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摘 要:启备变是启动/备用变压器的简称,是指机组尚未发电投产前,对新建机组设备进行单体送电、调试,整套设备调试,机组整体启动提供电源的一种变压器,并且在机组投产后,作为厂用变压器的备用电源,一般在电厂应用较多,是在主用的变压器事故、故障、检修、雷击跳闸等情况时,启备变带负荷。
关键词:启动/备用变压器;热备用;冷备用
中图分类号:TM45 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)07-0209-01
我们都知道启备变通常在机组正常运行的时候是处于热备用状态,这种状态空载损耗费用大概十几万/年,若由热备用改为冷备用,当一台机组中压工作进线跳闸时快切装置先要合启备变进线开关,再合备用进线开关,这期间变压器产生的励磁涌流会给设备带来很大的冲击,若我们可以消除励磁涌流,快切装置便能在最短的周波内寻找到同期点进行主\备切换,对中压负荷继续供电。 变压器励磁涌流产生的原因是:变压器空载合闸是一个瞬变过程,在合闸的瞬间,假定铁芯中没有剩磁,外加电压U会在磁路产生一个滞后π/2相角的磁通,这是一个旋转分量,由于磁路的磁通不能突变,必然要由励磁电流分量产生一个-Φ1来平衡磁路,保持磁通瞬间的零值,这个-Φ1是一个暂态分量,随时间常数T=L/R(L为一次绕组的全自感,R为一次回路电阻)大小逐渐衰减。若开关在最不利的情况下合闸,即电压U过零的时候,Φ1将达到幅值Φm,暂态分量-Φ1也将出现最大值-Φm,并随时间常数T逐步衰减,经过半个周波后,Φ1将达到负的最大值-Φm,此时两个磁通的叠加将接近-2Φm,这将引起铁芯高度磁饱和,根据铁芯的磁化特性,励磁电流会剧增,称之为励磁涌流,数值将达到正常空载运行励磁电流的50-80倍。
一般情况下,当大型变压器停运后,励磁涌流凭借自身条件很难衰减,若此时快切动作,励磁涌流引起电网出现电压骤降,以及励磁涌流注入电网大量的谐波,都有可能引起一些控制设备和继电保护误动、电动机振动等,并且快切装置不能判断电流的大小,当快切装置动作后,会对设备造成很大的影响,并且保护装置有可能动作,达不到安全运行的要求,因此消除励磁涌流是启备变实现冷备用的首要因素。
现在有些厂家生产的消除励磁涌流装置已经在使用中,当启备变投入运行后,若此时的合闸角度偏离了正玄电压的两个峰值点(90°或270°),变压器便会产生Φ1的磁通(此磁通极性和数值是可以通过选择外加电压合闸相位角进行控制的),这时励磁电流分量产生一个-Φ1的磁通来平衡磁路,当启备变断路器分闸后,变压器中便会存在-Φ1的磁通,并且随着时间常数T=L/R大小逐渐衰减,断路器分闸时装置记录下此时磁路中-Φ1的磁通极性和大小,下次断路器合闸时,变压器产生Φ2的磁通并且励磁电流分量产生一个-Φ2的磁通来平衡磁路,若在最佳电源电压相位角时进行合闸,实现-Φ2与剩磁-Φ1极性相反、大小相等,便可从而消除产生的励磁涌流,以上是基于单相电压而论,在实际中启备变为三相电压,并且相角互相相差120°,三相电压的峰值不可能同时到达,若要实现彻底消除励磁涌流,必须进行断路器三相分时分相合闸,但这时会造成设备的非全相运行,所以很难实现彻底消除励磁涌流,我们只能选择最佳的相位合闸点,最大程度的抑制励磁涌流,从使设备安全稳定运行。
消除了励磁涌流,便要考虑启备变冷备用的可靠性。当厂高变故障时,若启备变处于热备用状态,此时母线与启备变间的高压断路器处于合闸状态,快切只动作合备用进线开关;若启备变处于冷备用状态,此时母线与启备变间的高压断路器处于分闸状态,这时要求先合启备变高压侧断路器,后合备用进线开关,这就要求快切装置和变压器励磁涌流抑制装置相互配合,相互闭锁,当工作进线跳闸后,应先通过变压器励磁涌流抑制装置判断此时系统电压相位,选择最佳相位点进行合闸,待启备变高压侧断路器合闸后,再合备用进线开关,正常工况下,一个完整的周波为20ms,若假设励磁涌流抑制装置在3个周波内找到最佳相位点合启备变高压侧断路器,断路器合闸时间一般要求小于30ms,这时启备变带电后快切出口合备用进线开关,一般快切装置动作时间为70ms-100ms,总时间为190ms,满足快速切换的实际要求,但此方式还应在具体操作中进行详细试验。
现今部分电厂为了节省投资和运行费用,实际运行中不设置启备变,在发电机出口处增设断路器,由主变进行倒送电,在附近变电站取一条中压专线设置停机变压器,此变压器只满足停机负荷要求,这种运行方式可靠性较差,具有很高的危险性,若此时中压负荷发生故障,并发生越级跳闸,进线开关跳闸,此时由于停机变远远不能满足中压负荷的需求,机组只能停机,会对电网造成很大的波动,若启备变存在,则可以在基本不影响中压设备的运行情况下进行主/备切换,从而达到机组的安全、稳定运行。
随着现今煤炭资源的匮乏,煤价一天天上涨,发电厂的成本不断提高,如何最大程度的降低自身能耗成为电厂盈利与否的根本原因。当然在改进过程中必然存在风险,许多发电厂因为承担不起这样的风险而放弃新技术的引用,在当今国内资源匮乏的严峻形式下,没有过多的空间允许我们考虑,理论上可以实现的新技术我们就应该在实践中不断去改进,要不永远不会有发展,我相信在科学技术的支持下电厂会变得更加“绿色、低耗”。
参考文献:
[1]叶念国.励磁涌流抑制原理及涌流抑制器的应用[M].深圳市智能设备开发有限公司.
关键词:启动/备用变压器;热备用;冷备用
中图分类号:TM45 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)07-0209-01
我们都知道启备变通常在机组正常运行的时候是处于热备用状态,这种状态空载损耗费用大概十几万/年,若由热备用改为冷备用,当一台机组中压工作进线跳闸时快切装置先要合启备变进线开关,再合备用进线开关,这期间变压器产生的励磁涌流会给设备带来很大的冲击,若我们可以消除励磁涌流,快切装置便能在最短的周波内寻找到同期点进行主\备切换,对中压负荷继续供电。 变压器励磁涌流产生的原因是:变压器空载合闸是一个瞬变过程,在合闸的瞬间,假定铁芯中没有剩磁,外加电压U会在磁路产生一个滞后π/2相角的磁通,这是一个旋转分量,由于磁路的磁通不能突变,必然要由励磁电流分量产生一个-Φ1来平衡磁路,保持磁通瞬间的零值,这个-Φ1是一个暂态分量,随时间常数T=L/R(L为一次绕组的全自感,R为一次回路电阻)大小逐渐衰减。若开关在最不利的情况下合闸,即电压U过零的时候,Φ1将达到幅值Φm,暂态分量-Φ1也将出现最大值-Φm,并随时间常数T逐步衰减,经过半个周波后,Φ1将达到负的最大值-Φm,此时两个磁通的叠加将接近-2Φm,这将引起铁芯高度磁饱和,根据铁芯的磁化特性,励磁电流会剧增,称之为励磁涌流,数值将达到正常空载运行励磁电流的50-80倍。
一般情况下,当大型变压器停运后,励磁涌流凭借自身条件很难衰减,若此时快切动作,励磁涌流引起电网出现电压骤降,以及励磁涌流注入电网大量的谐波,都有可能引起一些控制设备和继电保护误动、电动机振动等,并且快切装置不能判断电流的大小,当快切装置动作后,会对设备造成很大的影响,并且保护装置有可能动作,达不到安全运行的要求,因此消除励磁涌流是启备变实现冷备用的首要因素。
现在有些厂家生产的消除励磁涌流装置已经在使用中,当启备变投入运行后,若此时的合闸角度偏离了正玄电压的两个峰值点(90°或270°),变压器便会产生Φ1的磁通(此磁通极性和数值是可以通过选择外加电压合闸相位角进行控制的),这时励磁电流分量产生一个-Φ1的磁通来平衡磁路,当启备变断路器分闸后,变压器中便会存在-Φ1的磁通,并且随着时间常数T=L/R大小逐渐衰减,断路器分闸时装置记录下此时磁路中-Φ1的磁通极性和大小,下次断路器合闸时,变压器产生Φ2的磁通并且励磁电流分量产生一个-Φ2的磁通来平衡磁路,若在最佳电源电压相位角时进行合闸,实现-Φ2与剩磁-Φ1极性相反、大小相等,便可从而消除产生的励磁涌流,以上是基于单相电压而论,在实际中启备变为三相电压,并且相角互相相差120°,三相电压的峰值不可能同时到达,若要实现彻底消除励磁涌流,必须进行断路器三相分时分相合闸,但这时会造成设备的非全相运行,所以很难实现彻底消除励磁涌流,我们只能选择最佳的相位合闸点,最大程度的抑制励磁涌流,从使设备安全稳定运行。
消除了励磁涌流,便要考虑启备变冷备用的可靠性。当厂高变故障时,若启备变处于热备用状态,此时母线与启备变间的高压断路器处于合闸状态,快切只动作合备用进线开关;若启备变处于冷备用状态,此时母线与启备变间的高压断路器处于分闸状态,这时要求先合启备变高压侧断路器,后合备用进线开关,这就要求快切装置和变压器励磁涌流抑制装置相互配合,相互闭锁,当工作进线跳闸后,应先通过变压器励磁涌流抑制装置判断此时系统电压相位,选择最佳相位点进行合闸,待启备变高压侧断路器合闸后,再合备用进线开关,正常工况下,一个完整的周波为20ms,若假设励磁涌流抑制装置在3个周波内找到最佳相位点合启备变高压侧断路器,断路器合闸时间一般要求小于30ms,这时启备变带电后快切出口合备用进线开关,一般快切装置动作时间为70ms-100ms,总时间为190ms,满足快速切换的实际要求,但此方式还应在具体操作中进行详细试验。
现今部分电厂为了节省投资和运行费用,实际运行中不设置启备变,在发电机出口处增设断路器,由主变进行倒送电,在附近变电站取一条中压专线设置停机变压器,此变压器只满足停机负荷要求,这种运行方式可靠性较差,具有很高的危险性,若此时中压负荷发生故障,并发生越级跳闸,进线开关跳闸,此时由于停机变远远不能满足中压负荷的需求,机组只能停机,会对电网造成很大的波动,若启备变存在,则可以在基本不影响中压设备的运行情况下进行主/备切换,从而达到机组的安全、稳定运行。
随着现今煤炭资源的匮乏,煤价一天天上涨,发电厂的成本不断提高,如何最大程度的降低自身能耗成为电厂盈利与否的根本原因。当然在改进过程中必然存在风险,许多发电厂因为承担不起这样的风险而放弃新技术的引用,在当今国内资源匮乏的严峻形式下,没有过多的空间允许我们考虑,理论上可以实现的新技术我们就应该在实践中不断去改进,要不永远不会有发展,我相信在科学技术的支持下电厂会变得更加“绿色、低耗”。
参考文献:
[1]叶念国.励磁涌流抑制原理及涌流抑制器的应用[M].深圳市智能设备开发有限公司.