涌流抑制裝置在燃機(jī)主變節(jié)能中的應(yīng)用

摘 ?要：為了解決燃機(jī)切換廠用電時(shí)變壓器空充電流過大的問題，通過分析原因是受到主變勵(lì)磁涌流的影響。抑制主變勵(lì)磁涌流，就可以解決。通過從實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性對比分析抑制勵(lì)磁涌流的兩種方法：變壓器預(yù)充電和使用涌流抑制器。結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用涌流抑制器不用在一次側(cè)回路中增加任何設(shè)備，僅在二次側(cè)進(jìn)行異動(dòng)，可靠性安全性較高。

關(guān)鍵詞：調(diào)峰機(jī)組;節(jié)能;涌流抑制

引言

某發(fā)電廠擁有2臺390MW燃機(jī)發(fā)電機(jī)組，且均常作為調(diào)峰機(jī)組。其中一號主變負(fù)載損耗868.8kW;高廠變負(fù)載損耗96.5kW;啟動(dòng)變負(fù)載損耗107.6kW。由于燃機(jī)機(jī)組發(fā)電機(jī)采用發(fā)電機(jī)開關(guān)并網(wǎng)，發(fā)電機(jī)解列后正常由主變、高廠變帶廠用電方式，采取節(jié)能措施即在發(fā)電機(jī)解列后，將廠用電供電方式由主變供電切至啟動(dòng)變供電，來滿足節(jié)能要求。

因此，廠用電切換操作頻繁，在實(shí)際實(shí)施過程中，其廠用電由啟動(dòng)變切換至主變供電方式時(shí)，由于主變空充涌流過大，多次發(fā)生相鄰機(jī)組有功、無功出現(xiàn)大幅波動(dòng)，220kV系統(tǒng)電壓也出現(xiàn)較大波動(dòng)，對電網(wǎng)系統(tǒng)及相鄰機(jī)組安全運(yùn)行構(gòu)成威脅。

同時(shí)過大的涌流沖擊也造成變壓器壽命的損傷，對電氣設(shè)備也造成安全隱患。勵(lì)磁涌流主要是變壓器鐵芯飽和狀態(tài)所引起的。過大的勵(lì)磁涌流對系統(tǒng)瞬間電壓造成波動(dòng)，勵(lì)磁涌流值可達(dá)正?？蛰d電流的50～80倍，可達(dá)額定電流的5～8倍。過大勵(lì)磁涌流也可能導(dǎo)致主變差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，影響主變投入的正常操作。通過現(xiàn)場技術(shù)改造，在我廠燃機(jī)主變在分合閘回路中加入SID-3YL 微機(jī)涌流抑制器，徹底解決目前燃機(jī)主變空充時(shí)發(fā)生的異常情況。

1 變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生原理

探究變壓器勵(lì)磁涌流的成理，由磁鏈?zhǔn)睾愣煽芍?，電氣設(shè)備的回路中，瞬時(shí)磁鏈的總和在換路時(shí)是不變的。所以，變壓器勵(lì)磁涌流的形成，也是遵守磁鏈?zhǔn)睾愣ɡ淼?。變壓器一次?cè)與二次側(cè)的繞組從空載狀態(tài)至電壓急劇增加過程中，會(huì)有新的磁通形成，同時(shí)，為了抵消新磁通，該側(cè)繞組也會(huì)產(chǎn)生反極性、同等量的偏磁。在此過程中，會(huì)引起變壓器鐵芯達(dá)到飽和，從而引起變壓器勵(lì)磁涌流驟增。

2 勵(lì)磁涌流的抑制方法

2.1 變壓器預(yù)充電

變壓器預(yù)充電能取得較好的效果，根據(jù)燃機(jī)發(fā)變組一次接線方式，在啟動(dòng)變低壓側(cè)安裝預(yù)充電裝置也是可行的，但由于變壓器預(yù)充電必須增加相關(guān)輔助設(shè)備及控制設(shè)備，并且主變設(shè)備容量較大且電壓較高可能對設(shè)備安全運(yùn)行造成影響，故該方案不予采納。

2.2 使用涌流抑制器

涌流抑制器是針對不同磁路結(jié)構(gòu)、不同接線方式、不同斷路器控制方式的變壓器設(shè)計(jì)出來的一套涌流抑制裝置，能計(jì)算出剩磁（變壓器斷電后的磁路中所剩余的磁通）的極性參數(shù)，便于變壓器上電時(shí)產(chǎn)生一個(gè)與剩磁極性相反的偏磁，兩者之間相互進(jìn)行抵消，使其磁路不能飽和從而防止涌流的發(fā)生。

磁通互克原理特點(diǎn)是支持三相聯(lián)動(dòng)開關(guān)，對開關(guān)合閘時(shí)間的穩(wěn)定性沒有十分嚴(yán)格要求。微機(jī)涌流抑制器采用偏磁與剩磁互克原理，具體步驟如下：

1、測量剩磁φ剩：通過控制斷路器分閘，測量和記錄變壓器退出時(shí)的剩磁極性;

2、制造偏磁φ偏：需要根據(jù)剩磁極性，在合閘時(shí)控制斷路器合閘角度，制造相反偏磁;

3、對沖總磁通φ總，φ總=φ剩+φ偏。鐵芯磁通小于飽和磁通以抑制變壓器勵(lì)磁涌流。

磁通互克原理的方法只需要剩磁與所制造的偏磁極性相反即可，并不做等量來抵消總磁通的必要?？刂茢嗦菲骱祥l角對分閘角偏差在±60°范圍內(nèi)漂移時(shí)就能很好實(shí)現(xiàn)對變壓器勵(lì)磁涌流的良好抑制，對斷路器合閘時(shí)間的變化有良好的兼容性，能較好滿足生產(chǎn)實(shí)際的應(yīng)用。

使用涌流抑制器，不在一次側(cè)回路中增加任何設(shè)備，僅在二次側(cè)進(jìn)行異動(dòng)，可靠性安全性較高，故在本次防主變涌流設(shè)計(jì)中被采用。

3 燃機(jī)主變涌流抑制器應(yīng)用

本次采用的深圳市智能設(shè)備開發(fā)有限公司開發(fā)的SID-3YL 微機(jī)涌流抑制器，該裝置在很多電廠及變電站得到廣泛應(yīng)用，使用后大型變壓器空充投入運(yùn)行時(shí)涌流問題得到根本解決。

3.1 微機(jī)涌流抑制器接入：

變壓器正常空載投切時(shí)，DCS監(jiān)控系統(tǒng)向保護(hù)測控裝置發(fā)出分、合閘命令。保護(hù)測控裝置收到分、合閘指令后，向斷路器發(fā)出分、合閘脈沖。增設(shè)微機(jī)涌流抑制器相當(dāng)于在保護(hù)測控裝置與斷路器之間并聯(lián)一臺微機(jī)涌流抑制器。如圖1和圖2所示：

另外，保護(hù)跳閘出口不經(jīng)過微機(jī)涌流抑制器，涌流抑制裝置配置了“經(jīng)選相/不經(jīng)選相”轉(zhuǎn)換開關(guān)，一旦裝置發(fā)生故障也可將轉(zhuǎn)換開關(guān)置于“不經(jīng)選相”的位置，此時(shí)，斷路器控制回路與原回路完全一致，避免了因裝置故障后導(dǎo)致不能合分閘操作的情況發(fā)生。

微機(jī)涌流抑制器的安裝簡單，將微機(jī)涌流抑制器串入原主變斷路器分閘、合閘回來即可。裝置使用110V直流電源，同時(shí)分別接入主變高壓側(cè)電流、母線電壓及低壓側(cè)電壓。

SID-3YL 型涌流抑制器裝置接入電源側(cè)參考電壓（取高壓側(cè)母線PT）作為相角控制基準(zhǔn)，接入受控側(cè)的回采模擬量作為合閘完成判定基準(zhǔn)，當(dāng)斷路器分位時(shí)回采量為零，電氣合閘瞬時(shí)回采量突變，從而通過回采模擬量的突變點(diǎn)來確定合閘點(diǎn)（分閘過程類似）。裝置接入開入量作為控制系統(tǒng)的啟動(dòng)合/分閘命令，進(jìn)而受控輸出合閘令和分閘令分別接至斷路器合、分閘操作回路。

裝置接入回路電流，用于裝置動(dòng)作錄波，分析變壓器投入時(shí)的涌流抑制效果。如下圖3、圖4所示：

4 涌流抑制器安裝后取得的實(shí)效

在安裝完成涌流抑制器后，通過技術(shù)調(diào)試，由圖5可以看到，不經(jīng)涌流抑制器第一次合合閘的主變涌流還是非常大，而經(jīng)涌流抑制器投入主變的三條涌流取得非常好的效果，特別是第三、第四次合閘經(jīng)合閘時(shí)間、角度優(yōu)化后，處于最佳效果狀態(tài)。主變涌流器安裝至今，主變空充涌流得到大大下降，取得了良好的效果。

5 ?結(jié)論

鑒于我廠燃機(jī)主變多次發(fā)生空充主變時(shí)造成相鄰機(jī)組有無功大幅波動(dòng)，發(fā)生多次主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作情況，通過技術(shù)改造在我廠燃機(jī)主變在分合閘回路中加入SID-3YL 微機(jī)涌流抑制器，整個(gè)改造工程比較簡單，投入不大，但收效良好，徹底解決目前燃機(jī)主變空充時(shí)發(fā)生的異常情況。

作者簡介：

顧燕奇，1989年4月，男，漢，江蘇蘇州，工程師、技師，碩士研究生，研究方向：電力生產(chǎn)自動(dòng)化，從事電廠運(yùn)行工作。