一、引言 　　陳村水電站是目前安徽省最大的水電站，裝機(jī)5臺(tái)，總?cè)萘?84MW。其中陳村三臺(tái)50MW 機(jī)組在系統(tǒng)中主要起調(diào)峰和事故備用作用，每臺(tái)機(jī)組年平均開(kāi)停機(jī)三百多次。水電調(diào)峰機(jī)組啟停頻繁導(dǎo)致機(jī)組出口斷路器機(jī)構(gòu)故障發(fā)生率的增加，影響了水電機(jī)組并網(wǎng)的快速性和可靠性。因此對(duì)水電機(jī)組出口斷路器采用性能好、可靠性高、適合頻繁操作的發(fā)電機(jī)斷路器顯得十分重要。 　　我站1號(hào)發(fā)電機(jī)出口與1號(hào)主變壓器低壓側(cè)之間采用了1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器，一次主接線如圖1所示。陳村1號(hào)發(fā)電機(jī)、1號(hào)主變電氣參數(shù)如下： 　　1號(hào)發(fā)電機(jī)：TS920／115— 44，容量58.8MVA，功率50MW ，額定電壓10.5kV，額定電流3235A，Xd（不飽和值）=0.9956，Xd′=0．2386，Xq=0.6316，Xd″=0.1634，X2=0.169，X0=0.04924。1號(hào)主變：0SSPSL－120000／220自耦變壓器，容量120000／I2oooo／6ooookVA，額定電壓220／121／l0.5kV，接線組別O－YO／△－12－11，阻抗電壓：高－中10％；中－低10.68％；高一低16.7％。 　　1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器原型號(hào)為SN4－10G 少油斷路器，合閘電源270VDC，合閘電流達(dá)166A。于1975年投運(yùn)，運(yùn)行時(shí)間已達(dá)25年以上，加上發(fā)電機(jī)組在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰作用，1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器操作頻繁，機(jī)械磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致斷路器運(yùn)行可靠性降低，已嚴(yán)重影響到主設(shè)備的安全運(yùn)行。SN4—10G 斷路器為仿蘇型，其遮斷容量達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求，當(dāng)發(fā)生電氣故障時(shí)可能由于不能開(kāi)斷短路電流而引起嚴(yán)重后果。 　　1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器在現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，發(fā)電機(jī)斷路器的采用給現(xiàn)場(chǎng)帶來(lái)了以下的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化了運(yùn)行操作程序，減小發(fā)電機(jī)和變壓器的事故范圍，簡(jiǎn)化同期操作、提高其可靠性，方便現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和維護(hù)。同時(shí)采用發(fā)電機(jī)斷路器后，使廠用電源切換減少，作用顯著，從而有效地提高了電站的安全可靠性。 二、SN4—1OG發(fā)電機(jī)斷路器的運(yùn)行分析及更換的緊迫性 　　1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器近幾年故障情況統(tǒng)計(jì)分析見(jiàn)表1。 　　對(duì)存在問(wèn)題的分析：1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器自投運(yùn)以來(lái)操作頻繁，動(dòng)作次數(shù)已超過(guò)10000次以上，機(jī)械磨損嚴(yán)重，壽命已到，從檢修方面對(duì)一些頻發(fā)性機(jī)械故障已無(wú)法消除，危及1號(hào)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行。因此我站決定對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器進(jìn)行更換。在2000年7月進(jìn)行了招標(biāo)及更換的前期技術(shù)準(zhǔn)備工作。 三、ABB發(fā)電機(jī)斷路器的選型安裝與運(yùn)行分析 　　針對(duì)我站的電氣主設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行情況，對(duì)發(fā)電機(jī)斷路器的選型要求采用由三相聯(lián)動(dòng)的三臺(tái)單相斷路器組成，斷路器為空氣自然冷卻，采用SF6氣體作為絕緣介質(zhì)和滅弧介質(zhì)，三相連通為一個(gè)獨(dú)立的氣系統(tǒng)，充于滅弧室和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)箱。通過(guò)招標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，我站1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器選用了ABB公司的HGI－2（S）型斷路器。并且配備了所有必須的輔助設(shè)備，包括操作機(jī)構(gòu)、就地控制和遠(yuǎn)方控制回路在內(nèi)的控制箱，以及斷路器正常運(yùn)行所需所有的接線、接口和附件。HGI－2（S）型斷路器是敞開(kāi)式不帶外殼。其操作機(jī)構(gòu)配備了氣體密度監(jiān)視繼電器，以便將SF6氣體低壓報(bào)警接點(diǎn)及閉銷（不允許動(dòng)作）接點(diǎn)引出到控制箱。 　　HGI－2（S）發(fā)電機(jī)斷路器采用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)，它利用SF 氣體自滅弧（Self extinguishing）原理，由觸頭分開(kāi)時(shí)產(chǎn)生的電弧來(lái)加熱SF6氣體，使其膨脹，形成熄弧所需的氣體，同時(shí)電流流過(guò)固定觸頭內(nèi)的線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)致電弧旋轉(zhuǎn)，以使對(duì)觸頭的燒傷減小至最低限度，而且相對(duì)獨(dú)立的荷載觸頭與滅弧觸頭，保證了連續(xù)載流能力。 1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器型號(hào)：HGI－2（S）額定電壓：17.5kV；額定電流：6300A；額定短路開(kāi)斷電流：對(duì)稱短路電流50kA；非對(duì)稱短路電流70kA；分閘時(shí)間：35ms；開(kāi)斷時(shí)間：55ms；合閘時(shí)間：56ms；維修周期：15年；機(jī)械操作合分次數(shù)：10000次；開(kāi)斷短路電流次數(shù)：1500次；開(kāi)斷額定短路電流次數(shù)：5次；操作機(jī)構(gòu)型式：HMB－1液壓彈簧；操作電源電壓：220VDC；充氣壓力：0.62MPa；充氣重量：6.2kg；出廠編號(hào)：HA10618－1；出廠日期：2000年12月13日；廠家：ABB；投運(yùn)日期：2001年3月23 日。 　　2001年3月10日對(duì)1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器進(jìn)行就位安裝，將HGI－2（S）斷路器直接裝在原SN4—10G 斷路器的鋼結(jié)構(gòu)底座上，減少了斷路器的基礎(chǔ)施工。同時(shí)對(duì)斷路器控制箱到斷路器本體的二次回路電纜進(jìn)行連接和接線工作。12日廠方來(lái)人進(jìn)行斷路器SF6氣體充氣檢測(cè)，主要做了充氣（SF6氣體由我站提供）、檢漏；分、合閘時(shí)間、三相同期及氣體壓力信號(hào)回路測(cè)試等工作。我站電氣試驗(yàn)人員對(duì)斷路做了交流耐壓、絕緣電阻、接觸電阻、低電壓動(dòng)作、分合閘線圈直阻及絕緣試驗(yàn)工作。由于廠方未作要求，根據(jù)規(guī)程此次斷路器的分、合閘速度試驗(yàn)未做。這次新設(shè)備安裝工作主要項(xiàng)目?jī)?nèi)容如下： 　　（1）充氣、檢漏：實(shí)測(cè)氣體壓力為0.65MPa，報(bào)警壓力0.58MPa，閉鎖壓力0.54MPa。 　?。?）微水檢測(cè)：微水值≤ 150ppm，露點(diǎn)為－39.5 ℃ 。 　?。?）低電壓動(dòng)作試驗(yàn)：154V 合閘三次、56V 分閘三次成功，分閘極限值為56V。 　?。?）接觸電阻測(cè)試：A 相2.5μΩ、B相2.0μΩ、C相2.0μΩ。 　?。?）交流耐壓試驗(yàn)：本體及斷口均為40kV 一分鐘通過(guò)。 　　（6）分合閘時(shí)間及三相同期試驗(yàn)滿足要求。 　　（7）斷路器進(jìn)出引線端硬母線加工制作、安裝。 　?。?）斷路器小室安裝排風(fēng)扇、開(kāi)出觀察孔。 　　上述各項(xiàng)調(diào)試試驗(yàn)結(jié)果正常后，1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器于3月23日投入運(yùn)行。 　　HGI－2（S）發(fā)電機(jī)斷路器與國(guó)內(nèi)斷路器相比其設(shè)計(jì)較有特色。為了提高操作機(jī)構(gòu)的可靠性采用了彈簧儲(chǔ)能液壓操作機(jī)構(gòu)，彈簧儲(chǔ)能可靠性高，穩(wěn)定，不受溫度的影響。液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)充分利用液壓操作彈簧儲(chǔ)能，保證了斷路器動(dòng)作時(shí)的可靠。彈簧的儲(chǔ)能是依靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)油泵壓力來(lái)操作的，為監(jiān)視液壓彈簧操作機(jī)構(gòu)的完好性，設(shè)置了油泵啟動(dòng)次數(shù)計(jì)數(shù)器P2，正常情況下每天油泵啟動(dòng)打壓次數(shù)為2—4次，如果出現(xiàn)油泵頻繁啟動(dòng)打壓，則要對(duì)其液壓部分進(jìn)行檢查。斷路器的操作是通過(guò)電磁操作導(dǎo)向閥來(lái)完成，有一個(gè)斷路器合閘導(dǎo)向閥及兩個(gè)分閘導(dǎo)向閥。當(dāng)斷路器進(jìn)行操作時(shí)，其導(dǎo)向閥動(dòng)作接通油路，高壓油與低壓油產(chǎn)生的壓差使機(jī)構(gòu)動(dòng)作完成合閘或分閘操作。 　　斷路器無(wú)現(xiàn)地手動(dòng)機(jī)械脫扣跳閘，斷路器附帶就地控制箱，機(jī)構(gòu)和控制箱的連接電纜都配好，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)非常方便，將斷路器的控制回路電纜接人控制箱即可。 　　我站在1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器選型時(shí)考慮了今后發(fā)電機(jī)增容改造后的電氣參數(shù)的變化，使更換后的斷路器滿足機(jī)組增容后的運(yùn)行要求。 　　HGI－2（S）發(fā)電機(jī)斷路器在我站自投入運(yùn)行15個(gè)月以來(lái)，跳合閘次數(shù)達(dá)400次，無(wú)任何故障發(fā)生。由于SF6的采用使得整個(gè)斷路器的結(jié)構(gòu)更趨緊湊，故障率也更低。 　　HGI－2（S）斷路器的合閘時(shí)間是原SN4－10G斷路器的十分之一，因此在機(jī)組開(kāi)機(jī)并網(wǎng)時(shí)在較大頻差下按恒定導(dǎo)前時(shí)間原理實(shí)現(xiàn)的微機(jī)準(zhǔn)同期裝置可將機(jī)組快速合閘并網(wǎng)，提高了機(jī)組并網(wǎng)的快速性和減少機(jī)組并網(wǎng)沖擊，使發(fā)電機(jī)同期并網(wǎng)的質(zhì)量大大提高，對(duì)調(diào)峰水電機(jī)組有利于延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行壽命。這是采用新型HGI－2（S）發(fā)電機(jī)斷路器的優(yōu)點(diǎn)。而原SN4－10G 斷路器合閘功率大，合閘接觸器易燒毀。同時(shí)造成斷路器機(jī)械沖擊大，使機(jī)械磨損加重機(jī)構(gòu)特性變差，易引起發(fā)電機(jī)并網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊。 　　HGI－2（S）斷路器的分閘時(shí)間比原SN4－10G斷路器短，這有利于保護(hù)主設(shè)備的安全運(yùn)行，在主設(shè)備故障情況下斷路器快速動(dòng)作分閘將會(huì)減輕主設(shè)備的故障損失。 四、結(jié)束語(yǔ) 　　目前國(guó)內(nèi)外發(fā)電機(jī)斷路器的發(fā)展和應(yīng)用十分迅速，發(fā)電機(jī)斷路器的技術(shù)水平不斷提高，開(kāi)發(fā)和制造能力不斷提高，體積越來(lái)越小，噪聲減低，而額定電流和開(kāi)斷電流卻越來(lái)越大，并且發(fā)電機(jī)斷路器的機(jī)械壽命也在增大，可靠性也大大提高。在當(dāng)今技術(shù)進(jìn)步的形勢(shì)下，我站1號(hào)發(fā)電機(jī)斷路器采用ABB產(chǎn)HGI－2（S）型斷路器的技改工作取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，消除了原SN4－10G發(fā)電機(jī)斷路器存在的安全隱患，大大提高了1號(hào)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的快速性和可靠性，同時(shí)也提高了我站在電力系統(tǒng)中的安全運(yùn)行水平。發(fā)電機(jī)斷路器的無(wú)油化為水電站實(shí)現(xiàn)“無(wú)人值班”（少人值守）創(chuàng)造了有利的條件。 　　現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，HGI－2（S）型發(fā)電機(jī)斷路器雖初期投資較大，但可以提高電站的可利用率和供電可靠性，減少停電時(shí)間，增加發(fā)電效益；減輕設(shè)備故障破壞程度，縮短其平均維修時(shí)間，提高設(shè)備的運(yùn)行可靠性。因此，在進(jìn)行發(fā)電機(jī)斷路器技術(shù)改造方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較時(shí)，宜全面分析合理選型，以取得電站最大的安全經(jīng)濟(jì)效益。