发电厂启备变转为热备用方式的研究

于作民 / 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司

发电厂启备变转为热备用方式的研究

于作民 / 内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司

建设节约环保型示范电厂，已经成为集团落实国家建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现，当前，托电启备变仍采用空载运行方式，高厂变与启备变通过厂用电快切装置在低压分支侧实现切换，在机组事故时投入启备变低压侧开关即可，实现方式简单方便。若将启备变运行方式改为热备用方式，即正常运行时，启备变高压侧开关为断开状态，相应刀闸在合闸状态；当机组事故时利用快切装置先投入启备变高压侧开关，然后再投入低压侧开关，这样不仅可以延长启备变使用寿命，而且完全可以节省启备变空载损耗，降低厂用电率。

启备变；热备用；快速切换；节能

引言

建设节约环保型示范电厂，已经成为大唐集团落实国家建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现，是建设具有国际竞争力大企业集团的战略举措。正是在这样一个大的背景环境下，为降低发电厂厂用电率，针对托电二期厂用电系统运行方式，探讨二期启备变热备用的可能性及需要进一步做的工作。并对带有公用段的厂用系统运行方式与机组启动受电方式的优化做了进一步的分析。

1.托电二期机组及厂用电系统概况

1.1二期机组概况

托电二期两台机组均采用发电机—变压器组单元接线，主变压器低压侧经出口断路器与发电机连接。高压厂用变压器采用山东西门子公司生产的三相分裂绕组带有有载调压分头的变压器，每台机组设置两段6kV厂用工作段。发电机备用电源接至本厂变电站220kV系统，厂用备用变压器采用山东西门子公司生产的一台三相分裂绕组带有有载调压分头的变压器。

1.2厂用电系统概况

二期厂用系统按单元机组划分母线，每台机组设置两段6kV工作母线，单元机组工作母线电源在各自发电机出口引接，由高压厂用变压器降至6kV，再由两台真空开关送至工作I，II段母线。备用电源联接于220kV升压站的#2启动/备用变，降至6kV经四台真空开关分别供电。如图1所示：

图1　

1.3启备变保护配置

二期启备变配有两套北京光耀T35、一套非电量C30、两套南瑞高压侧引线光纤差动RCS-931。

2.二期启备变转热备用方式的研究

2.1当前厂用电运行方式

#3和#4发电机组各有一台63MVA的高厂变，高厂变低压侧为分裂绕组接两段6kV厂用工作段（工作63A段、63B段、64A段、64B段）。#3和#4发电机组共用一台40MVA的启备变，启备变低压侧也是分裂绕组，与6kV厂用工作段对应，启备变低压侧设置4个6kV厂用工作段备用分支（备用603A段、604A段、603B段、604B段）。当前，启备变仍采用空载运行方式，高厂变与启备变通过厂用电快切装置在低压分支侧实现切换。启备变采用空载运行，安全性很高，主要体现在机组事故时投入启备变低压侧开关即可，实现方式简单方便。对于启备变本身来讲可避免变压器空投时励磁涌流对继电保护的影响。但由于启备变长期处于带电状态，对变压器使用寿命可能有一定影响，同时对启备变的预试、保护装置的定检有一定影响。两台机组正常运行时，启备变处于空载，如果将启备变改为热备用方式，完全可以节省空载损耗。

2.2二期启备变转热备用运行方式节电计算

铁损：如果将二期启备变由目前的空载改变为热备用运行方式，可将目前启备变铁损全部节约，至少可节约厂用电：

功率：P0=24（kw）,电量(日)：P×24=576（kwh）

铜损：铜损与变压器负荷有直接关系，由于二期启备变空载运行，铜损较小，可忽略不计。因此，二期备变改为热备用运行方式，每天可节约厂用电：P =576（kwh）；从计费系统实查启备变每天电量空载损耗580（kwh）。一年可节约电量P年＝576×365＝210240（kwh);上网电价为0.342元，每年可节约费用＝210240×0.342＝7.2万元。

2.3拟进行的改造方案

二期启备变采用热备用，将改变原有厂用电切换方式，机组事故时“合启备变低压侧分支开关”改为“合启备变高、低压侧开关”。改造方案拟利用励磁涌流抑制装置抵消启备变空投时的励磁涌流，防止启备变差动保护误动；利用微机同期快切复用装置，捕捉最佳厂用电切换时机合上高低压侧开关，以保证厂用电备用电源的可靠投入。下图为厂用电快速切换装置切换功能。从启备变热备用角度出发，切换方式中的“并联自动切换”和“并联半自动切换”均为正常情况下的厂用电切换，因此可以先空投启备变，待空投成功后再合启备变低压侧开关。

图2　

2.4启备变热备用的其他问题

2.4.1 变压器渗漏油。

变压器渗漏油的主要原因是变压器结构问题，其次是变压器安装质量问题和密封材料以及变压器运行环境问题。热备用方式下，变压器温度较低，且北方地区昼夜温差大、冬季寒冷，变压器的整体密封是否会受到影响，需要考虑。油密封仅与安装质量、密封材料相关，与受环境温度的影响很小。若安装质量不过关、材料较差，变压器在运行时也会出现漏油问题。对于在北方低温环境下使用的变压器，需要注意的是按照最低温度选择合适的变压器油型号。

2.4.2 启备变合闸方式的选择。

启备变合闸方式的选择主要考虑两个方面的影响：（1）启备变合闸方式对快切装置的影响；（2）启备变合闸方式对启备变本体及电动机负荷的冲击。启备变热备用高低压侧开关合闸方式分为启备变高、低压侧开关分时合闸与同时合闸。“分时”合闸方式为先合高压侧开关，再经延时合低压侧开关，优点在于：与手动投入启备变的顺序一致，可以待励磁涌流衰减一段时间后再合低压侧开关。“同时”合闸方式为同时发合两侧开关命令，优点在于：不需要延时等待，缩短了切换时间。

2.4.3保护装置配合。

启备变热备用方式下励磁涌流的存在可能会导致保护误动，为此，保护装置的定值可根据实际情况重新核算。在正式实施启备变热备用运行方式前，应当对启备变进行多次空投试验，确保配置的变压器保护装置不会因励磁涌流而误动。

2.4.4启备变热备用的试验。

启备变热备用运行方式在正式实施前，一定要进行实际传动试验，起备变热备用的实施离不开厂用电快切装置和变压器保护装置的相互配合，其中还涉及到启备变高低压侧断路器合闸方式，以及合闸过程的励磁涌流等一系列问题。如果厂用电快切装置和变压器保护装置配合不好，有可能在关键时刻出现不能正确实现电压切换的问题，由此引发的厂用电母线失压将带来严重的后果，其损失是启备变热备用节约的厂用电所不能弥补的。因此，实施启备变热备用一定要有充分的成功和可靠的试验结果作为依据，确保不出问题。

3.结语

3.1启备变改成热备用，节电效果明显，以一年的用电费用核算，仅一台启备变空载损耗电费就7万多元。经济效益分析结果表明，启备变热备用运行方式虽然节约的能耗占厂用电量的比例很小，节能总量也不是很大，但确实是一种投资少、投资回收快的节能措施，已经受到不少电厂的关注。

3.2只要厂用电快速切换装置以及启备变保护装置有足够的可靠性，同时取决于启备变以及断路器本身这些一次设备，只要做好设备调试及投运、加强设备定期维护及检修并且经过相关模拟试验以及现场试验，做好安全防护措施，完全可以在现场实施启备变热备用的改造。

3.3在单台机组运行期间，潮流从原先的发电机->主变->高备变->负荷改为发电机->高厂变->负荷，由于潮流方的改变减少了厂用电供电损耗。

3.4利用组大修启动试验的机会，检验二期启备变改热备用后，切换过程对启备变本体、继电保护装置、厂用电快速切换装置的影响。比较启备变空载和热备用时的快切对厂用电源系统的真正影响，评估启备变改热备用后的厂用电切换方案。

[1]尹克宁，变压器设计原理[M]．北京：中国电力出版社，2003.

[2]MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置技术说明书,1997.

[3]GB50062-92，电力装置的继电保护和自动装置设计规范[s].