Máy cắt máy phát (GCB) so với Máy cắt cao áp thông thường: Những điểm khác biệt chính

1. Ngắt dòng ngắn mạch "Qua zero trễ"

• Máy cắt thông thường: dập hồ quang tại điểm dòng điện qua zero tự nhiên. Trong mạng lưới phân phối điển hình, thành phần một chiều của dòng ngắn mạch suy giảm nhanh chóng, do đó điểm dòng điện qua zero xuất hiện gần như ngay lập tức và việc ngắt diễn ra thuận lợi.
• Máy cắt máy phát: đối mặt với một tình huống hoàn toàn khác. Với tỷ lệ X/R cực cao của mạch máy phát, thành phần một chiều suy giảm rất chậm, điều này có thể đẩy điểm qua zero ra xa trong tương lai — một điều kiện được gọi là "qua zero trễ". Theo IEC/IEEE 62271-37-013, GCB phải có khả năng ngắt các dòng điện mang tỷ lệ thành phần một chiều rất cao. Nó thực hiện điều này bằng cách tạo ra điện áp hồ quang cao khi các tiếp điểm tách ra, buộc dòng điện về zero để sự cố có thể được xử lý an toàn.

2. Tốc độ tăng của Điện áp phục hồi quá độ (TRV)

• Máy cắt thông thường: chứng kiến sự tăng TRV tương đối nhẹ đối với các sự cố tại đầu cực khi tiếp điểm tách ra, do đó hiệu suất phục hồi điện môi yêu cầu ở mức khiêm tốn.
• Máy cắt máy phát: chứng kiến TRV tăng cực nhanh với rất ít độ trễ thời gian đối với các sự cố nguồn máy phát. Để chịu đựng được điều đó, GCB cần tốc độ phục hồi điện môi vượt xa những gì một máy cắt phân phối cùng cấp có thể cung cấp.

3. Mức cách điện và Khả năng chịu đựng

• Máy cắt thông thường: được cách điện chủ yếu chống lại các biến động điện áp lưới điện bình thường.
• Máy cắt máy phát: phải đối phó với những thay đổi điện áp nhanh chóng khi máy phát bị ngắt kết nối, điều này có thể gây ra quá áp quá độ rất cao lên máy cắt. Do đó, GCB được chế tạo với mức cách điện cao hơn đáng kể và khả năng chịu xung sét cao hơn so với các máy cắt phân phối có cùng định mức.

4. Đóng cắt lệch pha

• Máy cắt thông thường: thường không có yêu cầu bắt buộc về cắt lệch pha, hoặc chỉ có yêu cầu ở mức độ nhẹ.

• Máy cắt máy phát: phải cung cấp khả năng cắt lệch pha mạnh mẽ. Nếu máy phát và lưới điện bị lệch pha — không khớp về điện áp và tần số — khe hở chuyển mạch sẽ chịu ứng suất điện áp cực cao. Do đó, GCB được quy định cho dòng điện cắt lệch pha cao hơn nhiều so với máy cắt thông thường, với thành phần một chiều cho phép cao hơn trong dòng điện không đối xứng.

5. Dòng điện định mức và Khả năng cắt

• Máy cắt thông thường: được chế tạo cho các định mức dòng điện khiêm tốn.
• Máy cắt máy phát: được thiết kế cho dòng điện lớn. Dòng điện liên tục định mức và dòng điện cắt ngắn mạch của chúng vượt xa các máy cắt phân phối, bởi vì chúng phải xử lý chế độ làm việc khắc nghiệt của các tổ máy phát lớn.

6. Kết cấu và Cơ cấu vận hành

• Máy cắt thông thường: đặc biệt ở điện áp cao hơn, nơi khoảng cách pha lớn — thường được chế tạo dưới dạng thiết bị vận hành đơn cực, điều này mang nguy cơ vận hành không đồng thời các pha.
• Máy cắt máy phát thường được trang bị cơ cấu vận hành khóa liên động cơ khí ba pha để đảm bảo vận hành đồng bộ. Điều này ngăn chặn dòng điện thứ tự nghịch mà vận hành không đồng thời sẽ tạo ra trong stato máy phát, nếu không sẽ làm hỏng rôto. Các GCB hiện đại cũng có xu hướng tích hợp máy cắt, dao cách ly, dao tiếp địa và máy biến áp đo lường thành một cụm lắp ráp nhỏ gọn.

Tóm tắt

GCB không chỉ là một máy cắt cao áp thông thường được lắp vào mạch máy phát; nó là thiết bị bảo vệ chuyên dụng được chế tạo cho các yêu cầu đặc thù của hệ thống máy phát. Máy cắt thông thường hoạt động trong mạng phân phối nơi thành phần một chiều suy giảm nhanh và tổng trở hệ thống tương đối ổn định, trong khi GCB phải xử lý các dòng điện trễ điểm không từ tỷ số X/R cao, điện áp phục hồi quá độ (TRV) cực kỳ dốc, các nhiệm vụ đóng cắt lệch pha khắt khe và định mức dòng điện rất cao.

Thêm cơ cấu khóa liên động ba pha, và bạn có một thiết kế loại bỏ nguy cơ hư hỏng rô-to do vận hành không đồng thời. Máy cắt phân phối đơn giản là không đáp ứng được ứng suất điện tại đầu ra máy phát — chỉ có GCB mới có thể cắt các sự cố này trong vài mili giây và cung cấp sự bảo vệ mà các tổ máy phát lớn và máy biến áp tăng áp của chúng phụ thuộc vào.

Chỉnh sửa từ: Garca