10KV厂用电源

10KV厂用电源（共6篇）

10KV厂用电源 篇1

开关柜是水电站10k V厂用电系统中非常重要的核心设备, 其安全可靠、节能经济的运行监视监测一直是水电站10k V厂用电系统安全运行研究的重要内容之一。目前, 10k V厂用开关柜生产厂家普遍只侧重于特征电量参数 (如:电压、电流、电功率等) 的实时在线监测, 而对于开关柜中一些非电量的在线测量 (如:开关触头位置、触头负荷和触头运行温升效应等) 均不太重视, 加上这些非电量参数容易受到高电位、测点位置以及运行环境强电场和磁场干扰, 至今在工程中也未得到有效解决。工程中常用的10k V小车式开关柜 (如:KYN28-12型开关柜) , 由于其内部断路器与开关柜间采用插头联接机械结构, 如果小车与开关柜存在制造不合格、运输不当、安装不良等, 均会引起开关触头出现接触不良、接触电阻逐渐增大, 甚至随着开关触头温升效应的持续增加引起烧毁甚至火灾事故, 这些严重的危害现象在大电流10k V开关柜 (如:进线柜) 中表现尤为突出, 且危害性极大。因此, 对引起开关柜发热的原因进行归纳总结, 并有针对性的采取相应的解决措施, 就显得非常有工程实践应用意义。

1 10k V厂用开关柜常见温升故障形成原因

在正常运行时, 10k V厂用开关柜中高压电器导电回路在长期通过工作电流就会将其中部分电能转换为热能, 进而使电器材料出现温度升高现象, 一般该值超过相关技术规范规定的指标范围, 即当高压电器导电回路中存在接触不可靠问题, 如:用螺栓连接的两根母线排, 由于在运输、运行使用过程中因振动、碰撞等外界原因使其发生松动, 则接触部位的接触电阻将会急剧增大, 进而造成其在正常运行时该处温度升高超出电器材料运行的指标范围, 导致电器材料的机械强度、物理性能发生下降, 严重时就会出现烧毁甚至火灾事故。

1.1 10k V厂用开关柜的安装工艺不当

如果10k V厂用开关柜在安装调试过程中, 安装工艺选择不当、没按安装规范要求进行安装等, 均可能给10k V厂用开关柜埋下相应的故障隐患。如:10k V厂用开关柜内部的小车式开关插嘴和固定式插头在安装过程中, 其位置不符合设计要求时, 就会引起小车式开关插嘴和固定式插头出现“虚接”问题, 两者由于接触性能不良、不可靠进而会导致开关出现发热问题。

1.2 开关柜试验检修维护制度不完善

10k V手车式开关柜其独特的滑动接触结构, 一方面在很大程度上为运行维护人员检修维护工作提供了很大方便, 但同时其独特的滑动接触接都, 也对开关柜机械结构设计、安装调试以及日常试验检修维护提出了更加严格的性能指标技术要求。如果在试验检修维护过程中, 没有严格按照相关试验规范步骤和指标要求, 对开关柜内电器设备性能进行认真校验和核查, 则可能导致开关柜内开关动、静触头由于接触不良引起过热效应, 出现烧毁事故。

1.3 人为误操作及运行环境较差

变电工作人员由于安全意识不高、责任心不强等, 在日常操作过程中形成的不良操作习惯以及开关柜运行工作环境较差等, 也是造成10k V厂用开关柜触头发热的主要原因。运行操作人员没有认真学习开关柜运维知识和操控技术, 没能有效掌握10k V厂用开关柜操作维护技能, 加上其安全意识和责任心不强, 则会由于误操作引起触头温升故障发生。开关柜长期处于灰尘较多、湿度较大等环境中, 加上没有得到有效的维护保养, 导致灰尘等在触头表面积聚, 引起动、静触头接触性能下降, 进而引起触头温升事故。

1.4 开关设备技术升级更新速度较慢

许多开关设备已在10k V厂用电系统中长期运行, 已存在超期服役、元件绝缘老化严重、机械结构变形突出等问题。开关设备技术升级更新速度偏慢, 虽然10k V厂用电系统中很多电气设备 (如:断路器、互感器等) 都得到进一步改造升级, 但是由于其它自动化设施配套改造工程更新速度滞后, 开关柜整体可靠性能没有得到进一步提高, 温升故障时有发生。

1.5 厂用负荷急剧增加

高供电负荷冲击会加速10k V厂用开关柜内薄弱环节处的温度上升速度, 进而引起绝缘性能的进一步加速老化, 一旦开关柜内温度升高过快过高, 则会引起开关柜内连接点、开关触头部位的机械材料发生氧化、变形、老化等问题。如果此类安全隐患没有被运行维护人员及时发现并采取有效措施进行处理, 则会导致开关柜处于一个持续老化的恶性循环, 最终导致接头或触头出现烧损或火灾事故。

2 10k V厂用开关柜发热温升故障预防措施

从相关文献资料和实践工作经验可知, 10k V厂用开关柜中连接点、触头等部位的连接绝不能保证100%的完好, 另外根据手车式触头发热温升的基本机理可知, 10k V厂用开关柜触头发热是不可避免的, 但是采取有效措施降低触头发热温升效应是完全有可能的。因此, 在开关柜日常运行维护过程中, 结合开关柜采取有效的预防解决措施降低开关柜发热温升效应和故障发生率, 避免开关柜由于长期发热温升进入温度持续上升的恶性循环中引起大面积停电等恶性事故发生。

2.1 加强开关柜日常检修维护力度

在10k V厂用开关柜日常检修维护过程时, 要认真查看开关柜内开关的动、静触头的接触可靠性和稳定性, 要观察开关外表是否存在变色问题, 同时要配合相关预防性试验检核开关触头、触头片的弹性性能是否满足相关技术指标要求。当开关柜相关性能检修完毕后, 应当在开关的动、静触头部位涂抹相应的导电膏, 以增加开关触头的导电性能, 进而降低开关触头在运行过程中的接触电阻值, 降低触头运行温升效应。当开关柜在正常运行中, 运行人员应该采用红外温度测试仪来动态检测开关柜内部触头、铜排连接点等部位处的温度, 并认真做好记录和分析, 若发现开关柜运行温度出现较大异常或超过相关技术指标时, 应立即采取相应的预防解决措施, 及时查明温升异常原因, 降低温升损害, 避免较大安全事故发生。

2.2 采用全密封式接线座

开关柜运行环境对温升效应影响非常大, 外部灰尘和杂物通过开关接线座等部位进入到开关柜内部后, 就会在开关触头表明积聚, 引起触头或联接部位接触不良发生温升问题。采用全密封结构的开关接线座, 可以有效提高开关柜的密封性能, 防止雨水、灰尘、杂质等进入到开关柜内, 进而为开关柜提供一个良好的运行环境。

2.3 配置温升在线监测系统

10k V常用开关柜的过热故障是引发开关柜发生电气安全故障或事故的主要原因, 除了要加强日常运行维护力度和采用新材料及新技术外, 还需要结合电力电子技术、电力通信技术等先进技术。在10k V开关柜中配置开关温升在线实时监测系, 通过硬件和软件配合对开关柜触头部位和母线温升进行在线监测, 对异常温升进行预警和报警, 这样可以为开关运行维护人员提高详细的参考资料, 可以有效避免温升过热故障或事故发生[1]。

3 结语

开关柜是水电站10k V厂用电系统中非常重要的开关设备, 其运行安全可靠性直接影响到10k V厂用电系统的安全可靠、节能经济运行。因此, 在实际变电运行过程中, 加强日常检修维护力度、采用新型材料和机械结构、配置先进的在线监测系统, 可以有效避免和减少开关柜温升故障和事故的发生, 确保10k V厂用电系统安全可靠、节能经济的高效稳定运营发展。

摘要：在对水电站10kV常用开关柜温升故障预防研究的重要性进行简单介绍后, 对10kV厂用开关柜常见温升故障形成原因进行了归纳总结。最后, 结合自我多年在水电站中的运行维护实践工作经验, 对水电站10kV厂用开关柜发热温升故障预防解决措施进行了详细分析研究。

关键词：水电站,10kV厂用开关柜,温升故障

参考文献

[1]邓本再, 胡涛.基于蓝牙的断路器触点和母线温度在线监测系统[J].高压电器, 2006, 42 (3) :225-227, 230.

10KV厂用电源 篇2

大型发电厂的厂用系统具有短路容量大、旋转设备多、故障发生率高的特点, 尤其是核电厂, 因此对厂用电系统的可靠性提出了更高的要求, 其中就包括对保护TA的正确选型。通常保护用TA参数的选择方法就是在故障时通过互感器的最大短路电流不应超过其准确限值电流, 在该电流下保护TA的复合误差不超过规定值。但随着电力系统的不断扩大, 发电厂厂用中压系统的短路电流越来越大, 二次负载也在增大, 而某些负荷的额定电流却很小, 这些都给保护TA的选型带来了很大的困难。本文就以三门核电厂用馈线电缆差动保护TA的选型问题为例, 从短路电流、TA变比、二次负载等方面来讨论如何正确选择保护用差动TA。

1 差动TA选型的影响因素分析

保护用TA性能应满足系统或设备故障工况的要求, 即在短路时能准确将一次故障电流传变为二次电流, 且误差不超过规定值。而TA的铁心饱和是影响其性能的最重要因素, 其饱和成因可根据图1进行分析。

图1中, Z1、Z2、Zm、Z分别为TA的一次阻抗、二次阻抗、励磁阻抗和二次负载, 那么有:

由式 (1) 、式 (2) 可得:

当TA铁心未饱和时, Zm很大且基本恒定, 因此励磁电流Im很小;但是随着一次电流的增大, Zm迅速减小, 导致Im迅速增大, 当Im值增大到一定程度时, TA开始饱和, 铁心进入非线性区, 同时TA二次侧电流变小。若TA饱和严重, Zm几乎为零, 一次电流全部变为励磁电流, 二次电流几乎为零。

在稳态对称短路电流下, 影响互感器饱和的主要因素是短路电流幅值、二次回路阻抗、电流互感器侧励磁阻抗、电路互感器匝数比和剩磁等。在实际的短路故障过程中, 短路电流可能存在非周期分量而严重偏移, 这也能导致电流互感器的严重暂态饱和。

1.1 短路电流及TA变比的影响

TA饱和的最根本原因就是一次侧短路电流过大, 因此限制一次侧短路电流水平是防止TA饱和的根本措施。比如在新建线路中可通过加装线路限流器或串联电抗器限制短路电流, 或者在较高一级电压等级中采取分列运行的方式限制短路电流, 而分列运行后造成的供电可靠性降低可采用备自投等方式进行补救。但实际上电厂厂用电系统在设计之初就已经确定, 尤其是核电站, 其厂用电系统更要考虑供电的可靠性, 不能随意更改系统接线。当厂用电系统接线形式确定后, 各故障点的短路电流也不会发生较大的变化, 此时就要根据区外最大短路故障电流来选择合适的TA变比及准确限值系数。

1.2 二次负载的影响

TA的负载主要是二次电缆的阻抗, 由式 (3) 、式 (4) 可知, 二次阻抗越大, 励磁电流越大, 二次电流越小, TA越容易饱和。此时可通过增大二次电缆截面积或将保护装置就地安装的方法来减小TA的二次阻抗, 同时根据实际的二次负载来选择合适的互感器额定二次负荷。但很多人认为互感器的额定负荷选的越大越好, 这个观点是不正确的。TA的额定二次负荷是决定互感器准确级、外形尺寸、成本等的关键因素, 尤其是对准确级的影响更甚。由TA的10%误差曲线可知, 互感器的额定二次负荷越大, 电流准确限值系数越小, 在同样的故障电流下, TA也更容易饱和。因此, 在选择TA额定二次负荷时, 最好对实际工程进行计算来决定。

1.3 非周期分量的影响

故障电流中存在按一次系统衰减时间常数衰减的非周期分量, 很大一部分衰减非周期分量会流入互感器的励磁回路而导致互感器饱和, 同时互感器二次侧也会产生衰减非周期分量, 其对保护装置内的小电流变换器会产生影响。对于由短路电流非周期分量和互感器剩磁等引起的暂态影响, 应根据互感器所在系统暂态问题的严重程度、所接保护装置的特性、暂态饱和可能引起的后果和运行经验等因素来合理考虑。例如在330~500kV电压等级中, 由于系统一次时间常数大, TA暂态饱和严重, 由此导致的保护误动或拒动的后果严重, 因此要选择带有气隙、不易饱和、有利于直流分量衰减的TP类互感器。而在中压系统中, TA一般按稳态条件选择, 选用P类互感器即可。

2 工程实例

设计院最初为三门核电馈线电缆差动保护设计的TA参数见表1, TA二次电缆为铜芯电缆, 其电阻率为0.018 4Ω·mm2/m。

下面以ES-6电源馈线为例, 介绍馈线电缆差动TA的各项参数选择。

2.1 TA变比及准确限值系数的选择

由于ES-6电源馈线的差动TA是属于中压系统范围内的保护用TA, 故应选用P类互感器。三门核电厂用系统阻抗图如图2所示, XS为系统阻抗, XT为主变阻抗, XG为发电机阻抗, X1T为厂变的半穿越阻抗, XL为电源馈线电缆阻抗, X∑S为系统对K1短路点的转移阻抗, X∑G为发电机对K1短路电的转移阻抗。

由图2可计算出短路点K1的三相最大短路电流。其中, 系统分支对K1点的短路电流为:

发电机分支对K1点的短路电流为:

系统与发电机对K1点的总短路电流为:

式中, XΣ*为从系统或发电机到短路点的阻抗标幺值之和;SB为基准容量, 取1 000MVA;UB为短路点所在电压等级对应的基准电压值。

通过上面的短路电流计算, 可知K1点的最大三相短路电流为19.03kA, 而当初设计的电缆差动TA变比为400/1, 其额定准确限值一次电流为8kA, 该值明显小于区外故障时的最大三相短路电流, 且实际故障电流与TA一次额定电流比为19 003/400=47.5倍, 远超该TA 5P2020倍电流的饱和拐点。同时, SEL-587内部的TA线性范围也为20倍的额定电流值, 参数如下:1A Nominal, 3A continuous, 100Afor 1second, linear to 20 Asymmetrical., 250Afor 1cycle (sinusoidal waveform) 。因此, 在此情况下, 该差动TA可能无法正常输出二次电流, 保护装置也无法检测到故障电流, 尤其是在近负载一端TA更容易因严重过载而趋于饱和, 有可能造成两侧饱和特性不一致而导致保护装置误动。

同时, 保护能否正确动作与SEL-587保护装置内部的保护采样和判据有关, 前面提到的保护装置采样在20倍过电流范围内呈线性关系, 是指保护装置内部的TA特性。SEL保护装置在电流倍数超过20倍后测量不能保证精度, 不过在自身TA饱和的情况下, 有双峰值检测器检测, 对于过流保护仍能可靠动作;但对于差动保护, 由于差动TA的饱和特性、TA变比、带载能力等, 都可能造成差流而导致保护误动。

为了不让差动TA在区外故障时饱和导致保护误动, 可适当增大TA变比、提高准确限制系数, 但一旦提高准确限值系数将导致容量大幅下降, 无法使用, 因此建议增大TA变比, 保持准确限制系数不变。根据区外故障最大短路电流为19.03kA和准确限制系数为20, 可以选择1 000/1的差动TA。

2.2 额定负载的选择

根据SEL-587保护装置说明书, 该装置在二次额定电流为1A的情况下额定负载为0.06VA。差动TA二次电缆的实际负载为:

即差动TA的二次实际负载为10.61VA, 换算至阻抗为10.61Ω。

一般TA的二次额定负荷需根据实际负荷选用2.5、5、7.5、10、15、20、30VA等的负荷参数, 本例中TA二次实际负荷为10.61VA, 为此可以选择15、20、30VA三个负荷等级参数, 但从负荷余量、制造工艺及成本考虑, 20VA的二次额定负荷是比较适合的。

2.3 现场改造

结合上述计算分析, 可知最初设计的差动TA变比不适用于工程现场, 会导致保护误动, 需将变比改为1 000/1, 而准确限制系数和二次额定负荷不变。但现场差动TA已经安装, 中压母线也已带电运行, 更换TA不仅增加了成本, 也会对现场的调试工期产生影响。为此, 在进行综合考虑之后, 决定取消差动保护, 配以两段式定时限过流保护。

3 结束语

通过对TA的理论分析可以更好地为互感器的选型提供技术支持, 而工程例也说明了TA的正确选型将直接影响电力系统的安全稳定运行。继电保护人员应该了解和掌握TA的基本工作原理、饱和因素及参数选择的相关标准等, 尤其是在新建电厂, 更要对原始设计参数进行核算, 避免因设计问题导致后续的现场改造而增加成本和延误工期。

参考文献

[1]DI/T 866—2004电流互感器和电压互感器选择及计算导则[S]

[2]沙玉洲, 袁韬, 王骞, 等.电流互感器技术参数选择问题的探讨[J].电力系统及其自动化学报, 2009 (4) :126~128

[3]赵满江, 李仰平.保护用电流互感器饱和特性及其误差曲线研究[J].高压电器, 2010 (12) :29~31

10KV厂用电源 篇3

正常并联切换即先合上备用(工作)电源开关,后跳开工作(备用)电源开关,由于存在两个电源的短时并列,构成厂用工作电源—发电厂接入系统—电网—发电厂备用电源系统—厂用备用电源—厂用工作电源的环路,因此并联切换也称合环操作。

国内目前只有极少数电厂的厂用电切换发生在不同频率的两个独立电网之间,这种情况下不允许合环操作,而应采用同时切换或串联切换。同频情况下,合环操作对并列点两侧电压的相位差有要求,如不大于20°。国内有少数电厂的初始相位差在某些运行方式下超过10°,有的接近20°,这种情况下,需要当地调度中心进行合环潮流、静态安全分析计算和稳定分析计算等,以确保合环不引起系统问题。

在我国历来颁布的调度规程中,明确说明:“合环操作,必须相位(序)相同,电压差、相位差应符合规定;应确保合环网络内,潮流变化不超过电网稳定、设备容量等方面的限制……”。合环引起潮流的重新分配,或使某些元件减轻负载,或使某些元件增大负载,可以通过合环潮流计算校验是否过载,这是应考虑的第一个因素,主要针对相关的一次设备;合环,有可能造成继电保护装置误动,这是第二个重要因素,主要针对相关的二次设备;合环,特别是相角差较大时的合环,将引起较大的有功扰动,对电力系统的静态稳定和动态稳定安全构成影响,必须通过复杂的稳定计算进行校验,这是第三个重要因素,针对电网全局。因此,上述仅以潮流分布来确定合环条件的观点是片面的。实际上,目前各地电力调度中心在进行合环时控制的相角差比20°还要小得多。

2 实切过程中安全区域的控制

有观点针对上述关于快速切换和同期捕捉切换的理论分析,进一步发挥,认为就取母线断电前合成负载的XM,及取备用变短路电抗作为XS,可实时计算ΔU的允许值,厂用电实切过程中快速切换和同期捕捉切换安全域就以该ΔU为界线:“为了准确得到与厂用电运行方式相关的ΔU值,……在厂用电正常运行时不断实时测量厂用负荷的等值阻抗,直到工作分支跳闸为止,用最后的阻抗值与已知的起备变短路电抗值就很容易计算出ΔU的允许值,确保在投入备用电源瞬间电动机群所承受的电压在容许值……把“快速切换”定义在ΔU到达允许值前的整个区间内,此时投入备用电源时的相角差中可能已是100多度了……如果由于……无法实现快速切换,……继而进入ϕ>180°的区间实现慢速切换,但不会去捕捉同期点,而仍然是去捕捉电动机群能耐受的ΔU点……”。这个观点看起来似乎有道理,但实际上完全似是而非,原因在于:

1)适用模型参数错误。

厂用母线上运行着众多的负载,从模型上看,有电动机模型、变压器模型,还有恒定阻抗模型,因此,实时测量到的等值阻抗也许仅对分析稳态潮流有意义,而要用它来代表每台电动机的暂态电抗,继而分析电动机的可承受电压是行不通的。

2)计算公式错误。

我们知道,上文所作的推导是以单台电动机投入备用电源为例的,并对电动机模型本身作了简化。就以简化模型为基础,若以两台电动机对备用电源为模型再作分析,可以发现两台电动机绕组承受的电压是不相等的,并不是两台电动机并联的合成电抗与系统电抗之间的分压关系,而变得相对复杂了。

原因其实不复杂:单台电机时,母线断电后,定子绕组开路,电动机反馈电势就等于母线机端电压,备用电压投入时,绕组承受的电压为系统电压与母线电压之间的压差在电动机电抗与系统电抗之间的分配。两台电机时,由于工作电源断电后两台电机之间并没有相互断开,定子绕组并没有开路,两台电机的容量、特性等不同,此时很可能一台转入异步发电运行,另一台为异步电动机运行,两台电机的定、转子磁场及电势将重新进行调整,当备用电源投入时,两台电机均转入异步电机运行,每台电机承受的电压将取决于两台电机的电抗、电势及备用电源系统的电抗和电势。

厂用母线上连接着的电动机很多,除了电动机外,还有变压器和其他负载,厂用电断电及备用电源投入的过程中,各电动机承受的电压计算异常复杂,是不能简单处理的。

3)应用过程错误。

对计算模型进行定性分析:在厂用电失电后,如有辅机电动机断开,所有电动机总的XM将增大,K值将增大,允许的ΔU将减少。在残压与备用电源电压角度差进入ϕ>180°的区间后,部分辅机可能被切除,这意味着按失电前等值阻抗计算出的安全区域,已经变得不安全了。

综上所述,所谓实时捕捉电动机耐受ΔU点的办法是缺乏理论基础的,如贸然在实际工程中应用,是完全不负责任的。

因此,按母线残压为基准来确定所有电动机是否危险是不严格的,最完善的方法是按每台电动机的技术参数和特性来计算或试验确定,这种计算很复杂。

基于以上原因,国内外快切生产厂家都采用相对可靠的、符合工程实际要求的厂用电切换安全控制办法。采用这种方案的有SIEMENS AUE型快切、ABB PARAMID型快切、ABB SUE3000型快切等。

3 切换时关于励磁涌流的抑制

励磁涌流是指当变压器空载合闸、外部短路切除后电压突然恢复或两台变压器一台在运行,另一台投入并列(称共振励磁涌流)等情况下,引起的变压器暂态电流激增,前两种情况下,励磁涌流的大小有时可以和短路电流相比拟。

变压器停运时,即使电源断开、励磁电流变为零,但其铁芯中的磁通并不为零,而是沿着其铁芯的磁滞特性环降为某一剩磁值,设为ϕr,因为磁通波形与电压波形一样是交变正弦波,ϕr当然是有正负极性的。当变压器再次接通时,其瞬时电压产生的磁通波形将与ϕr相接。假设接通瞬间磁通波形瞬时值本身恰好等于ϕr且波形方向与剩磁回降的波形一致,则磁通波形将沿以前的磁通波形平滑地继续下去,就没有励磁涌流产生;假如ϕr为正,变压器接通时磁通波形瞬时值为负最大值点,则连接的结果是一个周波后的磁通值将是磁通波形最大值与ϕr之和,由于饱和现象存在,对应的励磁电流就可能高达数倍甚至数十倍变压器额定电流。

从以上分析可以发现,要控制变压器励磁涌流:1)必须跟踪剩磁ϕr;2)必须控制变压器再次投入的电压瞬时(即相位)。变压器励磁涌流是一个客观存在的现象,目前尚无有效的办法予以根除,单就开关和机构而言,合闸时间离散性造成合闸时间相差3 ms～5 ms也许很正常,但因此造成的相位误差就达54°～90°,这就使控制开关合闸角度的设想成为空想。为此,微机变压器保护想出了许多“躲”的办法,如二次谐波制动、间断角、波形对称、波形叠加、波形拟合法等等。

对开关的控制涉及到正常操作、保护跳闸、自动装置跳合闸以及分相操作等各方面,并不单纯与厂用电快切相关,或影响的不仅限于厂用电快切,如能真正做到抑制甚至消除变压器励磁涌流,将是一次划时代的进步,将彻底改变现有的变压器继电保护原理以及变压器设计、运行和管理规程。

4 关于快速切换时间分析

快速切换时间主要涉及到两个方面:

1)开关固有跳合闸时间;

2)快切装置本身的动作时间。

就开关固有跳合闸时间而言,当然是越短越好,特别是备用电源开关的固有合闸时间越短越好。从实际要求来说,固有合闸时间以不超过3周～4周波为好,国产真空开关通常都能满足。

快切装置本身的固有动作时间包括其硬件固有动作时间和软件固有时间。装置硬件固有时间主要包括开关量输入、开关量输出两部分的光隔或中间继电器动作时间,再加上出口跳合闸继电器的动作时间等。软件固有时间指软件完成运算、逻辑判断、执行出口等指令必需的时间。与开关一样,过分追求快速对快切装置来说同样是不必要的,而且是有害的。

综上所述,发电厂在使用厂用电切换时,必须经过认真切合实际的计算分析,才能确保厂用电快切的安全可靠。

参考文献

[1]江苏金智科技.MFC2000厂用电快切使用说明书[Z].

6kV厂用电应急电源的改造 篇4

在一般正常发电厂中, 厂用电的安全可靠性和灵活性直接关系到了发电机组的正常运行和经济效益。第一备用6k V厂用电一般都是由启备变提供。但是, 第一备用6k V厂用电的启备变电源往往都是通过电力系统接入, 相当于需要向电网购买电源, 备用机组正常时用的都是市电。因而大大增加了电厂的经济成本。又由于茂名臻能热电有限公司三台机组#5/6/7 号机组容量并不一样, 所以6k V厂用电备用应急电源不能互为并列运行。因此, 6k V厂用电备用应急电源系统各个机组间不能灵活备用, 不能节约市电, 造成资源浪费。从当前经济形势分析来看, 目前经济形势严峻, 新型火力发电厂大批投产, 火电能源大跃进, 核电等能源的重新崛起, 因此造成了大量机组过剩, 据统计弃电量达到2 亿千瓦时, 大量投资成泡沫。茂名臻能热电有限公司在大趋势中也不能幸免, 公司三台机组中#5 (220MW) /6 (330MW) 号机组长期停机作热备用, 不能发电创造经济效益。茂名臻能热电有限公司这一两年又对#5/6/7 机组分别进行为期3-4 个月A级大修, 且还会对各个机组的6k V第一备用应急电源, 即*5 启备变和*2 启备变停电检查保养。所以, 如何保证电厂6k V厂用电系统安全、正常、可靠运行, 又能降低公司经济效益, 减少不必要经济损失成为公司一大课题。

2 目前状况

茂名臻能热电有限公司始建于1958 年, 为国家“一五”计划重点项目、前苏联援建我国的156 项重点工程之一, 以经营电能、热能为主, 兼营电力设备检修、安装和技术咨询等业务。该厂是粤电集团属下目前唯一的一家热电联产电厂, 也是粤西地区的重要电源点之一和电网枢纽联络站。茂名臻能热电有限公司三台机组分别为#5号机组容量为220MW。#6 号机组容量为330MW。#7 号机组容量为600MW。*5 启备变额定容量为31500k VA。*2 启备变额定容量为56000k VA。茂名臻能热电有限公司公用系统6k V目前由#5 号机组经过本机组厂用工作5B段向厂内公用系统6k V A段提供电源, #6号机组经过本机组厂用工作6B段向厂内公用系统6k V B段提供电源。#5/6 号机组共用*5 启备变为厂用6k V应急电源。#7 号机组与公用系统6k V目前暂时并无直接联系, 由*2 启备变提供厂用6k V应急电源。

3 改造方案

(1) 茂名臻能热电有限公司设置#7 机组厂用电后备电源, #5、6机组厂用电系统互为备用, 由#5、6 机厂用电经还建公用6k V段为#7 机提供后备电源, 将厂用电还建公用6k VB段8P开关柜 (原#2施工变) 改为#7 机组6k V8P柜后备电源进线开关607GB, 将#7 机厂用电6k V7B段18P开关柜 (备用开关) 改为#7 机组6k V B段18P柜后备电源开关607BG。

(2) 在厂用电还建公用6k VB段8P开关柜 (原#2 施工变) 至#7机厂用电6k V7B段18P开关柜 (备用开关) 敷设动力联络电缆, 规格为10k V3*185mm×2 塑料交联电缆, 采用两根并联接线方式。电缆容量选定根据#7 高厂变低压侧额定电压和电流选定, 即承压大于6.3k V, 电流大于3116A。

(3) 按继电保护需要, 将还建公用6k VB段8P开关柜出线电流互感器 (LZZBJ9-12/175b/4 型) 由变比150/5 更改为变比1000/5 同型号电流互感器。

(4) 因正常运行时#7 机和#5、6 机系统不同, 为了避免正常运行时人为将两系统并联出现非同期现象, 故以#7 机组6k V B段和建公用6k V B段两段之中任一段母线无压作为607BG开关和607GB开关合闸允许条件, 该功能由建公用6k VB段607GB开关保护实现 (即将#7 机组6k V B段607BG开关保护的无压判断接点引到环建公用6k VB段607GB开关保护进行逻辑组态, 然后输出两对点, 一对串入建公用6k VB段607GB开关的合闸回路, 另一对串入#7 机组6k V B段607BG开关合闸回路) 。#7 机组6k V B段607BG开关保护执行茂2014-010 定值单 (即速度0.2A时间0S过流0.3A0.2S零序21A 0.5S) , 还建公用6k VB段607GB开关保护执行茂2014-009 定值单 (即#7 机组6k V应急电源进线开关607GB保护充电临时定值已经更改完毕:速断1A时间0S过流1.5A 0.2S;)

(5) 以上开关柜、保护、CT、一二次电缆及其附带的电气试验、五防、电缆封堵、设备标识工作已经更改安装完成, 控制回路试验正常, 摇测绝缘合格, 工艺、接地检测完好、相序, 相位正确, 开关保护定值设置正确, 动作可靠。

4 改造后供电状态 (如图1 所示)

(1) 正常供电, 三台机组同时运行时, 605BG开关合闸, 60GA开关合闸, 600G开关分闸, 607BG开关分闸, 607GB开关分闸, 60GB开关合闸, 606BG开关合闸。 (2) #7 号机组停运时, 且*2 启备变检修时, 605BG开关合闸, 60GA开关合闸, 600G开关分闸, 607BG开关合闸, 607GB开关合闸, 60GB开关合闸, 606BG开关合闸, 此时, #7号机组6k V厂用电系统由#6 号机组经过公用系统6k VB段提供, 节约市电, 保证#7 号机组380V系统正常运行, *2 启备变正常检修。注意#7 号机组厂用电系统切换时, 必须采取串联方式切换, 即先分后合, 严格按照操作票步骤操作切换。 (3) #5、6 号机组停运时, 且*5 启备变检修时, 605BG开关合闸, 60GA开关合闸, 600G开关合闸, 607BG开关合闸, 607GB开关合闸, 60GB开关合闸, 606BG开关合闸。此时, #5/6 号机组6k V厂用电系统由#7 号机组经过公用系统6k VA/B段提供, 节约市电, 保证#5、6 机组380V系统的安全运行和#5 启备变的正常检修。

5 结束语

10KV厂用电源 篇5

随着变频技术的迅速发展, 开关元器件在发电厂中大量使用, 比如变频调速装置、励磁装置、直流充电机等。这些装置使得控制更方便, 但由于电力电子器件工作在开关状态, 属于非线性负载, 它会给厂用电带来谐波污染, 谐波对厂用电的威胁越来越不能够忽视。越来越多人对谐波监测与治理展开研究。本文从厂用电谐波的来源、监测方法以及治理措施进行了研究和探索。

1 谐波的来源

1.1 谐波源的概述

在厂用电系统中, 谐波产生的原因为其电力设备具有非线性特性, 其主要包括两类, 即电磁饱和类以及电子开关类。电磁饱和类电力设备具有铁芯, 当出现铁磁饱和后会产生较大的谐波。电子开关类包括整流装置和逆变装置。在厂用电系统中, 通常包括变频调速设备、软启动设备、U PS、励磁装置、直流充电机等。上述设备可以视为非线性负荷, 其施加电压基本不变, 其非线性造成电流波形畸变, 所造成的谐波占一定的比例, 所以一般这些设备可以视为谐波电流源。

1.2 发电机

往发电机励磁绕组中施加直流电流时, 磁极会产生磁场, 发电机的定子绕组将感应出电压, 若磁极磁场为正弦分布, 则定子绕组将感应出正弦规律变化的电动势[1]。可是在发电机的运行的过程中, 磁极磁场并不是完全呈正弦分布, 因此感应电动势波形会有一定程度的畸变, 具有谐波成分。发电机输出的谐波与其设计和状态相关, 在制造发电机时, 会采取很多限制谐波的方法, 因此其占总谐波的较少。

1.3 变压器

变压器具有铁芯。当铁芯没有饱和时, 变压器绕组中的电压和电流波形都为正弦, 当忒心饱和后, 电流电压波形就会发生畸变变压器的谐波都为奇次谐波, 主要成分为3次谐波, 谐波的含量与变压器的结构以及铁芯的饱和程度有关[2]。在正常运行情况下, 变压器的铁芯没有饱和, 谐波不多;在变压器轻载时, 随着饱和程度加大, 产生的谐波会更多。

1.4 整流电路

三相全控桥式整流电路应用最为广泛, 本文以其为例进行分析。设整流电路电源三相电压分别如下。

在忽略换相和直流电流脉动时, 对A相电流进行傅里叶展开, 其公式如下。

式中, Id指的是纹波为零的直流。

由上式可见电流中既含有基波, 又包含6k±1次谐波, 其中k为正整数。

2 谐波监测的方法

2.1 采用模拟滤波器测量谐波

模拟滤波器测量谐波的原理如图1所示。输入量放大后进入滤波器, 各个滤波器的中心频率f1、f2…fn是设置好了的, 并且f1<f2<…<fn。信号最后输出到显示器, 谐波的成分以及幅值将显示出来。这种原理的方法结构简单, 数据容易控制。但是这种方式容易受环境影响, 而且在电网发生波动时数据不准确。另外这种方式生产的运行损耗也比较大。

2.2 基于快速傅里叶变换的测量谐波

这种方式是目前应用最为广泛的方法, 它利用离散的信号用快速傅里叶变换 (FFT) 处理后, 就可以得到信号各次谐波的相位、幅值以及频率值。首先要得到离散的信号, 设采样频率为fs。则为了避免频谱混叠, 若信号的最高谐波的频率为fc, 则必须有fs>fc, 这样才能得到所有的各次谐波频谱。监测点也是采样的关键因素之一, 一般谐波的监测点选在谐波源在厂用电系统的公共连接点上。为了准确监测系统谐波水平, 为谐波源供电的电压母线和电网内部应作为监测点。由于谐波变化具有一定程度的随机性, 对谐波的评价应采用统计的方法。在实测中取概率超过95%的测量值, 选三相中谐波最大的值为该监测点在这一时间段的谐波值。

3 谐波的治理

3.1 增加换流装置的脉动数

换流电路产生的谐波含量与脉动数密切相关。当脉动数增加时, 换流电路产生的谐波次数会增加。而谐波的次数越高, 其含量越少。

3.2 在谐波源处安装交流滤波器

通过在谐波源出安装交流滤波装置, 可以就近吸收谐波电流, 能够有效抑制谐波污染。目前常用的无源型交流滤波器。它利用电容器、电抗器和电阻器组成电路, 与谐波源并联。它结构简单, 可靠性高, 便于维护, 因此应用范围广。

4 总结

电厂中的谐波污染现象严重, 对电厂中电力设备的安全运行造成了威胁。本文分析了电厂中谐波的来源, 对谐波的监测与治理展开了研究, 为厂用电的谐波污染整治提供参考。

摘要：由于变频装置应用越来越广泛, 变频装置工作时带来的谐波给电厂厂用电系统安全运行带来了威胁, 供电系统的电能质量不断下降, 给电厂的安全、经济运行造成不良影响, 所以研究厂用电系统谐波问题受到越来越多的重视。本文分析了厂用电系统中谐波的来源, 并阐述了谐波监测的方法, 对谐波的综合治理措施进行了研究和探索。

关键词：厂用电系统,谐波,来源,监测,治理措施

参考文献

[1]杨建军.变频器的谐波分析及治理[J].电气时代, 2007.

6kV厂用电切换失败的原因分析 篇6

广州华润热电有限公司6 k V厂用电快切装置采用深圳智能出品的SID-8BT来实现厂用电源的自动切换, 6 k V厂用母线进线开关采用上海通用广电工程有限公司VB2-12真空开关。厂用电快切装置每次切换只动作一次。机组自2009年投产至今, #1、#2机组先后发生了6 k V厂用电快切装置切换失败和VB2-12真空开关机构合后又跳的情况, 造成了6 k V母线失压的事故, 对机组安全运行造成了一定的影响。

1 SID-8BT快切装置的主要特点

正常切换由手动起动, 按下DCS系统或快切屏上的“起动正常切换”按钮。正常切换是双向的, 可以由工作电源切向备用电源, 也可以由备用电源切向工作电源, 装置可自动识别工作、备用两路电源是差频同期性质还是同频同期性质。

事故切换由保护出口起动, 单向, 只能由工作电源切向备用电源。事故切换采用同时切换方式:保护起动, 先发跳工作电源开关命令, “事故切换允许电压相量差”满足整定条件时即发合备用电源开关命令。

不正常情况切换由装置检测到不正常情况后自行起动, 单向, 只能由工作电源切向备用电源。

因DCS中不能实现厂用电电源开关单侧无压合闸操作, 故此操作由快切装置完成。

2 SID-8BT快切装置和VB2-12真空开关出现的问题及处理

2.1 故障实例一

2010年9月17日, 6 k V 2B段因工作电源开关故障, 由启备变供电。检修完6 k V 2B段工作电源开关, 联系进行6 k V 2B段由备用切至工作电源操作过程中, 6 k V 2B段的工作电源开关未可靠合闸而备用电源开关跳闸, 造成6 k V 2B段失压, 10 s后备用电源开关又自动合上, 6 k V 2B段电压恢复。

2.2 故障实例二

2011年7月4日, #1汽机跳闸, 发电机联跳。厂用电6 k V 1B段切换成功, 厂用电6 k V 1A段报“切换成功”, 但6 k V 1A段电压为0, 6 k V 1A段工作电源进线开关、备用电源进线开关均在分闸位。

2.3 原因分析

由于两次事件类似, 现以故障实例一为例分析。

事后察看快切装置事件记录, 记录如表1、表2所示。

事后察看故障录波, 记录如图1所示。

从上述图表可以看出, 2010-09-17T17:29:47, 起动#2机6 k V 2B段正常快切, 快切装置检测为同频同期, 压差6 V>5 V (装置设定值5%Un) , 装置自动转为串联切换, 先断开2B段备用电源进线开关602BBY, 再合上2B段工作电源进线开关602BGZ。在合工作电源进线开关40 ms后, 工作电源开关跳闸 (备用电源开关已分开) , 此时造成#2机6 k V 2B段失压。

按照快切装置说明书描述, 不允许工作电源进线开关和备用电源进线开关长期都处在合闸状态, 是因在系统故障且相应保护拒动时会导致工作电源进线开关和备用电源进线开关因遮断容量不够而烧毁。故在装置检测同频时, 压差和功角超过定值时装置选择了先断开2B段备用电源进线开关602BBY, 再合上2B段工作电源进线开关602BGZ。

询问快切装置技术人员, 现在出厂的快切装置切换时有判别接点抖动功能, 在开关变位后装置自动开放元件计时400 ms, 如果400 ms内开关变位没有发生变化, 装置认为开关切换正常, 如果在400 ms内有开关变位则认为切换没有成功, 会加速合切换前供电电源开关。由于我厂SID-8BT型快切装置不具备接点去抖动判据功能, 不管是并联切换还是串联切换或同时切换, 只要开关存在异常不可靠合闸均会造成母线失压。如果我厂快切装置具有接点去抖动功能, 在切换过程中检测到工作电源进线开关没能可靠合闸会加速合备用电源进线开关, 这样就不会造成母线失压。

联系开关厂家现场对VB2-12真空开关做多次分合试验。在试验位置, 6 k V 1A段备用电源进线开关601ABY在18次分合闸试验中有2次合不上的现象;6 k V 2B段工作电源开关602BGZ在10次分合中有2次合不上的现象。确认是开关出厂时机构调整中合闸挚子扣接量偏小, 导致合闸不可靠, 偶尔会出现开关机构挂不住的情况。对VB2-12真空开关机构合闸挚子扣接量进行调整后, 6 k V 1A段备用电源进线开关601ABY试验分合30次无异常, 6 k V 2B段工作电源开关602BGZ试验分合40次无异常。

3改进措施

针对上述情况分析, 需对6 k V快切装置进行升级, 并对VB2-12真空开关机构进行调整。

(1) 联系厂家立即来调整4台备用电源开关的机构, 对VB2-12真空开关机构合闸挚子扣接量进行调整, 调整后做多次分合试验合格。