启备变压器防过载切换分析及研究

启备变压器防过载切换分析及研究

胡俊轩

大唐彬长发电有限责任公司 陕西长武县 713602

摘要：针对同杆并架送出接线方式的机组^{，需要考虑在杆塔发生故障，而机组满负荷运行的极端工况下启备变的能否可靠运行，能否安全可靠的停运机组，所以有必要对这种工况下启备变及快切的运行进行分析，并制定出相应措施，确保启备变安全及机组安全停机，以提高整个电力系统的安全可靠性。}

关键词： 快切 启备变 热控逻辑

Abstract: With the power grid more and more large units, large power plant has become the main type of power grid, in order to prevent the system protection and generator transformer due to improper parameter setting caused by the unit is disconnected, causing the system active and reactive power fluctuation, severe cases may cause the system to shocks and even out of step, the whole power system the collapse of major accidents, so it is necessary for the protection of generator transformer protection in the fixed value and between the limit curve of excitation system setting coordination relationship verification, in order to improve the safety and reliability of the whole power system.

Keywords:；^{Stator overload} Inverse overcurrent time limit of stator Setting fit

前言：

中国大唐陕西彬长发电厂一期工程为东方汽轮机厂设计制造的2台600MW汽轮发电机组，通过双回750kV输电线路向乾县变电站送电。两台机组均采用发电机变压器组单元接线，发电机经主变压器送至750kV系统。750KV 室外GIS采用的是西安西开高压电气股份有限公司的产品，配电装置采用3/2单元接线。主变压器采用保定天威变压器厂生产的单相变压器。发电机励磁方式采用南瑞公司的静态自并励励磁系统。高压厂用变压器采用特变电工衡阳变压器厂生产的双分裂变压器，公用变采用特变电工衡阳变压器厂生产的双卷变压器，每台机组设置两段10kV厂用工作段，一段10kV公用段。起备变经110KV室外GIS配电装置接至亭口变电站110kV系统，起备变采用西安变压器厂生产的三相带有有载调压分头的变压器。

由于我厂为同杆并架两回出线，一旦线路杆基塌陷等情况，将造成两条线路同时从电网切除，此时两台机组的厂用电将同时进行切换，而启备变容量是按照单台机组的厂高变来设计，如果两台机组的厂用电负荷同时进行切换，启备变的容量能否能够满足切换要求，是否会造成启备变过负荷跳闸而引发事故的进一步扩大，或对启备变正常运行有何不利影响，都需要从多种工况下加以分析，并提出相应的解决方案。

一、正常运行时厂用负荷的分布。

1、正常运行时1号机组厂用负荷分1A、1B、1C段分别运行，当发生故障时进行常用切换，切换至启备变低压侧相对应的10A、10B、10C段运行。

2、正常运行时2号机组厂用负荷分2A、2B、2C段分别运行，当发生故障时进行常用切换，切换至启备变低压侧相对应的20A、20B、20C段运行。

3、启备变正常分为A、B两个分支运行，切换时10A、20A、10C接至A分支运行，10B、20B、20C接至B分支运行。

4、正常运行时启备变的额定容量：70/40-40MVA(23.3MVA)，额定电流：351.43/2199.4-2199.4A(1281.2A)。

5、我公司两台电泵分别接至厂用1A段、厂用2A段，起动电流为2700左右，启动时间为5秒左右。

下面是我统计的我厂两台机组在满负荷情况下厂用各段的负荷电流，其中启备变分支A电流为1A、2A、1C段的电流之和，启备变分支B电流为1B、2B、2C段的电流之和，所以由图1可以看出，当两台机组均满负荷运行同时发生故障时，厂用切换至启备变供电时（由于切换快，不考虑电机惰转影响），A分支最大运行电流为1773.479A，B分支最大运行电流为1512.99A均小于启备变分支额定电流。

图1（有功单位KW,电流单位A）

二、对厂用电切换的分析：

当两条出线故障后引起的发电机组厂用电切换属于事故串联切换，事故串联切换虽然可能导致厂用电源暂时失压，备用电压与厂用工作电压之间会出现相角偏移，但由于失压时间仅约100ms，所以切换时两电压间不会出现大的角度偏差，故各高压电机由惰转恢复自启动以后，将不会产生比较大的启动电流。

从下列将从3种典型机组运行工况进行厂用电切换分析：

1、第一种运行工况：

我厂发生最严重的情况是，两台机组同时满负荷运行，同杆并架的两条线路同时故障跳闸，导致两台机组同时被切除，两台机组的厂用负荷同时切换至由启备变供电。

由于这种切换属于大负荷切换，两台机组跳闸后，汽泵因为失去气源必须无延时切换至电动给水泵供水，所以当两台机组的厂用同时切换至启备变运行时，启备变的A分支除了承担两台机组运行的厂用负荷1773A以外，还要承担两台电泵同时启动的起动电流5400A，启备变A分支总的电流将达到7173A左右，将超过启备变额定电流的3.3倍左右，而且还要持续大约5秒左右，而根据《GB1094.7-2016电力变压器 第7部分 油浸式变压器负载导则》中7.1和5.3中规定，中型变压器短期急救负载最大不超过额定电流的1.8倍，持续时间小于半小时，而启备变B分支切换后电流还是为1512A左右，满足要求，因此在此种工况下启备变A分支过流，B分支有余量。分支过流定值为7746A，所以此时还不能启动分支过流保护。

2、第二种运行工况：

一台机组满负荷运行，自带厂用，另一台机组已经并网但未进行厂用切换前，如果此时发生线路保护故障，运行机组和启动机组的厂用也将同时切至启备变运行，根据实际1号机组开机过程中数据，厂用切换前有功为90MW左右，1A段负荷电流为431A，1C段负荷电流为90.8A，则在此种工况下启备变A分支电流为4134.811A（包含1A、1C、2A电流和电泵起动电流），大约为启备变分支额定电流的1.88倍，根据《GB1094.7-2016电力变压器 第7部分 油浸式变压器负载导则》中7.1和5.3中规定，中型变压器短期急救负载最大不超过额定电流的1.8倍，持续时间小于半小时，因此，在厂用负荷6段母线同时切换时，启备变电流已经超过规程所规定的限制值，但因为切换后锅炉部分会退出部分负荷，厂用负荷会相应的减少，分支电流会小于额定电流的1.8倍，满足规程的要求，

3、第三种运行工况：

一台机组满负荷运行，自带厂用，另一台机组处于停机冷备状态，此时另一台机组的负荷通过厂用互联开关供电，所以当发生线路故障时，运行机组和备用机组的负荷均将同时切至启备变供电，这种情况下启备变的容量是满足常用切换的需要的，不用专门分析。

三、结论：

1、第一种运行工况下的切换，建议1号机组电动给水泵可以直接起动，2号机组的电泵延时30秒启动，第一次当1号机组电泵启动时，启备变A分支的电流大约为4473.479A，大约为启备变分支额定电流的2.03倍，根据《GB1094.7-2016电力变压器 第7部分 油浸式变压器负载导则》中7.1和5.3中规定，中型变压器短期急救负载最大不超过额定电流的1.8倍，持续时间小于半小时，因此，在厂用负荷6段母线同时切换时，启备变电流已经超过规程所规定的限制值，但因为切换后锅炉部分会退出部分负荷，厂用负荷会相应的减少，分支电流会小于额定电流的1.8倍，满足规程的要求，当1号机组电泵完成启动过程后，延时30秒启动2号机组电泵，在启动2号机组电泵的时候，启备变分支电流大约为4400A左右，大约为启备变分支额定电流的2.0倍，启动完成后电流会很快下降，满足规程的1.8倍要求。所以，在此工况下，虽然启备变会连续两次短时过流，而且也将短时超过规程值，但这种情况不会频繁发生，启备变也应能够承受。

2、在第二种工况下切换，启备变分支电流虽然也超过了规程允许的电流，但很快就会恢复到1.8倍以下，能够满足规程要求。

3、在第三种工况下切换，启备变完全能满足要求。

四、措施：

1、热控对电泵逻辑做以下逻辑修改：

（1）、1号机组 MFT后联启电泵的相关逻辑不动，取消2号机组 MFT后联启电泵的相关逻辑。

（2）、2号机组增加1号机组MFT信号、2号机组MFT信号两者相与后延时30秒，联启电泵。

（3）、2号机组增加1号机组MFT信号取非、2号机组MFT，两者相与联启电泵。

2、每次启备变停运后，测量启备变绝缘并记录数据，通过数据判断启备变绝缘是否处于良好状态，全面核查启备变一次设备耐过流能力，确保一次设备满足瞬间连续两次电泵启动的过流冲击，保证系统运行正常。

3、当一台机满负荷运行，另一台机开机时尽量用B段负荷，为运行机组切换后启动电泵留有容量；检查启备变风机运行状态，确保风机运行可靠；当一台机满负荷运行，另一台机开机并网后，在保证安全的情况下，机组负荷在100MW以下尽快切至正常运行方式运行；正常运行时对各段负荷进行合理均衡分配。

说明：此措施所采用的电流值均为以前两台机组的实测值，建议以后根据故障情况下实际数据可进行修正。

作者简介：胡俊轩（1974-06-01），男，陕西咸阳人，1994年毕业于西安电力学校电力系统及其自动化专业，工程师，现在大唐彬长电厂继电保护班，从事设备维护工作。

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