ay maagang lumampas. 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 ihinahambing sa unit connection, ang paggamit ng generator circuit breakers upang i-switch ang mga generators sa kanilang terminal voltage ay nagbibigay ng maraming benefits:
Streamlined Operations: Ito ay simplifies ang mga operational procedures, na 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, na 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, na binabawasan ang downtime at pinakamalaking power output.
Economic Gains: Ito ay nagbibigay din 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 sumarili bilang sumusunod:
Efficient Power Transfer: Ilipat ang generated electrical energy mula sa generator sa high-voltage (HV) transmission system, na kinokonsidera ang operational needs, pati na rin ang mga factor 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, na nagpapakita 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, na 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 nagse-ensure ng seamless connection sa pagitan ng output ng generator at ang grid, na nagpapadali ng efficient transfer ng electrical energy.
Disconnection from the HV System: Sila ay nagbibigay-daan sa separation ng generators mula sa HV system, na partikular na useful kapag in-off ang unloaded o lightly loaded generators. Ang operasyong ito ay tumutulong sa pag-maintain ng stability at safety ng power grid.
Load Current Interruption: Ang mga breakers na ito ay capable ng interruption ng load currents, na may capacity na hanapin ang 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 capable ng interruption ng system-fed short-circuits, na 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 i-interrupt ang generator-fed short-circuits, na nagbabantay sa generator mismo mula sa internal faults at nagse-ensure ng continued safe operation nito.
Out-of-Phase Current Interruption: Ang generator circuit breakers ay capable ng handling ng interrupting current under out-of-phase conditions, na may ability na manage hanggang sa out-of-phase angle ng 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 sinimulan sa motor mode, ang circuit breaker ay ginagamit upang i-synchronize ang machine sa HV system. May 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 sinimulan sa motor mode sa asynchronous starting sa pumped storage power plants, ang circuit breaker ay closes on at interrupts ang starting current, na nagse-ensure ng 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 capable ng interruption ng generator-fed short-circuit currents sa frequencies below 50/60 Hz, na nag-aadapt sa specific requirements ng mga power generation systems na ito.
May maraming synchronization approaches sa pumped storage power plants.
Static Frequency Converter (SFC) Starting Scheme: Ang scheme na ito ay pangunahing binubuo ng thyristor converter na naka-connect sa unit transformer sa HV side at inverter na naka-link sa generator. Ang inverter ay nagsisimula ng operation ng generator mula sa low power frequency at gradual na ramp ito up to the rated power frequency. Kapag ang generator ay excited upang bumuo ng power, maaaring may phase angle difference sa pagitan ng output nito 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 gawa ng generator na naka-operate 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 binubuo ng dalawang units ng operations, na may 30-minute interval sa pagitan ng bawat operation. Ang duty cycle ay represented bilang "CO – 30 minutes – CO", na nangangahulugan ng dalawang complete short circuit interruptions, na may 30-minute gap sa pagitan ng bawat short circuit closing event.Ang design na ito ay specifically intended upang iguard ang power plants at generators. Ang pag-conduct ng dalawang consecutive close-open operations sa panahon ng full short circuit ay maaaring magdulot ng damage sa generator at step-up transformers.
Ang mga ganitong uri ng short circuits ay napakababa ang posibilidad, at napakababa ring possibility na ang plant manager ay subukan ang pag-close ng circuit muli nang 30 minutes matapos ang full short circuit event.
Ang 30-minute interval sa pagitan ng dalawang operations ay essential para sa pag-restore ng initial conditions ng circuit breaker at prevention ng excessive heating ng mga component nito. Dapat tandaan na ang time interval na ito ay maaaring magbago depende sa specific type ng operation at characteristics ng generator circuit breaker.
