啟備變壓器防過載切換分析及研究

啟備變壓器防過載切換分析及研究

摘要：針對(duì)同桿并架送出接線方式的機(jī)組，需要考慮在桿塔發(fā)生故障，而機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行的極端工況下啟備變的能否可靠運(yùn)行，能否安全可靠的停運(yùn)機(jī)組，所以有必要對(duì)這種工況下啟備變及快切的運(yùn)行進(jìn)行分析，并制定出相應(yīng)措施，確保啟備變安全及機(jī)組安全停機(jī)，以提高整個(gè)電力系統(tǒng)的安全可靠性。關(guān)鍵詞：快切啟備變熱控邏輯Abstract:Withthepowergridmoreandmorelargeunits,largepowerplanthasbecomethemaintypeofpowergrid,inordertopreventthesystemprotectionandgeneratortransformerduetoimproperparametersettingcausedbytheunitisdisconnected,causingthesystemactiveandreactivepowerfluctuation,severecasesmaycausethesystemtoshocksandevenoutofstep,thewholepowersystemthecollapseofmajoraccidents,soitisnecessaryfortheprotectionofgeneratortransformerprotectioninthefixedvalueandbetweenthelimitcurveofexcitationsystemsettingcoordinationrelationshipverification,inordertoimprovethesafetyandreliabilityofthewholepowersystem.Keywords:；StatoroverloadInverseovercurrenttimelimitofstatorSettingfit前言：中國大唐陜西彬長發(fā)電廠一期工程為東方汽輪機(jī)廠設(shè)計(jì)制造的2臺(tái)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組，通過雙回750kV輸電線路向乾縣變電站送電。兩臺(tái)機(jī)組均采用發(fā)電機(jī)變壓器組單元接線，發(fā)電機(jī)經(jīng)主變壓器送至750kV系統(tǒng)。750KV室外GIS采用的是西安西開高壓電氣股份有限公司的產(chǎn)品，配電裝置采用3/2單元接線。主變壓器采用保定天威變壓器廠生產(chǎn)的單相變壓器。發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式采用南瑞公司的靜態(tài)自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)。高壓廠用變壓器采用特變電工衡陽變壓器廠生產(chǎn)的雙分裂變壓器，公用變采用特變電工衡陽變壓器廠生產(chǎn)的雙卷變壓器，每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩段10kV廠用工作段，一段10kV公用段。起備變經(jīng)110KV室外GIS配電裝置接至亭口變電站110kV系統(tǒng)，起備變采用西安變壓器廠生產(chǎn)的三相帶有有載調(diào)壓分頭的變壓器。由于我廠為同桿并架兩回出線，一旦線路桿基塌陷等情況，將造成兩條線路同時(shí)從電網(wǎng)切除，此時(shí)兩臺(tái)機(jī)組的廠用電將同時(shí)進(jìn)行切換，而啟備變?nèi)萘渴前凑諉闻_(tái)機(jī)組的廠高變來設(shè)計(jì)，如果兩臺(tái)機(jī)組的廠用電負(fù)荷同時(shí)進(jìn)行切換，啟備變的容量能否能夠滿足切換要求，是否會(huì)造成啟備變過負(fù)荷跳閘而引發(fā)事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，或?qū)渥冋＿\(yùn)行有何不利影響，都需要從多種工況下加以分析，并提出相應(yīng)的解決方案。一、正常運(yùn)行時(shí)廠用負(fù)荷的分布。1、正常運(yùn)行時(shí)1號(hào)機(jī)組廠用負(fù)荷分1A、1B、1C段分別運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行常用切換，切換至啟備變低壓側(cè)相對(duì)應(yīng)的10A、10B、10C段運(yùn)行。2、正常運(yùn)行時(shí)2號(hào)機(jī)組廠用負(fù)荷分2A、2B、2C段分別運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行常用切換，切換至啟備變低壓側(cè)相對(duì)應(yīng)的20A、20B、20C段運(yùn)行。3、啟備變正常分為A、B兩個(gè)分支運(yùn)行，切換時(shí)10A、20A、10C接至A分支運(yùn)行，10B、20B、20C接至B分支運(yùn)行。4、正常運(yùn)行時(shí)啟備變的額定容量：70/40-40MVA(23.3MVA)，額定電流：351.43/2199.4-2199.4A(1281.2A)。5、我公司兩臺(tái)電泵分別接至廠用1A段、廠用2A段，起動(dòng)電流為2700左右，啟動(dòng)時(shí)間為5秒左右。下面是我統(tǒng)計(jì)的我廠兩臺(tái)機(jī)組在滿負(fù)荷情況下廠用各段的負(fù)荷電流，其中啟備變分支A電流為1A、2A、1C段的電流之和，啟備變分支B電流為1B、2B、2C段的電流之和，所以由圖1可以看出，當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組均滿負(fù)荷運(yùn)行同時(shí)發(fā)生故障時(shí)，廠用切換至啟備變供電時(shí)（由于切換快，不考慮電機(jī)惰轉(zhuǎn)影響），A分支最大運(yùn)行電流為1773.479A，B分支最大運(yùn)行電流為1512.99A均小于啟備變分支額定電流。有功1A段電流1B段電流1C段電流2A段電流2B段電流2C段電流啟備變A分支電流啟備變B分支電流619.382807.495877.258151.7221594.7431180.153606.369752.158766.185134.6231560.2821045.884599.176839.8511100.62167.9621595.5781375.262614.797889.1331123.03212.8761641.8261477.033608.641880.911075.68203.2391642.011441.869610.236913.0711105.89207.3811773.4791512.99612.945636.08728.417151.173609.575663.05628.16145.076604.006649.04707.924106.684608.296611.57748.794141.125607.745598.15806.911162.948592.209660.68719.112199.72490.93443121290.811圖1（有功單位KW,電流單位A）二、對(duì)廠用電切換的分析：當(dāng)兩條出線故障后引起的發(fā)電機(jī)組廠用電切換屬于事故串聯(lián)切換，事故串聯(lián)切換雖然可能導(dǎo)致廠用電源暫時(shí)失壓，備用電壓與廠用工作電壓之間會(huì)出現(xiàn)相角偏移，但由于失壓時(shí)間僅約100ms，所以切換時(shí)兩電壓間不會(huì)出現(xiàn)大的角度偏差，故各高壓電機(jī)由惰轉(zhuǎn)恢復(fù)自啟動(dòng)以后，將不會(huì)產(chǎn)生比較大的啟動(dòng)電流。從下列將從3種典型機(jī)組運(yùn)行工況進(jìn)行廠用電切換分析：1、第一種運(yùn)行工況：我廠發(fā)生最嚴(yán)重的情況是，兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)行，同桿并架的兩條線路同時(shí)故障跳閘，導(dǎo)致兩臺(tái)機(jī)組同時(shí)被切除，兩臺(tái)機(jī)組的廠用負(fù)荷同時(shí)切換至由啟備變供電。由于這種切換屬于大負(fù)荷切換，兩臺(tái)機(jī)組跳閘后，汽泵因?yàn)槭庠幢仨殶o延時(shí)切換至電動(dòng)給水泵供水，所以當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組的廠用同時(shí)切換至啟備變運(yùn)行時(shí)，啟備變的A分支除了承擔(dān)兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)行的廠用負(fù)荷1773A以外，還要承擔(dān)兩臺(tái)電泵同時(shí)啟動(dòng)的起動(dòng)電流5400A，啟備變A分支總的電流將達(dá)到7173A左右，將超過啟備變額定電流的3.3倍左右，而且還要持續(xù)大約5秒左右，而根據(jù)《GB1094.7-2016電力變壓器第7部分油浸式變壓器負(fù)載導(dǎo)則》中7.1和5.3中規(guī)定，中型變壓器短期急救負(fù)載最大不超過額定電流的1.8倍，持續(xù)時(shí)間小于半小時(shí)，而啟備變B分支切換后電流還是為1512A左右，滿足要求，因此在此種工況下啟備變A分支過流，B分支有余量。分支過流定值為7746A，所以此時(shí)還不能啟動(dòng)分支過流保護(hù)。2、第二種運(yùn)行工況：一臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，自帶廠用，另一臺(tái)機(jī)組已經(jīng)并網(wǎng)但未進(jìn)行廠用切換前，如果此時(shí)發(fā)生線路保護(hù)故障，運(yùn)行機(jī)組和啟動(dòng)機(jī)組的廠用也將同時(shí)切至啟備變運(yùn)行，根據(jù)實(shí)際1號(hào)機(jī)組開機(jī)過程中數(shù)據(jù)，廠用切換前有功為90MW左右，1A段負(fù)荷電流為431A，1C段負(fù)荷電流為90.8A，則在此種工況下啟備變A分支電流為4134.811A（包含1A、1C、2A電流和電泵起動(dòng)電流），大約為啟備變分支額定電流的1.88倍，根據(jù)《GB1094.7-2016電力變壓器第7部分油浸式變壓器負(fù)載導(dǎo)則》中7.1和5.3中規(guī)定，中型變壓器短期急救負(fù)載最大不超過額定電流的1.8倍，持續(xù)時(shí)間小于半小時(shí)，因此，在廠用負(fù)荷6段母線同時(shí)切換時(shí)，啟備變電流已經(jīng)超過規(guī)程所規(guī)定的限制值，但因?yàn)榍袚Q后鍋爐部分會(huì)退出部分負(fù)荷，廠用負(fù)荷會(huì)相應(yīng)的減少，分支電流會(huì)小于額定電流的1.8倍，滿足規(guī)程的要求，3、第三種運(yùn)行工況：一臺(tái)機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行，自帶廠用，另一臺(tái)機(jī)組處于停機(jī)冷備狀態(tài)，此時(shí)另一臺(tái)機(jī)組的負(fù)荷通過廠用互聯(lián)開關(guān)供電，所以當(dāng)發(fā)生線路故障時(shí)，運(yùn)行機(jī)組和備用機(jī)組的負(fù)荷均將同時(shí)切至啟備變供電，這種情況下啟備變的容量是滿足常用切換的需要的，不用專門分析。三、結(jié)論：1、第一種運(yùn)行工況下的切換，建議1號(hào)機(jī)組電動(dòng)給水泵可以直接起動(dòng)，2號(hào)機(jī)組的電泵延時(shí)30秒啟動(dòng)，第一次當(dāng)1號(hào)機(jī)組電泵啟動(dòng)時(shí)，啟備變A分支的電流大約為4473.479A，大約為啟備變分支額定電流的2.03倍，根據(jù)《GB1094.7-2016電力變壓器第7部分油浸式變壓器負(fù)載導(dǎo)則》中7.1和5.3中規(guī)定，中型變壓器短期急救負(fù)載最大不超過額定電流的1.8倍，持續(xù)時(shí)間小于半小時(shí)，因此，在廠用負(fù)荷6段母線同時(shí)切換時(shí)，啟備變電流已經(jīng)超過規(guī)程所規(guī)定的限制值，但因?yàn)榍袚Q后鍋爐部分會(huì)退出部分負(fù)荷，廠用負(fù)荷會(huì)相應(yīng)的減少，分支電流會(huì)小于額定電流的1.8倍，滿足規(guī)程的要求，當(dāng)1號(hào)機(jī)組電泵完成啟動(dòng)過程后，延時(shí)30秒啟動(dòng)2號(hào)機(jī)組電泵，在啟動(dòng)2號(hào)機(jī)組電泵的時(shí)候，啟備變分支電流大約為4400A左右，大約為啟備變分支額定電流的2.0倍，啟動(dòng)完成后電流會(huì)很快下降，滿足規(guī)程的1.8倍要求。所以，在此工況下，雖然啟備變會(huì)連續(xù)兩次短時(shí)過流，而且也將短時(shí)超過規(guī)程值，但這種情況不會(huì)頻繁發(fā)生，啟備變也應(yīng)能夠承受。2、在第二種工況下切換，啟備變分支電流雖然也超過了規(guī)程允許的電流，但很快就會(huì)恢復(fù)到1.8倍以下，能夠滿足規(guī)程要求。3、在第三種工況下切換，啟備變完全能滿足要求。四、措施：1、熱控對(duì)電泵邏輯做以下邏輯修改：（1）、1號(hào)機(jī)組MFT后聯(lián)啟電泵的相關(guān)邏輯不動(dòng)，取消2號(hào)機(jī)組MFT后聯(lián)啟電泵的相關(guān)邏輯。（2）、2號(hào)機(jī)組增加1號(hào)機(jī)組MFT信號(hào)、2號(hào)機(jī)組MFT信號(hào)兩者相與后延時(shí)30秒，聯(lián)啟電泵。（3）、2號(hào)機(jī)組增加1號(hào)機(jī)組MFT信號(hào)取非、2號(hào)機(jī)組MFT，兩者相與聯(lián)啟電泵。2、每次啟備變停運(yùn)后，測(cè)量啟備變絕緣并記錄數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)判斷啟備變絕緣是否處于良好狀態(tài)，全面核查啟備變一次設(shè)備耐過流