淺析改變備自投方式減少備用電源空載損耗的方法

徐云濤

摘 要：本文從電力系統(tǒng)節(jié)能發(fā)展的趨勢出發(fā)，利用微控技術(shù)、數(shù)字信號處理技術(shù)和通信技術(shù)，應(yīng)用一套能自動識別系統(tǒng)運(yùn)行方式的備自投裝置對勝利發(fā)電廠廠用電備用電源進(jìn)行改造以期減少備用電源空載損耗。結(jié)合勝利發(fā)電廠01高備變?yōu)?10kV外線帶02起備變?yōu)?20kV母線帶的實(shí)際情況，對設(shè)想的備用電源系統(tǒng)一次接線，以及備用電源啟動時(shí)的邏輯和動作過程進(jìn)行了分析。同時(shí)對自動識別系統(tǒng)運(yùn)行方式的備自投裝置應(yīng)用到勝利發(fā)電廠備用電源中進(jìn)行了初步的推導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：廠用電備用電源；空載損耗；備自投；運(yùn)行方式；改進(jìn)型傅立葉算法；需量電費(fèi)

中圖分類號： TM762 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）18-189-2

0 引言

電力能源是支撐整個(gè)社會運(yùn)行最重要基礎(chǔ)體系之一。隨著高速發(fā)展，我國經(jīng)濟(jì)和社會生活對電力需求不斷增長，但電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)作已經(jīng)不能滿足電力需求，此時(shí)，節(jié)能降耗已成為企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。作為發(fā)電廠，如何節(jié)能，減少廠用電的損耗已成為電廠工作重心之一。另一方面，隨著DSP技術(shù)、通信技術(shù)、GPS技術(shù)及CPLD/FPGA技術(shù)等的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)功能更加強(qiáng)大、相應(yīng)速度更快、可靠性更高的備自投裝置提供了很多便利條件[1]。

1 廠用電備用電源的改造設(shè)想

備用電源自動投入裝置是指電力系統(tǒng)主供電源因上一級電源故障或其他原因被斷開后，能迅速將備用電源或其他正常工作的電源按照設(shè)定的方式自動投入工作，從而使被原主電源斷開的用戶能迅速恢復(fù)供電的一種安全自動裝置，它是保證電力系統(tǒng)持續(xù)可靠供電的重要措施，是保證發(fā)電廠安全可靠運(yùn)行的重要條件[2]。按目前勝利發(fā)電廠備用電源的運(yùn)行方式，02啟備變帶Ⅱ期備用電源，01高備變帶一期備用電源，改造后，在Ⅰ期廠用電6kV母線處將6100A開關(guān)、61A-1叉子位置調(diào)換，6120B、61B-1，6200A、62A-2，6220B、62B-2同樣調(diào)換，在Ⅱ期02啟備變低壓側(cè)備用段加Y-△轉(zhuǎn)換器和斷路器，從Ⅱ期備用段引電纜至Ⅰ期6kV廠用段叉子下口，讓02啟備變作為Ⅰ期廠用電備用電源（對應(yīng)示意圖1），01高備變高壓側(cè)開關(guān)01 開關(guān)斷開滿足備自投條件時(shí)合入。當(dāng)Ⅰ期故障時(shí)，備用電源自投裝置啟動02啟備變給Ⅰ期廠用電做備用電源，Ⅱ期原備用電源投入方式不變（對應(yīng)示意圖2）。

2 備自投的運(yùn)行方式和邏輯

以Ⅰ期#1機(jī)失壓為例說明其工作原理。當(dāng)#1機(jī)電源因故障或其他原因失壓，滿足備自投條件時(shí)，6002A、6002B及 Q101A、Q121B自動投入，且只允許動作一次。為了滿足這一要求，設(shè)計(jì)了備自投充電過程，只有在充電完成后才允許備自投，充電時(shí)間設(shè)置為15s。備自投的運(yùn)行方式為：

①充電條件：#1機(jī)6kV、#2機(jī)6KV母線均三相有壓，Q101A、Q201A、Q121B、Q221B在分位，02啟備變低壓側(cè)三相有壓，01開關(guān)進(jìn)線側(cè)三相有壓。15s后完成充電。

②放電條件：備自投裝置閉鎖，開關(guān)位置不正確，控制字未投入，Q101A、Q201A、

Q121B、Q221B在合位，Uo1、Uo2無壓。

③動作過程：分別對應(yīng)于#1機(jī)失壓和#2機(jī)失壓，對應(yīng)備自投有兩種運(yùn)行方式。

以#1機(jī)電源因故障或其他原因失壓為例說明：#1機(jī)失壓時(shí)，系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為 #1機(jī)廠用電接#1廠高變，#2機(jī)廠用電接#2廠高變，且已完成充電，此時(shí)備自投條件為：#1廠高變無壓，#2廠高變有壓，Ⅱ期設(shè)備運(yùn)行正常，02啟備變有壓，Q101A、Q201A、Q121B、Q221B在分位、6002A、6002B在分位，#1機(jī)廠用電無電流投入時(shí)，確認(rèn)6101A、

6121B已跳開后合6002A、6002B，確認(rèn)6002A、6002B已合入再合Q101A、Q121B。若系統(tǒng)#2機(jī)電源因故障或其他原因失壓，此時(shí)備自投條件與#1機(jī)基本一致。

若#1機(jī)、#2機(jī)、#3機(jī)同時(shí)因故障或其他原因失壓，此時(shí)備自投運(yùn)行方式為：斷開Q101A、Q201A、Q121B、Q221B開關(guān)，確認(rèn)Q101A、Q201A、Q121B、Q221B開關(guān)斷開，高備變01開關(guān)投入，6100A、6120B、6200A、6220B合入，02啟備變帶#3機(jī)廠用電。

3 01高備變損耗的計(jì)算

每臺變壓器都存在有功功率的空載損失和短路損失，及無功功率的空載消耗和額定負(fù)載消耗。變壓器的有功功率損耗是由空載損耗和負(fù)載損耗兩部分組成的，空載損耗是一個(gè)常數(shù)，它不隨變壓器負(fù)載的變化而變化。

式中，Pt——變壓器額定空載有功損耗即變壓器鐵耗； Qt——變壓器額定勵(lì)磁功率；I0%——變壓器空載電流；Pf——變壓器額定負(fù)載有功損耗即變壓器銅損；Ud%——變壓器阻抗電壓；Se——變壓器額定容量；K——無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，按一般可取k=0.1kW/kvar。

空載損耗Pt是只與變壓器鐵芯相關(guān)常數(shù)，它不隨變壓器負(fù)載變化而變化。而負(fù)載損耗Pf則為變壓器繞組中銅線圈電流損耗，P=I2R故Pf與負(fù)載電流平方成正比。I0%、Ud%為變壓器一個(gè)固定參數(shù)，它們由變壓器銘牌或變壓器技術(shù)參數(shù)說明書提供，故變壓器損耗主要受負(fù)荷變化影響銅耗決定。

根據(jù)電廠平均每年檢修天數(shù)計(jì)算，01高備變空載時(shí)間24*285=6840h，01高備變的容量為31.5MW，其空載損耗為32.3kW，全年損耗為32.3*6840=220932kW。

4 可行性分析

本文是對勝利發(fā)電廠備用電源改造的一種設(shè)想，從安全角度分析，02起備變做一期廠用電的一級備用電源，01高備變作為一期廠用電的二級備用電源，將在很大程度上提高備用電源的可靠性；從經(jīng)濟(jì)角度分析，01高備變?yōu)?10KV外線帶，做備用電源時(shí)須交納基本電價(jià)與需量電費(fèi)（按國電標(biāo)準(zhǔn)為每度電15元/月），而02起備變?yōu)?20kV母線帶，做備用電源時(shí)，不考慮容量電費(fèi)問題，所以本改造設(shè)想具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)的微機(jī)備自投裝置應(yīng)用現(xiàn)在電網(wǎng)設(shè)計(jì)中的安全自動裝置數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的新設(shè)備，按現(xiàn)在勝利發(fā)電廠情況進(jìn)行了改造初步設(shè)想，以期達(dá)到安全節(jié)能的效果。