GCB的应用分析及相关要素研究

论文摘要

随着发电机单机容量的不断增大,发电机短路电流迅速提高,使普通的断路器已无法满足开断能力的要求,同时为了提高安全可靠性,导致了离相封闭母线的迅速发展以及发电机、变压器单元接线的广泛采用。这给正常的运行操作带来诸多不便,特别是事故时的厂用电快速切换存在较大风险,极有可能因切换失败而使厂用电中断,厂用电的可靠性较低。大容量（600MW及以上）火电机组是否需要装设发电机出口断路器（GCB）,是近十几年来大型发电厂电气工程设计中争论较多、意见不一的问题。装设GCB可以在很大程度上克服上述弊端,从而提高机组可用率以及系统可靠性。随着国力的增强、建设资金相对宽松、经济社会发展对可靠性要求的提高,电力系统实行重大体制改革以及在市场经济体制下电力系统运行机制发生转变等因素的影响,对这个有争论的问题重新提出来进行探讨很有必要,即综合大机组可利用率和经济性分析装设GCB的综合效益。本文分析了装设GCB,可以优化厂用电源的接线方式,同时用N-1模式运行情况下对厂用电进行校核,可以满足运行要求。本文详细研究了发电机出口断路器的技术优势:主要在于简化运行操作程序,减小发电机和变压器的事故范围,简化厂用电切换及同期操作、提高其可靠性,方便调试和维护。利用蒙特卡罗（Monto-carlo）逻辑/数学模型,分别对带与不带GCB两种方案进行比较分析,指出装设GCB可以提高大机组可利用率。本文还提出广义的经济效益评估的概念及其目标,并给出了广义经济效益评估的步骤和流程。从对装设GCB的技术经济性分析中提取经济性、可靠性指标,用DEA/AHP方法对装设GCB进行广义的经济效益评估,得到外高桥实际运行中装设GCB与否的优劣排序,为外高桥3期的2×1000MW大容量火电机组是否装设GCB提供一定的参考。最后,在理论研究的基础上,本文对发电机机端装设断路器进行了探讨和仿真研究。通过对主变高压侧各种故障情况进行仿真,研究发电机机端电流或负序电流。根据仿真结果可知在同样故障点情况下,如装设GCB,发电机机端电流或发电机负序电流变小,从而缩短修复时间,减少经济损失。通过以上技术经济分析比较,对于大型机组发电机出口装设断路器初期投资比不装设发电机断路器多,但简化了厂用电切换操作程序,提高了发电机及主变、高压厂用变压器的保护水平,简化同期操作,便于检修、调试,缩短故障恢复时间,提高了机组可用率。而且运行费用比不装设GCB可以省很多,在几年内就可以弥补GCB的投资,故推荐装设GCB。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 研究背景以及意义
• 1.2 发电机出口断路器的基本原理
• 1.3 本课题的研究内容
• 第二章 带GCB 配置的方案论证
• 2.1 方案一装设GCB
• 2.2 方案二不装设GCB
• 2.3 本章小结
• 第三章 发电机出口断路器技术方案分析
• 3.1 装设发电机出口断路器的优越性
• 3.1.1 厂用电切换操作程序
• 3.1.2 对发变组保护的影响
• 3.1.3 事故分析
• 3.1.4 关于同期操作
• 3.2 GCB 对机组可用率影响的研究
• 3.2.1 电力系统可靠性评估的蒙特卡罗方法的基本原理
• 3.2.2 蒙特卡罗方法评估电力系统可靠性的基本步骤
• 3.2.3 电力系统可靠性指标
• 3.2.4 基于蒙特卡罗模型的机组可用率分析
• 3.3 不装设GCB 存在的问题
• 3.3.1 基本电费问题
• 3.3.2 高压厂用电初始相角问题
• 3.4 装设GCB 存在的问题
• 3.5 本章小结
• 第四章 GCB 的经济效益评估
• 4.1 评估指标的选取
• 4.2 基于DEA/AHP 的广义经济效益评估
• 4.2.1 层次分析法（AHP）及其在准则层的应用
• 4.2.2 数据包络分析（DEA）及其在指标层的应用
• 4.2.3 外高桥3 期2×1000MW 大机组装设GCB 的经济效益评估
• 4.3 本章小结
• 第五章 发电机机端装设断路器探讨和仿真研究
• 5.1 仿真研究基于的系统模型
• 5.2 仿真模型的建立和初始条件设置
• 5.3 仿真结果分析
• 5.3.1 主变压器高压侧出口三相短路
• 5.3.2 主变压器高压侧两相短路
• 5.3.3 发电机在开断额定电流时高压断路器两相分闸成功，一相因故障被卡住
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 上海交通大学学位论文答辩决议书