摘 要 本文針對發(fā)電廠的啟備變采用冷備用方式后，就廠用電快速切換時間，空載合閘勵磁涌流兩個方面進行了分析，提出了啟備變采用冷備用方式的可能性和具體增加的設備接線。

關鍵詞 空載；冷備用；勵磁涌流；剩磁；偏磁

中圖分類號 TM96 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)062-0178-01

啟備變是發(fā)電廠內(nèi)重要的變壓器之一，它的主要作用是在機組啟動的過程中，從系統(tǒng)獲得電能，為廠用電系統(tǒng)提供機組啟動時所需要的電能，在機組正常運行時，作為廠用電工作電源的備用電源。鑒于啟備變在發(fā)電廠內(nèi)的作用，啟備變絕大部分時間處于空載運行狀態(tài)，盡管變壓器本身的效率很高，一般能達到99%以上，但長期充電空載運行既影響變壓器的使用壽命，又造成很大的空載損耗的浪費。既然啟備變長期處于空載運行狀態(tài)，能否考慮啟備變冷備用，當機組啟動過程中，或廠用電工作電源失電，切換到備用電源時，投入啟備變，其它時間啟備變正常處于不帶電狀態(tài)，即冷備用狀態(tài)。若啟備變冷備用，人們一般擔心：廠用電快速切換能否實現(xiàn)，如何控制啟備變空載合閘勵磁涌流。

1 啟備變備用方式與廠用電切換的關系

廠用電快速切換時間涉及到兩個方面，一是斷路器固有合分閘時間，二是快切裝置本身的動作時間。啟備變高壓側斷路器合閘時間一般不大于65 ms，低壓側斷路器合閘時間一般不大于

70 ms。現(xiàn)在，廠用電快切換裝置普遍采用微機型，快切裝置本身的固有動作時間包括硬件固有動作時間和軟件最小運行時間，一般可小于12 ms。

如圖1所示，6 kV工作段正常時由高廠變供電，啟備變熱備用時，斷路器1DL，2DL合閘狀態(tài)，3DL分閘狀態(tài)，快切裝置啟動后，合斷路器3DL，分斷路器2DL；啟備變冷備用時，斷路器2DL合閘狀態(tài)，1DL，3DL分閘狀態(tài)，快切裝置啟動后，合斷路器1DL，3DL，分斷路器2DL；啟備變冷備用與熱備用相比較，就切換時間而言，不會增加切換所需時間。啟備變熱備用時能夠滿足快切要求，同樣，冷備用時也能夠滿足快切要求。

2 啟備變空載合閘勵磁涌流的消除方法

啟備變采用冷備用方式，當機組出現(xiàn)事故時，由快切裝置同時給啟備變高壓側、低壓側斷路器發(fā)送合閘命令，這時需要考慮啟備變空載合閘勵磁涌流能否影響啟備變投入的成功性。

變壓器勵磁涌流產(chǎn)生的成因是：當變壓器任何一側發(fā)生電壓驟增時，基于磁鏈守恒定律引起的瞬變過程產(chǎn)生偏磁導致鐵心過度飽和，進而使變壓器勵磁電流急劇增大，其數(shù)值可達正常運行空載電流的數(shù)倍。由于變壓器繞組電阻R的存在，因此勵磁涌流會按時間常數(shù)τ=L/R衰減，L為繞組的電感，勵磁涌流的衰減速度與變壓器的參數(shù)有關。

鐵磁材料磁化后，當外施磁勢消失，鐵磁材料內(nèi)的磁通并不是零，而是有一部分剩余，這個剩余的磁通就稱為剩磁，理論證明變壓器剩磁極性和數(shù)值與斷開電源時的分閘相位角有關，偏磁的極性和數(shù)值則與施加電源時的合閘相位角有關。因此，通過獲取分閘角的數(shù)值來決定下次合閘時合閘角的方法，就可以做到電壓驟增時勵磁涌流的極性和數(shù)值可控。

啟備變采用冷備用后，為了使其在投入時不產(chǎn)生或少產(chǎn)生勵磁涌流，防止勵磁涌流引起保護誤動作，需要增加抑制變壓器勵磁涌流的設備，如選用深圳智能公司的涌流抑制器SID-3YL，該設備通過控制啟備變高壓側斷路器的合閘操作，使啟備變空投產(chǎn)生的偏磁抵消原來磁路的剩磁實現(xiàn)對勵磁涌流的抑制。其原理框圖如圖2所示。輸入信號有：啟備變高壓側PT、CT、斷路器輔助接點，合閘命令。涌流抑制器的輸出信號送到斷路器的合閘控制回路，斷路器的分閘命令無需由涌流抑制器控制，但涌流抑制器長期帶電運行，監(jiān)視并記錄變壓器電源切除的切除角，以便準確確定下次合閘時的合閘角。

啟備變空載合閘時，涌流抑制器接收到合閘令后，根據(jù)已記錄的前次分閘角及預先設置的三相斷路器合閘時間，通過電壓互感器獲得的電壓采樣值，第一時間發(fā)出合斷路器命令。斷路器輔助接點是作為向涌流抑制器提供測量斷路器分、合閘時間的信號。考慮到輔助接點與主觸頭的動作有時差，涌流抑制器專門配有SID-3YL-M型測量裝置，在斷路器脫離一次回路電源時測量這一時差的功能，作為修正斷路器分、合閘時間之用。

3 小結

隨著發(fā)電廠機組容量的不斷增大，啟備變的容量也不斷增加，其空載損耗不容忽視，以最近設計的某電廠為例，該工程設置啟備變2臺，每臺變壓器容量65/40/25MVA，根據(jù)制造廠提供的資料查得啟備變的空載損耗55 kW，按年利用小時數(shù)8000小時計算，2臺啟備變運行一年，由空載損耗造成的電能損失88萬度，約合108噸標準煤，若啟備變采用冷備用方式，節(jié)省的經(jīng)濟費用將是可觀的。

啟備變冷備用還是熱備用，不會影響到廠用電快速切換時間；涌流抑制器SID-3YL已經(jīng)在幾個電廠得到了應用，在空投啟備變的過程中，對涌流的抑制效果確實很好?；谝陨蟽牲c，在今后的設計工作中，若無特別的要求，應該首先考慮啟備變采用冷備用方式，減少變壓器的空載電流引起的電能損耗，與整個社會倡導節(jié)約能源、減少污染，建設和諧社會的理念相協(xié)調(diào)。

參考文獻

[1]DL/T 5153-2002 火力發(fā)電廠廠用電設計技術規(guī)定[J].中國電力出版社，2002，8.

[2]深圳市智能設備開發(fā)有限公司.SID-3YL型涌流抑制器使用說明書(7.041版)[J].2007，4.

[3]胡虔生等.電機學[J].中國電力出版社，2005，8.

[4]曹文斌，劉明.變壓器經(jīng)濟效益的評價方法[J].電氣設計技術，2007，2:21-24.