揭秘GCB构成及液压机构的作用——以惠州LNG电厂为例

以惠州LNG电厂为例，该厂采用瑞士ABB高压技术有限公司的HECS-100XL型SF₆断路器，其额定电流为18kA，开断电流为100kA。如图1-22所示，该装置主要由以下几部分组成：GCB主柜、GCB冷却器、就地控制柜、GCB液压弹簧操作机构、就地操作机构等组成。

（一）GCB主柜

GCB主柜内有以下设备（见图1-23）：发电机出口断路器（Q0）、发电机出口隔离开关（Q9）、SFC起动隔离开关（Q91）、发电机侧接地开关（Q81）、主变侧接地开关（Q82）等。

发电机出口断路器（Q0）本体内充有SF₆气体（见图1-24），具有优良的灭弧能力，能分合额定电流及短路电流，断路器动作时间为20～50ms。发电机出口隔离开关（Q9）及SFC起动隔离开关（Q91）无分合电流能力，其位置状态可在位于外壳侧面的观察窗看到，分合动作时间为2～3s。发电机侧接地开关（Q81）及主变侧接地开关（Q82）在设备转为

图1-23 GCB主柜结构图

图1-24 GCB内部气体分布图

检修状态时合上，其位置状态也可在位于外壳侧面的观察窗看到，其动作时间为2～3s。CT及电压互感器（Potential Transformer，简称PT）均用于保护及测量。

如图1-24所示，加压的SF₆气体在断路器中用作灭弧介质，除出口断路器（Q0）本体内充有SF₆气体外，整个GCB柜内是空气，由GCB冷却器对其进行冷却。当SF₆气体压力过低时，将闭锁GCB分、合闸回路的操作。

（二）GCB液压机构

如图1-25a所示，分闸时电磁阀在高压油作用下，转换到分闸位置。工作缸活塞下部的高压油注入低压油箱，工作缸活塞向下运动带动断路器转向分闸位置。缓冲系统在分闸过程即将终止时，产生阻尼作用以减低分闸冲击力，液压支撑力确保工作活塞保持在分闸位置，断路器处于分闸位置，并在工作活塞缸上下方差动力的作用下，保持在分闸位置。如图1-25b所示，合闸时电磁阀在高压油作用下，转换到合闸位置，将高压油注入工作缸活塞下方。工作缸活塞上、下方均为高压油，由于活塞下方面积大于上方面积，工作缸的向上作用力使断路器转向合闸位置。工作缸活塞的缓冲系统在合闸过程即将终止时产生阻尼作用，以降低合闸冲击力，液压支撑力确保工作活塞保持在合闸位置。操作机构任何的操作都将造成碟形弹簧装置的压力降低并改变碟形弹簧的变形量。碟形弹簧压缩量的改变将通过齿轮传动系统带动限位开关，使液压泵自动打压，使高压油腔中油压升高。当达到额定油压后，液压泵自动停泵。

图1-25 GCB液压机构原理图

1—液压油泵 2—储能弹簧 3—电磁阀 4—GCB 5—工作缸活塞 6—高压油箱 7—低压油箱

（三）GCB冷却器

如图1-26所示，GCB冷却器里有两个完全分开的冷却回路，冷却回路配有电动风扇。回路3、4用于清新冷却空气，通道1、2用于断路器系统的空气流通。以风扇的吸力为动力，由通道2将GCB柜内的热空气（浅色部分）吸入GCB冷却器内，同样GCB外的冷空气（深色部分）也是由风扇产生的吸力由通道3、4进入GCB冷却器内，在GCB冷却器内通过热传导使冷空气吸收热空气的热量并从通道5排出冷却器外，而经过冷却的热空气由通道1重新进入GCB内，如此不断循环对GCB进行冷却。合上出口断路器Q0时，空气冷却器即投入运行。(https://www.xing528.com)

图1-26 GCB冷却器原理图

发电机出口断路器共配12台冷却风扇，每相两组共4台，正常运行时每相只投入一组两台冷却风扇运行，另外一组两台冷却风扇处于自动备用状态，定期自动切换到备用冷却风扇运行。当发电机出口断路器合上时，冷却风扇即投入运行；当发电机出口断路器断开后，冷却风扇自动退出运行。当冷却器的出口空气温度超过规定值后，发出冷却风温度高报警。一旦空气冷却器发生全停故障，发电机出口断路器能够在全电流18000A的情况下继续运行30min，接着必须手动减载，发电机电流减小到13000A可稳定运行。

（四）就地操作机构

发电机出口隔离开关、接地开关、SFC起动隔离开关由电动机驱动，另外各配有一个如图1-27所示的手柄操作机构和相应钥匙。供必要时手动分合和检修时锁定刀闸位置。所有电动机操动机构均可用手动曲柄进行操作。

图1-27 就地操作机构图

图中，Q91为SFC起动隔离开关；Q0为发电机出口断路器；Q81和Q82为接地开关；Q9为出口隔离开关。

（五）GCB的闭锁逻辑

发电机出口接线图如图1-28所示，具体操作见表1-2。

图1-28 发电机出口接线图

表1-2 GCB隔离开关分合闸联锁条件

（续）