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：針對同桿并架送出接線方式的機組，需要考慮在桿塔發(fā)生故障，而機組滿負荷運行的極端工況下啟備變的能否可靠運行，能否安全可靠的停運機組，所以有必要對這種工況下啟備變及快切的運行進行分析，并制定出相應措施，確保啟備變安全及機組安全停機，以提高整個電力系統(tǒng)的安全可靠性。關鍵詞：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廠設計制造的2臺600MW汽輪發(fā)電機組，通過雙回750kV輸電線路向乾縣變電站送電。兩臺機組均采用發(fā)電機變壓器組單元接線，發(fā)電機經主變壓器送至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的單相變壓器。發(fā)電機勵磁方式采用南瑞公司的靜態(tài)自并勵勵磁系統(tǒng)。高壓廠用變壓器采用特變電工衡陽變壓器廠生產的雙分裂變壓器，公用變采用特變電工衡陽變壓器廠生產的雙卷變壓器，每臺機組設置兩段10kV廠用工作段，一段10kV公用段。起備變經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的三相帶有有載調壓分頭的變壓器。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從電網切除，此時兩臺機組的廠用電將同時進行切換，而啟備變容量是按照單臺機組的廠高變來設計，如果兩臺機組的廠用電負荷同時進行切換，啟備變的容量能否能夠滿足切換要求，是否會造成啟備變過負荷跳閘而引發(fā)事故的進一步擴大，或對啟備變正常運行有何不利影響，都需要從多種工況下加以分析，并提出相應的解決方案。一、正常運行時廠用負荷的分布。1、正常運行時1號機組廠用負荷分1A、1B、1C段分別運行，當發(fā)生故障時進行常用切換，切換至啟備變低壓側相對應的10A、10B、10C段運行。2、正常運行時2號機組廠用負荷分2A、2B、2C段分別運行，當發(fā)生故障時進行常用切換，切換至啟備變低壓側相對應的20A、20B、20C段運行。3、啟備變正常分為A、B兩個分支運行，切換時10A、20A、10C接至A分支運行，10B、20B、20C接至B分支運行。4、正常運行時啟備變的額定容量：70/40-40MVA(23.3MVA)，額定電流：351.43/2199.4-2199.4A(1281.2A)。5、我公司兩臺電泵分別接至廠用1A段、廠用2A段，起動電流為2700左右，啟動時間為5秒左右。下面是我統(tǒng)計的我廠兩臺機組在滿負荷情況下廠用各段的負荷電流，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，當兩臺機組均滿負荷運行同時發(fā)生故障時，廠用切換至啟備變供電時（由于切換快，不考慮電機惰轉影響），A分支最大運行電流為1773.479A，B分支最大運行電流為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、對廠用電切換的分析：當兩條出線故障后引起的發(fā)電機組廠用電切換屬于事故串聯(lián)切換，事故串聯(lián)切換雖然可能導致廠用電源暫時失壓，備用電壓與廠用工作電壓之間會出現(xiàn)相角偏移，但由于失壓時間僅約100ms，所以切換時兩電壓間不會出現(xiàn)大的角度偏差，故各高壓電機由惰轉恢復自啟動以后，將不會產生比較大的啟動電流。從下列將從3種典型機組運行工況進行廠用電切換分析：1、第一種運行工況：我廠發(fā)生最嚴重的情況是，兩臺機組同時滿負荷運行，同桿并架的兩條線路同時故障跳閘，導致兩臺機組同時被切除，兩臺機組的廠用負荷同時切換至由啟備變供電。由于這種切換屬于大負荷切換，兩臺機組跳閘后，汽泵因為失去氣源必須無延時切換至電動給水泵供水，所以當兩臺機組的廠用同時切換至啟備變運行時，啟備變的A分支除了承擔兩臺機組運行的廠用負荷1773A以外，還要承擔兩臺電泵同時啟動的起動電流5400A，啟備變A分支總的電流將達到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《GB1094.7-2016電力變壓器第7部分油浸式變壓器負載導則》中7.1和5.3中規(guī)定，中型變壓器短期急救負載最大不超過額定電流的1.8倍，持續(xù)時間小于半小時，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，所以此時還不能啟動分支過流保護。2、第二種運行工況：一臺機組滿負荷運行，自帶廠用，另一臺機組已經并網但未進行廠用切換前，如果此時發(fā)生線路保護故障，運行機組和啟動機組的廠用也將同時切至啟備變運行，根據實際1號機組開機過程中數據，廠用切換前有功為90MW左右，1A段負荷電流為431A，1C段負荷電流為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電流和電泵起動電流），大約為啟備變分支額定電流的1.88倍，根據《GB1094.7-2016電力變壓器第7部分油浸式變壓器負載導則》中7.1和5.3中規(guī)定，中型變壓器短期急救負載最大不超過額定電流的1.8倍，持續(xù)時間小于半小時，因此，在廠用負荷6段母線同時切換時，啟備變電流已經超過規(guī)程所規(guī)定的限制值，但因為切換后鍋爐部分會退出部分負荷，廠用負荷會相應的減少，分支電流會小于額定電流的1.8倍，滿足規(guī)程的要求，3、第三種運行工況：一臺機組滿負荷運行，自帶廠用，另一臺機組處于停機冷備狀態(tài)，此時另一臺機組的負荷通過廠用互聯(lián)開關供電，所以當發(fā)生線路故障時，運行機組和備用機組的負荷均將同時切至啟備變供電，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、結論：1、第一種運行工況下的切換，建議1號機組電動給水泵可以直接起動，2號機組的電泵延時30秒啟動，第一次當1號機組電泵啟動時，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《GB1094.7-2016電力變壓器第7部分油浸式變壓器負載導則》中7.1和5.3中規(guī)定，中型變壓器短期急救負載最大不超過額定電流的1.8倍，持續(xù)時間小于半小時，因此，在廠用負荷6段母線同時切換時，啟備變電流已經超過規(guī)程所規(guī)定的限制值，但因為切換后鍋爐部分會退出部分負荷，廠用負荷會相應的減少，分支電流會小于額定電流的1.8倍，滿足規(guī)程的要求，當1號機組電泵完成啟動過程后，延時30秒啟動2號機組電泵，在啟動2號機組電泵的時候，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，啟動完成后電流會很快下降，滿足規(guī)程的1.8倍要求。所以，在此工況下，雖然啟備變會連續(xù)兩次短時過流，而且也將短時超過規(guī)程值，但這種情況不會頻繁發(fā)生，啟備變也應能夠承受。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，但很快就會恢復到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、熱控對電泵邏輯做以下邏輯修改：（1）、1號機組MFT后聯(lián)啟電泵的相關邏輯不動，取消2號機組MFT后聯(lián)啟電泵的相關邏輯。（2）、2號機組增加1號機組MFT信號、2號機組MFT信號兩者相與后延時30秒，聯(lián)啟電泵。（3）、2號機組增加1號機組MFT信號取非、2號機組MFT，兩者相與聯(lián)啟電泵。2、每次啟備變停運后，測量啟備變絕緣并記錄數據，通過數據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備耐過流