于作民 / 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司

發(fā)電廠啟備變轉(zhuǎn)為熱備用方式的研究

于作民 / 內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司

建設(shè)節(jié)約環(huán)保型示范電廠，已經(jīng)成為集團(tuán)落實(shí)國(guó)家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的具體體現(xiàn)，當(dāng)前，托電啟備變?nèi)圆捎每蛰d運(yùn)行方式，高廠變與啟備變通過廠用電快切裝置在低壓分支側(cè)實(shí)現(xiàn)切換，在機(jī)組事故時(shí)投入啟備變低壓側(cè)開關(guān)即可，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單方便。若將啟備變運(yùn)行方式改為熱備用方式，即正常運(yùn)行時(shí)，啟備變高壓側(cè)開關(guān)為斷開狀態(tài)，相應(yīng)刀閘在合閘狀態(tài)；當(dāng)機(jī)組事故時(shí)利用快切裝置先投入啟備變高壓側(cè)開關(guān)，然后再投入低壓側(cè)開關(guān)，這樣不僅可以延長(zhǎng)啟備變使用壽命，而且完全可以節(jié)省啟備變空載損耗，降低廠用電率。

啟備變；熱備用；快速切換；節(jié)能

引言

建設(shè)節(jié)約環(huán)保型示范電廠，已經(jīng)成為大唐集團(tuán)落實(shí)國(guó)家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的具體體現(xiàn)，是建設(shè)具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力大企業(yè)集團(tuán)的戰(zhàn)略舉措。正是在這樣一個(gè)大的背景環(huán)境下，為降低發(fā)電廠廠用電率，針對(duì)托電二期廠用電系統(tǒng)運(yùn)行方式，探討二期啟備變熱備用的可能性及需要進(jìn)一步做的工作。并對(duì)帶有公用段的廠用系統(tǒng)運(yùn)行方式與機(jī)組啟動(dòng)受電方式的優(yōu)化做了進(jìn)一步的分析。

1.托電二期機(jī)組及廠用電系統(tǒng)概況

1.1二期機(jī)組概況

托電二期兩臺(tái)機(jī)組均采用發(fā)電機(jī)—變壓器組單元接線，主變壓器低壓側(cè)經(jīng)出口斷路器與發(fā)電機(jī)連接。高壓廠用變壓器采用山東西門子公司生產(chǎn)的三相分裂繞組帶有有載調(diào)壓分頭的變壓器，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段6kV廠用工作段。發(fā)電機(jī)備用電源接至本廠變電站220kV系統(tǒng)，廠用備用變壓器采用山東西門子公司生產(chǎn)的一臺(tái)三相分裂繞組帶有有載調(diào)壓分頭的變壓器。

1.2廠用電系統(tǒng)概況

二期廠用系統(tǒng)按單元機(jī)組劃分母線，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段6kV工作母線，單元機(jī)組工作母線電源在各自發(fā)電機(jī)出口引接，由高壓廠用變壓器降至6kV，再由兩臺(tái)真空開關(guān)送至工作I，II段母線。備用電源聯(lián)接于220kV升壓站的#2啟動(dòng)/備用變，降至6kV經(jīng)四臺(tái)真空開關(guān)分別供電。如圖1所示：

圖1　

1.3啟備變保護(hù)配置

二期啟備變配有兩套北京光耀T35、一套非電量C30、兩套南瑞高壓側(cè)引線光纖差動(dòng)RCS-931。

2.二期啟備變轉(zhuǎn)熱備用方式的研究

2.1當(dāng)前廠用電運(yùn)行方式

#3和#4發(fā)電機(jī)組各有一臺(tái)63MVA的高廠變，高廠變低壓側(cè)為分裂繞組接兩段6kV廠用工作段（工作63A段、63B段、64A段、64B段）。#3和#4發(fā)電機(jī)組共用一臺(tái)40MVA的啟備變，啟備變低壓側(cè)也是分裂繞組，與6kV廠用工作段對(duì)應(yīng)，啟備變低壓側(cè)設(shè)置4個(gè)6kV廠用工作段備用分支（備用603A段、604A段、603B段、604B段）。當(dāng)前，啟備變?nèi)圆捎每蛰d運(yùn)行方式，高廠變與啟備變通過廠用電快切裝置在低壓分支側(cè)實(shí)現(xiàn)切換。啟備變采用空載運(yùn)行，安全性很高，主要體現(xiàn)在機(jī)組事故時(shí)投入啟備變低壓側(cè)開關(guān)即可，實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單方便。對(duì)于啟備變本身來(lái)講可避免變壓器空投時(shí)勵(lì)磁涌流對(duì)繼電保護(hù)的影響。但由于啟備變長(zhǎng)期處于帶電狀態(tài)，對(duì)變壓器使用壽命可能有一定影響，同時(shí)對(duì)啟備變的預(yù)試、保護(hù)裝置的定檢有一定影響。兩臺(tái)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，啟備變處于空載，如果將啟備變改為熱備用方式，完全可以節(jié)省空載損耗。

2.2二期啟備變轉(zhuǎn)熱備用運(yùn)行方式節(jié)電計(jì)算

鐵損：如果將二期啟備變由目前的空載改變?yōu)闊醾溆眠\(yùn)行方式，可將目前啟備變鐵損全部節(jié)約，至少可節(jié)約廠用電：

功率：P0=24（kw）,電量(日)：P×24=576（kwh）

銅損：銅損與變壓器負(fù)荷有直接關(guān)系，由于二期啟備變空載運(yùn)行，銅損較小，可忽略不計(jì)。因此，二期備變改為熱備用運(yùn)行方式，每天可節(jié)約廠用電：P =576（kwh）；從計(jì)費(fèi)系統(tǒng)實(shí)查啟備變每天電量空載損耗580（kwh）。一年可節(jié)約電量P年＝576×365＝210240（kwh);上網(wǎng)電價(jià)為0.342元，每年可節(jié)約費(fèi)用＝210240×0.342＝7.2萬(wàn)元。

2.3擬進(jìn)行的改造方案

二期啟備變采用熱備用，將改變?cè)袕S用電切換方式，機(jī)組事故時(shí)“合啟備變低壓側(cè)分支開關(guān)”改為“合啟備變高、低壓側(cè)開關(guān)”。改造方案擬利用勵(lì)磁涌流抑制裝置抵消啟備變空投時(shí)的勵(lì)磁涌流，防止啟備變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)；利用微機(jī)同期快切復(fù)用裝置，捕捉最佳廠用電切換時(shí)機(jī)合上高低壓側(cè)開關(guān)，以保證廠用電備用電源的可靠投入。下圖為廠用電快速切換裝置切換功能。從啟備變熱備用角度出發(fā)，切換方式中的“并聯(lián)自動(dòng)切換”和“并聯(lián)半自動(dòng)切換”均為正常情況下的廠用電切換，因此可以先空投啟備變，待空投成功后再合啟備變低壓側(cè)開關(guān)。

圖2　

2.4啟備變熱備用的其他問題

2.4.1 變壓器滲漏油。

變壓器滲漏油的主要原因是變壓器結(jié)構(gòu)問題，其次是變壓器安裝質(zhì)量問題和密封材料以及變壓器運(yùn)行環(huán)境問題。熱備用方式下，變壓器溫度較低，且北方地區(qū)晝夜溫差大、冬季寒冷，變壓器的整體密封是否會(huì)受到影響，需要考慮。油密封僅與安裝質(zhì)量、密封材料相關(guān)，與受環(huán)境溫度的影響很小。若安裝質(zhì)量不過關(guān)、材料較差，變壓器在運(yùn)行時(shí)也會(huì)出現(xiàn)漏油問題。對(duì)于在北方低溫環(huán)境下使用的變壓器，需要注意的是按照最低溫度選擇合適的變壓器油型號(hào)。

2.4.2 啟備變合閘方式的選擇。

啟備變合閘方式的選擇主要考慮兩個(gè)方面的影響：（1）啟備變合閘方式對(duì)快切裝置的影響；（2）啟備變合閘方式對(duì)啟備變本體及電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的沖擊。啟備變熱備用高低壓側(cè)開關(guān)合閘方式分為啟備變高、低壓側(cè)開關(guān)分時(shí)合閘與同時(shí)合閘?！胺謺r(shí)”合閘方式為先合高壓側(cè)開關(guān)，再經(jīng)延時(shí)合低壓側(cè)開關(guān)，優(yōu)點(diǎn)在于：與手動(dòng)投入啟備變的順序一致，可以待勵(lì)磁涌流衰減一段時(shí)間后再合低壓側(cè)開關(guān)。“同時(shí)”合閘方式為同時(shí)發(fā)合兩側(cè)開關(guān)命令，優(yōu)點(diǎn)在于：不需要延時(shí)等待，縮短了切換時(shí)間。

2.4.3保護(hù)裝置配合。

啟備變熱備用方式下勵(lì)磁涌流的存在可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)，為此，保護(hù)裝置的定值可根據(jù)實(shí)際情況重新核算。在正式實(shí)施啟備變熱備用運(yùn)行方式前，應(yīng)當(dāng)對(duì)啟備變進(jìn)行多次空投試驗(yàn)，確保配置的變壓器保護(hù)裝置不會(huì)因勵(lì)磁涌流而誤動(dòng)。

2.4.4啟備變熱備用的試驗(yàn)。

啟備變熱備用運(yùn)行方式在正式實(shí)施前，一定要進(jìn)行實(shí)際傳動(dòng)試驗(yàn)，起備變熱備用的實(shí)施離不開廠用電快切裝置和變壓器保護(hù)裝置的相互配合，其中還涉及到啟備變高低壓側(cè)斷路器合閘方式，以及合閘過程的勵(lì)磁涌流等一系列問題。如果廠用電快切裝置和變壓器保護(hù)裝置配合不好，有可能在關(guān)鍵時(shí)刻出現(xiàn)不能正確實(shí)現(xiàn)電壓切換的問題，由此引發(fā)的廠用電母線失壓將帶來(lái)嚴(yán)重的后果，其損失是啟備變熱備用節(jié)約的廠用電所不能彌補(bǔ)的。因此，實(shí)施啟備變熱備用一定要有充分的成功和可靠的試驗(yàn)結(jié)果作為依據(jù)，確保不出問題。

3.結(jié)語(yǔ)

3.1啟備變改成熱備用，節(jié)電效果明顯，以一年的用電費(fèi)用核算，僅一臺(tái)啟備變空載損耗電費(fèi)就7萬(wàn)多元。經(jīng)濟(jì)效益分析結(jié)果表明，啟備變熱備用運(yùn)行方式雖然節(jié)約的能耗占廠用電量的比例很小，節(jié)能總量也不是很大，但確實(shí)是一種投資少、投資回收快的節(jié)能措施，已經(jīng)受到不少電廠的關(guān)注。

3.2只要廠用電快速切換裝置以及啟備變保護(hù)裝置有足夠的可靠性，同時(shí)取決于啟備變以及斷路器本身這些一次設(shè)備，只要做好設(shè)備調(diào)試及投運(yùn)、加強(qiáng)設(shè)備定期維護(hù)及檢修并且經(jīng)過相關(guān)模擬試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，做好安全防護(hù)措施，完全可以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施啟備變熱備用的改造。

3.3在單臺(tái)機(jī)組運(yùn)行期間，潮流從原先的發(fā)電機(jī)->主變->高備變->負(fù)荷改為發(fā)電機(jī)->高廠變->負(fù)荷，由于潮流方的改變減少了廠用電供電損耗。

3.4利用組大修啟動(dòng)試驗(yàn)的機(jī)會(huì)，檢驗(yàn)二期啟備變改熱備用后，切換過程對(duì)啟備變本體、繼電保護(hù)裝置、廠用電快速切換裝置的影響。比較啟備變空載和熱備用時(shí)的快切對(duì)廠用電源系統(tǒng)的真正影響，評(píng)估啟備變改熱備用后的廠用電切換方案。

[1]尹克寧，變壓器設(shè)計(jì)原理[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2003.

[2]MFC2000-2型微機(jī)廠用電快速切換裝置技術(shù)說(shuō)明書,1997.

[3]GB50062-92，電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[s].