發(fā)電廠的啟備變運(yùn)行方式探討

摘 要 本文針對(duì)發(fā)電廠的啟備變采用冷備用方式后，就廠用電快速切換時(shí)間，空載合閘勵(lì)磁涌流兩個(gè)方面進(jìn)行了分析，提出了啟備變采用冷備用方式的可能性和具體增加的設(shè)備接線。

關(guān)鍵詞 空載；冷備用；勵(lì)磁涌流；剩磁；偏磁

中圖分類號(hào) TM96 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1673-9671-(2012)062-0178-01

啟備變是發(fā)電廠內(nèi)重要的變壓器之一，它的主要作用是在機(jī)組啟動(dòng)的過程中，從系統(tǒng)獲得電能，為廠用電系統(tǒng)提供機(jī)組啟動(dòng)時(shí)所需要的電能，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，作為廠用電工作電源的備用電源。鑒于啟備變在發(fā)電廠內(nèi)的作用，啟備變絕大部分時(shí)間處于空載運(yùn)行狀態(tài)，盡管變壓器本身的效率很高，一般能達(dá)到99%以上，但長期充電空載運(yùn)行既影響變壓器的使用壽命，又造成很大的空載損耗的浪費(fèi)。既然啟備變長期處于空載運(yùn)行狀態(tài)，能否考慮啟備變冷備用，當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)過程中，或廠用電工作電源失電，切換到備用電源時(shí)，投入啟備變，其它時(shí)間啟備變正常處于不帶電狀態(tài)，即冷備用狀態(tài)。若啟備變冷備用，人們一般擔(dān)心：廠用電快速切換能否實(shí)現(xiàn)，如何控制啟備變空載合閘勵(lì)磁涌流。

1 啟備變備用方式與廠用電切換的關(guān)系

廠用電快速切換時(shí)間涉及到兩個(gè)方面，一是斷路器固有合分閘時(shí)間，二是快切裝置本身的動(dòng)作時(shí)間。啟備變高壓側(cè)斷路器合閘時(shí)間一般不大于65 ms，低壓側(cè)斷路器合閘時(shí)間一般不大于

70 ms?，F(xiàn)在，廠用電快切換裝置普遍采用微機(jī)型，快切裝置本身的固有動(dòng)作時(shí)間包括硬件固有動(dòng)作時(shí)間和軟件最小運(yùn)行時(shí)間，一般可小于12 ms。

如圖1所示，6 kV工作段正常時(shí)由高廠變供電，啟備變熱備用時(shí)，斷路器1DL，2DL合閘狀態(tài)，3DL分閘狀態(tài)，快切裝置啟動(dòng)后，合斷路器3DL，分?jǐn)嗦菲?DL；啟備變冷備用時(shí)，斷路器2DL合閘狀態(tài)，1DL，3DL分閘狀態(tài)，快切裝置啟動(dòng)后，合斷路器1DL，3DL，分?jǐn)嗦菲?DL；啟備變冷備用與熱備用相比較，就切換時(shí)間而言，不會(huì)增加切換所需時(shí)間。啟備變熱備用時(shí)能夠滿足快切要求，同樣，冷備用時(shí)也能夠滿足快切要求。

2 啟備變空載合閘勵(lì)磁涌流的消除方法

啟備變采用冷備用方式，當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)事故時(shí)，由快切裝置同時(shí)給啟備變高壓側(cè)、低壓側(cè)斷路器發(fā)送合閘命令，這時(shí)需要考慮啟備變空載合閘勵(lì)磁涌流能否影響啟備變投入的成功性。

變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的成因是：當(dāng)變壓器任何一側(cè)發(fā)生電壓驟增時(shí)，基于磁鏈?zhǔn)睾愣梢鸬乃沧冞^程產(chǎn)生偏磁導(dǎo)致鐵心過度飽和，進(jìn)而使變壓器勵(lì)磁電流急劇增大，其數(shù)值可達(dá)正常運(yùn)行空載電流的數(shù)倍。由于變壓器繞組電阻R的存在，因此勵(lì)磁涌流會(huì)按時(shí)間常數(shù)τ=L/R衰減，L為繞組的電感，勵(lì)磁涌流的衰減速度與變壓器的參數(shù)有關(guān)。

鐵磁材料磁化后，當(dāng)外施磁勢消失，鐵磁材料內(nèi)的磁通并不是零，而是有一部分剩余，這個(gè)剩余的磁通就稱為剩磁，理論證明變壓器剩磁極性和數(shù)值與斷開電源時(shí)的分閘相位角有關(guān)，偏磁的極性和數(shù)值則與施加電源時(shí)的合閘相位角有關(guān)。因此，通過獲取分閘角的數(shù)值來決定下次合閘時(shí)合閘角的方法，就可以做到電壓驟增時(shí)勵(lì)磁涌流的極性和數(shù)值可控。

啟備變采用冷備用后，為了使其在投入時(shí)不產(chǎn)生或少產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，防止勵(lì)磁涌流引起保護(hù)誤動(dòng)作，需要增加抑制變壓器勵(lì)磁涌流的設(shè)備，如選用深圳智能公司的涌流抑制器SID-3YL，該設(shè)備通過控制啟備變高壓側(cè)斷路器的合閘操作，使啟備變空投產(chǎn)生的偏磁抵消原來磁路的剩磁實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁涌流的抑制。其原理框圖如圖2所示。輸入信號(hào)有：啟備變高壓側(cè)PT、CT、斷路器輔助接點(diǎn)，合閘命令。涌流抑制器的輸出信號(hào)送到斷路器的合閘控制回路，斷路器的分閘命令無需由涌流抑制器控制，但涌流抑制器長期帶電運(yùn)行，監(jiān)視并記錄變壓器電源切除的切除角，以便準(zhǔn)確確定下次合閘時(shí)的合閘角。

啟備變空載合閘時(shí)，涌流抑制器接收到合閘令后，根據(jù)已記錄的前次分閘角及預(yù)先設(shè)置的三相斷路器合閘時(shí)間，通過電壓互感器獲得的電壓采樣值，第一時(shí)間發(fā)出合斷路器命令。斷路器輔助接點(diǎn)是作為向涌流抑制器提供測量斷路器分、合閘時(shí)間的信號(hào)。考慮到輔助接點(diǎn)與主觸頭的動(dòng)作有時(shí)差，涌流抑制器專門配有SID-3YL-M型測量裝置，在斷路器脫離一次回路電源時(shí)測量這一時(shí)差的功能，作為修正斷路器分、合閘時(shí)間之用。

3 小結(jié)

隨著發(fā)電廠機(jī)組容量的不斷增大，啟備變的容量也不斷增加，其空載損耗不容忽視，以最近設(shè)計(jì)的某電廠為例，該工程設(shè)置啟備變2臺(tái)，每臺(tái)變壓器容量65/40/25MVA，根據(jù)制造廠提供的資料查得啟備變的空載損耗55 kW，按年利用小時(shí)數(shù)8000小時(shí)計(jì)算，2臺(tái)啟備變運(yùn)行一年，由空載損耗造成的電能損失88萬度，約合108噸標(biāo)準(zhǔn)煤，若啟備變采用冷備用方式，節(jié)省的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用將是可觀的。

啟備變冷備用還是熱備用，不會(huì)影響到廠用電快速切換時(shí)間；涌流抑制器SID-3YL已經(jīng)在幾個(gè)電廠得到了應(yīng)用，在空投啟備變的過程中，對(duì)涌流的抑制效果確實(shí)很好。基于以上兩點(diǎn)，在今后的設(shè)計(jì)工作中，若無特別的要求，應(yīng)該首先考慮啟備變采用冷備用方式，減少變壓器的空載電流引起的電能損耗，與整個(gè)社會(huì)倡導(dǎo)節(jié)約能源、減少污染，建設(shè)和諧社會(huì)的理念相協(xié)調(diào)。

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