一、引言 　　陳村水電站是目前安徽省最大的水電站，裝機5臺，總?cè)萘?84MW。其中陳村三臺50MW 機組在系統(tǒng)中主要起調(diào)峰和事故備用作用，每臺機組年平均開停機三百多次。水電調(diào)峰機組啟停頻繁導(dǎo)致機組出口斷路器機構(gòu)故障發(fā)生率的增加，影響了水電機組并網(wǎng)的快速性和可靠性。因此對水電機組出口斷路器采用性能好、可靠性高、適合頻繁操作的發(fā)電機斷路器顯得十分重要。 　　我站1號發(fā)電機出口與1號主變壓器低壓側(cè)之間采用了1號發(fā)電機斷路器，一次主接線如圖1所示。陳村1號發(fā)電機、1號主變電氣參數(shù)如下： 　　1號發(fā)電機：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號發(fā)電機斷路器原型號為SN4－10G 少油斷路器，合閘電源270VDC，合閘電流達(dá)166A。于1975年投運，運行時間已達(dá)25年以上，加上發(fā)電機組在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰作用，1號發(fā)電機斷路器操作頻繁，機械磨損嚴(yán)重，導(dǎo)致斷路器運行可靠性降低，已嚴(yán)重影響到主設(shè)備的安全運行。SN4—10G 斷路器為仿蘇型，其遮斷容量達(dá)不到原設(shè)計要求，當(dāng)發(fā)生電氣故障時可能由于不能開斷短路電流而引起嚴(yán)重后果。 　　1號發(fā)電機斷路器在現(xiàn)場長期運行經(jīng)驗表明，發(fā)電機斷路器的采用給現(xiàn)場帶來了以下的優(yōu)點：簡化了運行操作程序，減小發(fā)電機和變壓器的事故范圍，簡化同期操作、提高其可靠性，方便現(xiàn)場調(diào)試和維護。同時采用發(fā)電機斷路器后，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)電機斷路器的運行分析及更換的緊迫性 　　1號發(fā)電機斷路器近幾年故障情況統(tǒng)計分析見表1。 　　對存在問題的分析：1號發(fā)電機斷路器自投運以來操作頻繁，動作次數(shù)已超過10000次以上，機械磨損嚴(yán)重，壽命已到，從檢修方面對一些頻發(fā)性機械故障已無法消除，危及1號發(fā)電機組的安全運行。因此我站決定對1號發(fā)電機斷路器進行更換。在2000年7月進行了招標(biāo)及更換的前期技術(shù)準(zhǔn)備工作。 三、ABB發(fā)電機斷路器的選型安裝與運行分析 　　針對我站的電氣主設(shè)備參數(shù)和運行情況，對發(fā)電機斷路器的選型要求采用由三相聯(lián)動的三臺單相斷路器組成，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)，三相連通為一個獨立的氣系統(tǒng)，充于滅弧室和傳動機構(gòu)箱。通過招標(biāo)和技術(shù)經(jīng)濟分析比較，我站1號發(fā)電機斷路器選用了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，以及斷路器正常運行所需所有的接線、接口和附件。HGI－2（S）型斷路器是敞開式不帶外殼。其操作機構(gòu)配備了氣體密度監(jiān)視繼電器，以便將SF6氣體低壓報警接點及閉銷（不允許動作）接點引出到控制箱。 　　HGI－2（S）發(fā)電機斷路器采用SF6氣體作為滅弧介質(zhì)，它利用SF 氣體自滅弧（Self extinguishing）原理，由觸頭分開時產(chǎn)生的電弧來加熱SF6氣體，使其膨脹，形成熄弧所需的氣體，同時電流流過固定觸頭內(nèi)的線圈產(chǎn)生磁場，導(dǎo)致電弧旋轉(zhuǎn)，以使對觸頭的燒傷減小至最低限度，而且相對獨立的荷載觸頭與滅弧觸頭，保證了連續(xù)載流能力。 1號發(fā)電機斷路器型號：HGI－2（S）額定電壓：17.5kV；額定電流：6300A；額定短路開斷電流：對稱短路電流50kA；非對稱短路電流70kA；分閘時間：35ms；開斷時間：55ms；合閘時間：56ms；維修周期：15年；機械操作合分次數(shù)：10000次；開斷短路電流次數(shù)：1500次；開斷額定短路電流次數(shù)：5次；操作機構(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：HA10618－1；出廠日期：2000年12月13日；廠家：ABB；投運日期：2001年3月23 日。 　　2001年3月10日對1號發(fā)電機斷路器進行就位安裝，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。同時對斷路器控制箱到斷路器本體的二次回路電纜進行連接和接線工作。12日廠方來人進行斷路器SF6氣體充氣檢測，主要做了充氣（SF6氣體由我站提供）、檢漏；分、合閘時間、三相同期及氣體壓力信號回路測試等工作。我站電氣試驗人員對斷路做了交流耐壓、絕緣電阻、接觸電阻、低電壓動作、分合閘線圈直阻及絕緣試驗工作。由于廠方未作要求，根據(jù)規(guī)程此次斷路器的分、合閘速度試驗未做。這次新設(shè)備安裝工作主要項目內(nèi)容如下： 　　（1）充氣、檢漏：實測氣體壓力為0.65MPa，報警壓力0.58MPa，閉鎖壓力0.54MPa。 　　（2）微水檢測：微水值≤ 150ppm，露點為－39.5 ℃ 。 　　（3）低電壓動作試驗：154V 合閘三次、56V 分閘三次成功，分閘極限值為56V。 　　（4）接觸電阻測試：A 相2.5μΩ、B相2.0μΩ、C相2.0μΩ。 　　（5）交流耐壓試驗：本體及斷口均為40kV 一分鐘通過。 　　（6）分合閘時間及三相同期試驗滿足要求。 　　（7）斷路器進出引線端硬母線加工制作、安裝。 　　（8）斷路器小室安裝排風(fēng)扇、開出觀察孔。 　　上述各項調(diào)試試驗結(jié)果正常后，1號發(fā)電機斷路器于3月23日投入運行。 　　HGI－2（S）發(fā)電機斷路器與國內(nèi)斷路器相比其設(shè)計較有特色。為了提高操作機構(gòu)的可靠性采用了彈簧儲能液壓操作機構(gòu)，彈簧儲能可靠性高，穩(wěn)定，不受溫度的影響。液壓彈簧操作機構(gòu)充分利用液壓操作彈簧儲能，保證了斷路器動作時的可靠。彈簧的儲能是依靠電機驅(qū)動油泵壓力來操作的，為監(jiān)視液壓彈簧操作機構(gòu)的完好性，設(shè)置了油泵啟動次數(shù)計數(shù)器P2，正常情況下每天油泵啟動打壓次數(shù)為2—4次，如果出現(xiàn)油泵頻繁啟動打壓，則要對其液壓部分進行檢查。斷路器的操作是通過電磁操作導(dǎo)向閥來完成，有一個斷路器合閘導(dǎo)向閥及兩個分閘導(dǎo)向閥。當(dāng)斷路器進行操作時，其導(dǎo)向閥動作接通油路，高壓油與低壓油產(chǎn)生的壓差使機構(gòu)動作完成合閘或分閘操作。 　　斷路器無現(xiàn)地手動機械脫扣跳閘，斷路器附帶就地控制箱，機構(gòu)和控制箱的連接電纜都配好，現(xiàn)場施工時非常方便，將斷路器的控制回路電纜接人控制箱即可。 　　我站在1號發(fā)電機斷路器選型時考慮了今后發(fā)電機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組增容后的運行要求。 　　HGI－2（S）發(fā)電機斷路器在我站自投入運行15個月以來，跳合閘次數(shù)達(dá)400次，無任何故障發(fā)生。由于SF6的采用使得整個斷路器的結(jié)構(gòu)更趨緊湊，故障率也更低。 　　HGI－2（S）斷路器的合閘時間是原SN4－10G斷路器的十分之一，因此在機組開機并網(wǎng)時在較大頻差下按恒定導(dǎo)前時間原理實現(xiàn)的微機準(zhǔn)同期裝置可將機組快速合閘并網(wǎng)，提高了機組并網(wǎng)的快速性和減少機組并網(wǎng)沖擊，使發(fā)電機同期并網(wǎng)的質(zhì)量大大提高，對調(diào)峰水電機組有利于延長發(fā)電機的運行壽命。這是采用新型HGI－2（S）發(fā)電機斷路器的優(yōu)點。而原SN4－10G 斷路器合閘功率大，合閘接觸器易燒毀。同時造成斷路器機械沖擊大，使機械磨損加重機構(gòu)特性變差，易引起發(fā)電機并網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊。 　　HGI－2（S）斷路器的分閘時間比原SN4－10G斷路器短，這有利于保護主設(shè)備的安全運行，在主設(shè)備故障情況下斷路器快速動作分閘將會減輕主設(shè)備的故障損失。 四、結(jié)束語 　　目前國內(nèi)外發(fā)電機斷路器的發(fā)展和應(yīng)用十分迅速，發(fā)電機斷路器的技術(shù)水平不斷提高，開發(fā)和制造能力不斷提高，體積越來越小，噪聲減低，而額定電流和開斷電流卻越來越大，并且發(fā)電機斷路器的機械壽命也在增大，可靠性也大大提高。在當(dāng)今技術(shù)進步的形勢下，我站1號發(fā)電機斷路器采用ABB產(chǎn)HGI－2（S）型斷路器的技改工作取得了成功的經(jīng)驗，消除了原SN4－10G發(fā)電機斷路器存在的安全隱患，大大提高了1號發(fā)電機并網(wǎng)的快速性和可靠性，同時也提高了我站在電力系統(tǒng)中的安全運行水平。發(fā)電機斷路器的無油化為水電站實現(xiàn)“無人值班”（少人值守）創(chuàng)造了有利的條件。 　　現(xiàn)場運行經(jīng)驗表明，HGI－2（S）型發(fā)電機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，縮短其平均維修時間，提高設(shè)備的運行可靠性。因此，在進行發(fā)電機斷路器技術(shù)改造方案的技術(shù)經(jīng)濟分析比較時，宜全面分析合理選型，以取得電站最大的安全經(jīng)濟效益。