發電廠啟備變轉為熱備用方式的研究

于作民

【摘 要】建設節約環保型示范電廠，已經成為集團落實國家建設資源節約型、環境友好型社會的具體體現，當前，托電啟備變仍采用空載運行方式，高廠變與啟備變通過廠用電快切裝置在低壓分支側實現切換，在機組事故時投入啟備變低壓側開關即可，實現方式簡單方便。若將啟備變運行方式改為熱備用方式，即正常運行時，啟備變高壓側開關為斷開狀態，相應刀閘在合閘狀態；當機組事故時利用快切裝置先投入啟備變高壓側開關，然后再投入低壓側開關，這樣不僅可以延長啟備變使用壽命，而且完全可以節省啟備變空載損耗，降低廠用電率。

【關鍵詞】啟備變；熱備用；快速切換；節能

引言

建設節約環保型示范電廠，已經成為大唐集團落實國家建設資源節約型、環境友好型社會的具體體現，是建設具有國際競爭力大企業集團的戰略舉措。正是在這樣一個大的背景環境下，為降低發電廠廠用電率，針對托電二期廠用電系統運行方式，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運行方式與機組啟動受電方式的優化做了進一步的分析。

1.托電二期機組及廠用電系統概況

1.1二期機組概況

托電二期兩臺機組均采用發電機—變壓器組單元接線，主變壓器低壓側經出口斷路器與發電機連接。高壓廠用變壓器采用山東西門子公司生產的三相分裂繞組帶有有載調壓分頭的變壓器，每臺機組設置兩段6kV廠用工作段。發電機備用電源接至本廠變電站220kV系統，廠用備用變壓器采用山東西門子公司生產的一臺三相分裂繞組帶有有載調壓分頭的變壓器。

1.2廠用電系統概況

二期廠用系統按單元機組劃分母線，每臺機組設置兩段6kV工作母線，單元機組工作母線電源在各自發電機出口引接，由高壓廠用變壓器降至6kV，再由兩臺真空開關送至工作I，II段母線。備用電源聯接于220kV升壓站的#2啟動/備用變，降至6kV經四臺真空開關分別供電。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、兩套南瑞高壓側引線光纖差動RCS-931。

2.二期啟備變轉熱備用方式的研究

2.1當前廠用電運行方式

#3和#4發電機組各有一臺63MVA的高廠變，高廠變低壓側為分裂繞組接兩段6kV廠用工作段（工作63A段、63B段、64A段、64B段）。#3和#4發電機組共用一臺40MVA的啟備變，啟備變低壓側也是分裂繞組，與6kV廠用工作段對應，啟備變低壓側設置4個6kV廠用工作段備用分支（備用603A段、604A段、603B段、604B段）。當前，啟備變仍采用空載運行方式，高廠變與啟備變通過廠用電快切裝置在低壓分支側實現切換。啟備變采用空載運行，安全性很高，主要體現在機組事故時投入啟備變低壓側開關即可，實現方式簡單方便。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，對變壓器使用壽命可能有一定影響，同時對啟備變的預試、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，完全可以節省空載損耗。

2.2二期啟備變轉熱備用運行方式節電計算

鐵損：如果將二期啟備變由目前的空載改變為熱備用運行方式，可將目前啟備變鐵損全部節約，至少可節約廠用電：

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，每天可節約廠用電：P =576（kwh）；從計費系統實查啟備變每天電量空載損耗580（kwh）。一年可節約電量P年=576×365=210240（kwh）；上網電價為0.342元，每年可節約費用=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“合啟備變低壓側分支開關”改為“合啟備變高、低壓側開關”。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用裝置，捕捉最佳廠用電切換時機合上高低壓側開關，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，切換方式中的“并聯自動切換”和“并聯半自動切換”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開關。

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構問題，其次是變壓器安裝質量問題和密封材料以及變壓器運行環境問題。熱備用方式下，變壓器溫度較低，且北方地區晝夜溫差大、冬季寒冷，變壓器的整體密封是否會受到影響，需要考慮。油密封僅與安裝質量、密封材料相關，與受環境溫度的影響很小。若安裝質量不過關、材料較差，變壓器在運行時也會出現漏油問題。對于在北方低溫環境下使用的變壓器，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開關合閘方式分為啟備變高、低壓側開關分時合閘與同時合閘。“分時”合閘方式為先合高壓側開關，再經延時合低壓側開關，優點在于：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開關。“同時”合閘方式為同時發合兩側開關命令，優點在于：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致保護誤動，為此，保護裝置的定值可根據實際情況重新核算。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，有可能在關鍵時刻出現不能正確實現電壓切換的問題，由此引發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果作為依據，確保不出問題。

3.結語

3.1啟備變改成熱備用，節電效果明顯，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。經濟效益分析結果表明，啟備變熱備用運行方式雖然節約的能耗占廠用電量的比例很小，節能總量也不是很大，但確實是一種投資少、投資回收快的節能措施，已經受到不少電廠的關注。

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備，只要做好設備調試及投運、加強設備定期維護及檢修并且經過相關模擬試驗以及現場試驗，做好安全防護措施，完全可以在現場實施啟備變熱備用的改造。

3.3在單臺機組運行期間，潮流從原先的發電機->主變->高備變->負荷改為發電機->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的真正影響，評估啟備變改熱備用后的廠用電切換方案。

參考文獻：

[1]尹克寧，變壓器設計原理[M].北京：中國電力出版社，2003.

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