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)成為集團落實國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的具體體現(xiàn)，當前，托電啟備變?nèi)圆捎每蛰d運行方式，高廠變與啟備變通過廠用電快切裝置在低壓分支側(cè)實現(xiàn)切換，在機組事故時投入啟備變低壓側(cè)開關(guān)即可，實現(xiàn)方式簡單方便。若將啟備變運行方式改為熱備用方式，即正常運行時，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)；當機組事故時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)成為大唐集團落實國家建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的具體體現(xiàn)，是建設(shè)具有國際競爭力大企業(yè)集團的戰(zhàn)略舉措。正是在這樣一個大的背景環(huán)境下，為降低發(fā)電廠廠用電率，針對托電二期廠用電系統(tǒng)運行方式，探討二期啟備變熱備用的可能性及需要進一步做的工作。并對帶有公用段的廠用系統(tǒng)運行方式與機組啟動受電方式的優(yōu)化做了進一步的分析。

1.托電二期機組及廠用電系統(tǒng)概況

1.1二期機組概況

托電二期兩臺機組均采用發(fā)電機—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，每臺機組設(shè)置兩段6kV廠用工作段。發(fā)電機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)按單元機組劃分母線，每臺機組設(shè)置兩段6kV工作母線，單元機組工作母線電源在各自發(fā)電機出口引接，由高壓廠用變壓器降至6kV，再由兩臺真空開關(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/備用變，降至6kV經(jīng)四臺真空開關(guān)分別供電。如圖1所示：

圖1　

1.3啟備變保護配置

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RCS-931。

2.二期啟備變轉(zhuǎn)熱備用方式的研究

2.1當前廠用電運行方式

#3和#4發(fā)電機組各有一臺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)電機組共用一臺40MVA的啟備變，啟備變低壓側(cè)也是分裂繞組，與6kV廠用工作段對應(yīng)，啟備變低壓側(cè)設(shè)置4個6kV廠用工作段備用分支（備用603A段、604A段、603B段、604B段）。當前，啟備變?nèi)圆捎每蛰d運行方式，高廠變與啟備變通過廠用電快切裝置在低壓分支側(cè)實現(xiàn)切換。啟備變采用空載運行，安全性很高，主要體現(xiàn)在機組事故時投入啟備變低壓側(cè)開關(guān)即可，實現(xiàn)方式簡單方便。對于啟備變本身來講可避免變壓器空投時勵磁涌流對繼電保護的影響。但由于啟備變長期處于帶電狀態(tài)，對變壓器使用壽命可能有一定影響，同時對啟備變的預(yù)試、保護裝置的定檢有一定影響。兩臺機組正常運行時，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)熱備用運行方式節(jié)電計算

鐵損：如果將二期啟備變由目前的空載改變?yōu)闊醾溆眠\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：銅損與變壓器負荷有直接關(guān)系，由于二期啟備變空載運行，銅損較小，可忽略不計。因此，二期備變改為熱備用運行方式，每天可節(jié)約廠用電：P =576（kwh）；從計費系統(tǒng)實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)電價為0.342元，每年可節(jié)約費用＝210240×0.342＝7.2萬元。

2.3擬進行的改造方案

二期啟備變采用熱備用，將改變原有廠用電切換方式，機組事故時“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)”。改造方案擬利用勵磁涌流抑制裝置抵消啟備變空投時的勵磁涌流，防止啟備變差動保護誤動；利用微機同期快切復(fù)用裝置，捕捉最佳廠用電切換時機合上高低壓側(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)自動切換”和“并聯(lián)半自動切換”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，變壓器在運行時也會出現(xiàn)漏油問題。對于在北方低溫環(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。

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方面的影響：（1）啟備變合閘方式對快切裝置的影響；（2）啟備變合閘方式對啟備變本體及電動機負荷的沖擊。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)分時合閘與同時合閘?！胺謺r”合閘方式為先合高壓側(cè)開關(guān)，再經(jīng)延時合低壓側(cè)開關(guān)，優(yōu)點在于：與手動投入啟備變的順序一致，可以待勵磁涌流衰減一段時間后再合低壓側(cè)開關(guān)?！巴瑫r”合閘方式為同時發(fā)合兩側(cè)開關(guān)命令，優(yōu)點在于：不需要延時等待，縮短了切換時間。

2.4.3保護裝置配合。

啟備變熱備用方式下勵磁涌流的存在可能會導(dǎo)致保護誤動，為此，保護裝置的定值可根據(jù)實際情況重新核算。在正式實施啟備變熱備用運行方式前，應(yīng)當對啟備變進行多次空投試驗，確保配置的變壓器保護裝置不會因勵磁涌流而誤動。

2.4.4啟備變熱備用的試驗。

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

3.結(jié)語

3.1啟備變改成熱備用，節(jié)電效果明顯，以一年的用電費用核算，僅一臺啟備變空載損耗電費就7萬多元。經(jīng)濟效益分析結(jié)果表明，啟備變熱備用運行方式雖然節(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裝置有足夠的可靠性，同時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、加強設(shè)備定期維護及檢修并且經(jīng)過相關(guān)模擬試驗以及現(xiàn)場試驗，做好安全防護措施，完全可以在現(xiàn)場實施啟備變熱備用的改造。

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

3.4利用組大修啟動試驗的機會，檢驗二期啟備變改熱備用后，切換過程對啟備變本體、繼電保護裝置、廠用電快速切換裝置的影響。比較啟備變空載和熱備用時的快切對廠用電源系統(tǒng)的真正影響，評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)計原理[M]．北京：中國電力出版社，2003.

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

[3]GB50062-92，電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范[s].