【摘 要】本文提出了大多數(shù)發(fā)電廠起備變不能采用冷備用方式的原因及解決問題的基本方案，并分析了調(diào)兵山電廠實(shí)現(xiàn)起備變冷備用的可能性。

【關(guān)鍵詞】啟備變 冷備用 涌流 快速切換

據(jù)調(diào)查大中型發(fā)電廠啟備變普遍都不能實(shí)現(xiàn)冷備用方式。而長期熱備用狀態(tài)運(yùn)行對啟備變的使用壽命有很大影響，同時(shí)對啟備變的預(yù)試、保護(hù)裝置定檢等諸多工作帶來安全影響。 同時(shí)在廠網(wǎng)分開體制下的發(fā)電廠，起備變的耗電量將以工業(yè)用電的價(jià)格向電網(wǎng)公司交費(fèi)，以一臺50MVA的起備變?yōu)槔?，如空載損耗為額定容量的1%，則一年應(yīng)向電網(wǎng)公司上交的電費(fèi)超過600萬元，這不是一筆小數(shù)目。

啟備變不能實(shí)現(xiàn)冷備用方式的原因主要有兩點(diǎn)，一是變壓器空載合閘時(shí)可能產(chǎn)生勵(lì)磁涌流，而保護(hù)裝置難以正確識別勵(lì)磁涌流和故障電流的差別，它的出現(xiàn)增加了變壓器繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)的概率，尤其是差動(dòng)保護(hù)在變壓器空投上電時(shí)易引起變壓器高壓側(cè)斷路器跳閘，這在廠用電快速切換操作過程中是不允許的。二是由于微機(jī)廠用電快速切換裝置在切換過程中需要投入起備變高低壓側(cè)兩個(gè)斷路器，延長了備用電源投入所需要的時(shí)間，使切換的快速性難以保證。

圖1

如圖1所示，發(fā)電廠起備變一般采取熱備用方式，即斷路器1DL經(jīng)常在合閘狀態(tài)，這樣就可以防止冷備用空投1DL時(shí)由于勵(lì)磁涌流引啟備變保護(hù)誤動(dòng)，而使備用電源投入失敗。因此要實(shí)現(xiàn)起備變冷備用首先應(yīng)解決勵(lì)磁涌流的影響。從啟備變空投到其磁路達(dá)到穩(wěn)態(tài)交變磁通的過渡過程中，變壓器的磁路中會產(chǎn)生偏磁和剩磁。當(dāng)變壓器一側(cè)電壓驟增時(shí)，基于磁鏈?zhǔn)睾愣梢鹪搨?cè)繞組在此瞬變過程中會產(chǎn)生抵制磁鏈突變的偏磁，進(jìn)而可能導(dǎo)致鐵心過度飽和，使變壓器勵(lì)磁電流急劇增大，即產(chǎn)生了涌流。如能使偏磁與原磁路剩磁抵消，即可實(shí)現(xiàn)對涌流的抑制。顯然，偏磁的極性和數(shù)值與上電瞬間交流電壓的合閘相位角有關(guān)，而剩磁的極性和數(shù)值與斷電瞬間交流電壓的相位角有關(guān)，則可以通過對交流電壓的分閘相位角和合閘相位角的控制來抑制勵(lì)磁涌流?？紤]到變壓器交流電源的切除可能是隨機(jī)發(fā)生的，例如由繼電保護(hù)跳閘，不宜人為控制分閘角，但分閘角是可通過對外施電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測獲得的，因而剩磁的極性和大致數(shù)值是可知的。這樣，勵(lì)磁涌流的抑制問題就簡化為在已知剩磁極性的前提下控制合閘角（即偏磁）的問題。如果在交流電壓的峰值點(diǎn)時(shí)給變壓器上電，由于在此瞬間不會產(chǎn)生新磁通（磁通在相位上滯后電壓90°），故不會誘發(fā)偏磁，因而不會產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。在設(shè)計(jì)中采用廠用電快速切換裝置和微機(jī)涌流抑制器進(jìn)行配合使用，可以保證啟備變一次空投成功。

切換時(shí)間也直接影響著備用電源的投入質(zhì)量。當(dāng)工作分支側(cè)發(fā)生故障時(shí)，必須跳開工作分支開關(guān)，在備用分支還未合上的過程中，廠用母線將失去電源。作為廠用母線主要負(fù)荷的異步電動(dòng)機(jī)，此時(shí)將廠用母線電壓為各異步電動(dòng)機(jī)機(jī)端電壓的合成，一般稱為殘壓。在備用分支合上之前，殘壓的頻率和幅值都在衰減。目前工業(yè)企業(yè)廣泛使用的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在機(jī)端電壓下降到額定電壓的60%時(shí)，電動(dòng)機(jī)將大量吸取無功，并且轉(zhuǎn)矩急驟下降。如果后備電源在工作母線殘壓下降到該臨界電壓以下時(shí)再接入，將大大惡化電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)條件，甚至自起動(dòng)失敗使備用分支因過流和低電壓而跳閘。因此為保證生產(chǎn)過程的連續(xù)性，后備電源應(yīng)在臨界電壓之前投入。切換時(shí)間包括兩個(gè)方面，一是開關(guān)固有合閘時(shí)間，二是快切裝置本身的動(dòng)作時(shí)間。備用電源開關(guān)的固有合閘時(shí)間從實(shí)際要求來說以不超過3-4周波為好，國產(chǎn)真空開關(guān)通常都能滿足。就快切裝置本身的固有動(dòng)作時(shí)間而言，調(diào)兵山電廠的MFC2000-2型微機(jī)廠用快切裝置固有動(dòng)作時(shí)間只需12ms?？梢员ＷC切換的速度性。

調(diào)兵山電廠MFC2000-2型微機(jī)廠用快速切換裝置具有啟備變在冷備用狀態(tài)下的切換功能，通過與現(xiàn)有的SID-3YL型微機(jī)涌流抑制器配合，具備啟備變實(shí)現(xiàn)冷備用的基本條件?？烨醒b置的“備用高低壓合閘延時(shí)”可整定為高、低壓斷路器合閘時(shí)間差加10ms，這樣既最大程度遵循了快速性的要求又保證了高壓側(cè)斷路器在低壓側(cè)斷路器之前完成合閘過程。

如啟備變能實(shí)現(xiàn)冷備用方式，既可延長啟備變的壽命，又能將大大提升電廠的經(jīng)濟(jì)效益，并在完成節(jié)能目標(biāo)的道路上實(shí)現(xiàn)一個(gè)飛躍。

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作者簡介：

張娜（1984-），女，助理工程師，大學(xué)本科，畢業(yè)于沈陽工程學(xué)院，現(xiàn)從事電氣檢修工作。