学文网【摘 要】本文提出了大多数发电厂起备变不能采用冷备用方式的原因及解决问题的基本方案，并分析了调兵山电厂实现起备变冷备用的可能性。
【关键词】启备变 冷备用 涌流 快速切换
据调查大中型发电厂启备变普遍都不能实现冷备用方式。而长期热备用状态运行对启备变的使用寿命有很大影响，同时对启备变的预试、保护装置定检等诸多工作带来安全影响。 同时在厂网分开体制下的发电厂，起备变的耗电量将以工业用电的价格向电网公司交费，以一台50MVA的起备变为例，如空载损耗为额定容量的1%，则一年应向电网公司上交的电费超过600万元，这不是一笔小数目。
启备变不能实现冷备用方式的原因主要有两点，一是变压器空载合闸时可能产生励磁涌流，而保护装置难以正确识别励磁涌流和故障电流的差别，它的出现增加了变压器继电保护装置误动的概率，尤其是差动保护在变压器空投上电时易引起变压器高压侧断路器跳闸，这在厂用电快速切换操作过程中是不允许的。二是由于微机厂用电快速切换装置在切换过程中需要投入起备变高低压侧两个断路器，延长了备用电源投入所需要的时间，使切换的快速性难以保证。
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如***1所示，发电厂起备变一般采取热备用方式，即断路器1DL经常在合闸状态，这样就可以防止冷备用空投1DL时由于励磁涌流引启备变保护误动，而使备用电源投入失败。因此要实现起备变冷备用首先应解决励磁涌流的影响。从启备变空投到其磁路达到稳态交变磁通的过渡过程中，变压器的磁路中会产生偏磁和剩磁。当变压器一侧电压骤增时，基于磁链守恒定律引起该侧绕组在此瞬变过程中会产生抵制磁链突变的偏磁，进而可能导致铁心过度饱和，使变压器励磁电流急剧增大，即产生了涌流。如能使偏磁与原磁路剩磁抵消，即可实现对涌流的抑制。显然，偏磁的极性和数值与上电瞬间交流电压的合闸相位角有关，而剩磁的极性和数值与断电瞬间交流电压的相位角有关，则可以通过对交流电压的分闸相位角和合闸相位角的控制来抑制励磁涌流。考虑到变压器交流电源的切除可能是随机发生的，例如由继电保护跳闸，不宜人为控制分闸角，但分闸角是可通过对外施电压进行实时监测获得的，因而剩磁的极性和大致数值是可知的。这样，励磁涌流的抑制问题就简化为在已知剩磁极性的前提下控制合闸角（即偏磁）的问题。如果在交流电压的峰值点时给变压器上电，由于在此瞬间不会产生新磁通（磁通在相位上滞后电压90°），故不会诱发偏磁，因而不会产生励磁涌流。在设计中采用厂用电快速切换装置和微机涌流抑制器进行配合使用，可以保证启备变一次空投成功。
切换时间也直接影响着备用电源的投入质量。当工作分支侧发生故障时，必须跳开工作分支开关，在备用分支还未合上的过程中，厂用母线将失去电源。作为厂用母线主要负荷的异步电动机，此时将厂用母线电压为各异步电动机机端电压的合成，一般称为残压。在备用分支合上之前，残压的频率和幅值都在衰减。目前工业企业广泛使用的感应电动机在机端电压下降到额定电压的60%时，电动机将大量吸取无功，并且转矩急骤下降。如果后备电源在工作母线残压下降到该临界电压以下时再接入，将大大恶化电动机的自起动条件，甚至自起动失败使备用分支因过流和低电压而跳闸。因此为保证生产过程的连续性，后备电源应在临界电压之前投入。切换时间包括两个方面，一是开关固有合闸时间，二是快切装置本身的动作时间。备用电源开关的固有合闸时间从实际要求来说以不超过3-4周波为好，国产真空开关通常都能满足。就快切装置本身的固有动作时间而言，调兵山电厂的MFC2000-2型微机厂用快切装置固有动作时间只需12ms。可以保证切换的速度性。
调兵山电厂MFC2000-2型微机厂用快速切换装置具有启备变在冷备用状态下的切换功能，通过与现有的SID-3YL型微机涌流抑制器配合，具备启备变实现冷备用的基本条件。快切装置的“备用高低压合闸延时”可整定为高、低压断路器合闸时间差加10ms，这样既最大程度遵循了快速性的要求又保证了高压侧断路器在低压侧断路器之前完成合闸过程。
如启备变能实现冷备用方式，既可延长启备变的寿命，又能将大大提升电厂的经济效益，并在完成节能目标的道路上实现一个飞跃。
参考文献：
[1]汪国梁.电机学.机械工业出版社.
[2]刘志伟. 起动备用变压器实现冷备用的技术. 该文刊登在《农村电气化》2009年第04期.
[3]叶念国. 抑制变压器励磁涌流的新方法. 该文刊登在《中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集》.
作者简介：
张娜（1984-），女，助理工程师，大学本科，毕业于沈阳工程学院，现从事电气检修工作。
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