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

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:Withthepowergridmoreandmorelargeunits,largepowerplanthasbecomethemaintypeofpowergrid,inordertopreventthesystemprotectionandgeneratortransformerduetoimproperparametersettingcausedbytheunitisdisconnected,causingthesystemactiveandreactivepowerfluctuation,severecasesmaycausethesystemtoshocksandevenoutofstep,thewholepowersystemthecollapseofmajoraccidents,soitisnecessaryfortheprotectionofgeneratortransformerprotectioninthefixedvalueandbetweenthelimitcurveofexcitationsystemsettingcoordinationrelationshipverification,inordertoimprovethesafetyandreliabilityofthewholepowersystem.Keywords:；StatoroverloadInverseovercurrenttimelimitofstatorSettingfit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。有功1A段电流1B段电流1C段电流2A段电流2B段电流2C段电流启备变A分支电流启备变B分支电流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