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摘?要 本文针对发电厂的启备变采用冷备用方式后，就厂用电快速切换时间，空载合闸励磁涌流两个方面进行了分析，提出了启备变采用冷备用方式的可能性和具体增加的设备接线。
关键词 空载；冷备用；励磁涌流；剩磁；偏磁
中图分类号 TM96 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0178-01
启备变是发电厂内重要的变压器之一，它的主要作用是在机组启动的过程中，从系统获得电能，为厂用电系统提供机组启动时所需要的电能，在机组正常运行时，作为厂用电工作电源的备用电源。鉴于启备变在发电厂内的作用，启备变绝大部分时间处于空载运行状态，尽管变压器本身的效率很高，一般能达到99%以上，但长期充电空载运行既影响变压器的使用寿命，又造成很大的空载损耗的浪费。既然启备变长期处于空载运行状态，能否考虑启备变冷备用，当机组启动过程中，或厂用电工作电源失电，切换到备用电源时，投入启备变，其它时间启备变正常处于不带电状态，即冷备用状态。若启备变冷备用，人们一般担心：厂用电快速切换能否实现，如何控制启备变空载合闸励磁涌流。
1 启备变备用方式与厂用电切换的关系
厂用电快速切换时间涉及到两个方面，一是断路器固有合分闸时间，二是快切装置本身的动作时间。启备变高压侧断路器合闸时间一般不大于65 ms，低压侧断路器合闸时间一般不大于
70 ms。现在，厂用电快切换装置普遍采用微机型，快切装置本身的固有动作时间包括硬件固有动作时间和软件最小运行时间，一般可小于12 ms。
如图1所示，6 kV工作段正常时由高厂变供电，启备变热备用时，断路器1DL，2DL合闸状态，3DL分闸状态，快切装置启动后，合断路器3DL，分断路器2DL；启备变冷备用时，断路器2DL合闸状态，1DL，3DL分闸状态，快切装置启动后，合断路器1DL，3DL，分断路器2DL；启备变冷备用与热备用相比较，就切换时间而言，不会增加切换所需时间。启备变热备用时能够满足快切要求，同样，冷备用时也能够满足快切要求。
2 启备变空载合闸励磁涌流的消除方法
启备变采用冷备用方式，当机组出现事故时，由快切装置同时给启备变高压侧、低压侧断路器发送合闸命令，这时需要考虑启备变空载合闸励磁涌流能否影响启备变投入的成功性。
变压器励磁涌流产生的成因是：当变压器任何一侧发生电压骤增时，基于磁链守恒定律引起的瞬变过程产生偏磁导致铁心过度饱和，进而使变压器励磁电流急剧增大，其数值可达正常运行空载电流的数倍。由于变压器绕组电阻R的存在，因此励磁涌流会按时间常数τ=L/R衰减，L为绕组的电感，励磁涌流的衰减速度与变压器的参数有关。
铁磁材料磁化后，当外施磁势消失，铁磁材料内的磁通并不是零，而是有一部分剩余，这个剩余的磁通就称为剩磁，理论证明变压器剩磁极性和数值与断开电源时的分闸相位角有关，偏磁的极性和数值则与施加电源时的合闸相位角有关。因此，通过获取分闸角的数值来决定下次合闸时合闸角的方法，就可以做到电压骤增时励磁涌流的极性和数值可控。
启备变采用冷备用后，为了使其在投入时不产生或少产生励磁涌流，防止励磁涌流引起保护误动作，需要增加抑制变压器励磁涌流的设备，如选用深圳智能公司的涌流抑制器SID-3YL，该设备通过控制启备变高压侧断路器的合闸操作，使启备变空投产生的偏磁抵消原来磁路的剩磁实现对励磁涌流的抑制。其原理框图如图2所示。输入信号有：启备变高压侧PT、CT、断路器辅助接点，合闸命令。涌流抑制器的输出信号送到断路器的合闸控制回路，断路器的分闸命令无需由涌流抑制器控制，但涌流抑制器长期带电运行，监视并记录变压器电源切除的切除角，以便准确确定下次合闸时的合闸角。
启备变空载合闸时，涌流抑制器接收到合闸令后，根据已记录的前次分闸角及预先设置的三相断路器合闸时间，通过电压互感器获得的电压采样值，第一时间发出合断路器命令。断路器辅助接点是作为向涌流抑制器提供测量断路器分、合闸时间的信号。考虑到辅助接点与主触头的动作有时差，涌流抑制器专门配有SID-3YL-M型测量装置，在断路器脱离一次回路电源时测量这一时差的功能，作为修正断路器分、合闸时间之用。
3 小结
随着发电厂机组容量的不断增大，启备变的容量也不断增加，其空载损耗不容忽视，以最近设计的某电厂为例，该工程设置启备变2台，每台变压器容量65/40/25MVA，根据制造厂提供的资料查得启备变的空载损耗55 kW，按年利用小时数8000小时计算，2台启备变运行一年，由空载损耗造成的电能损失88万度，约合108吨标准煤，若启备变采用冷备用方式，节省的经济费用将是可观的。
启备变冷备用还是热备用，不会影响到厂用电快速切换时间；涌流抑制器SID-3YL已经在几个电厂得到了应用，在空投启备变的过程中，对涌流的抑制效果确实很好。基于以上两点，在今后的设计工作中，若无特别的要求，应该首先考虑启备变采用冷备用方式，减少变压器的空载电流引起的电能损耗，与整个社会倡导节约能源、减少污染，建设和谐社会的理念相协调。
参考文献
[1]DL/T 5153-2002 火力发电厂厂用电设计技术规定[J].中国电力出版社,2002,8.
[2]深圳市智能设备开发有限公司.SID-3YL型涌流抑制器使用说明书(7.041版)[J].2007,4.
[3]胡虔生等.电机学[J].中国电力出版社,2005,8.
[4]曹文斌,刘明.变压器经济效益的评价方法[J].电气设计技术,2007,2:21-24.
关键词 空载；冷备用；励磁涌流；剩磁；偏磁
中图分类号 TM96 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)062-0178-01
启备变是发电厂内重要的变压器之一，它的主要作用是在机组启动的过程中，从系统获得电能，为厂用电系统提供机组启动时所需要的电能，在机组正常运行时，作为厂用电工作电源的备用电源。鉴于启备变在发电厂内的作用，启备变绝大部分时间处于空载运行状态，尽管变压器本身的效率很高，一般能达到99%以上，但长期充电空载运行既影响变压器的使用寿命，又造成很大的空载损耗的浪费。既然启备变长期处于空载运行状态，能否考虑启备变冷备用，当机组启动过程中，或厂用电工作电源失电，切换到备用电源时，投入启备变，其它时间启备变正常处于不带电状态，即冷备用状态。若启备变冷备用，人们一般担心：厂用电快速切换能否实现，如何控制启备变空载合闸励磁涌流。
1 启备变备用方式与厂用电切换的关系
厂用电快速切换时间涉及到两个方面，一是断路器固有合分闸时间，二是快切装置本身的动作时间。启备变高压侧断路器合闸时间一般不大于65 ms，低压侧断路器合闸时间一般不大于
70 ms。现在，厂用电快切换装置普遍采用微机型，快切装置本身的固有动作时间包括硬件固有动作时间和软件最小运行时间，一般可小于12 ms。
如图1所示，6 kV工作段正常时由高厂变供电，启备变热备用时，断路器1DL，2DL合闸状态，3DL分闸状态，快切装置启动后，合断路器3DL，分断路器2DL；启备变冷备用时，断路器2DL合闸状态，1DL，3DL分闸状态，快切装置启动后，合断路器1DL，3DL，分断路器2DL；启备变冷备用与热备用相比较，就切换时间而言，不会增加切换所需时间。启备变热备用时能够满足快切要求，同样，冷备用时也能够满足快切要求。
2 启备变空载合闸励磁涌流的消除方法
启备变采用冷备用方式，当机组出现事故时，由快切装置同时给启备变高压侧、低压侧断路器发送合闸命令，这时需要考虑启备变空载合闸励磁涌流能否影响启备变投入的成功性。
变压器励磁涌流产生的成因是：当变压器任何一侧发生电压骤增时，基于磁链守恒定律引起的瞬变过程产生偏磁导致铁心过度饱和，进而使变压器励磁电流急剧增大，其数值可达正常运行空载电流的数倍。由于变压器绕组电阻R的存在，因此励磁涌流会按时间常数τ=L/R衰减，L为绕组的电感，励磁涌流的衰减速度与变压器的参数有关。
铁磁材料磁化后，当外施磁势消失，铁磁材料内的磁通并不是零，而是有一部分剩余，这个剩余的磁通就称为剩磁，理论证明变压器剩磁极性和数值与断开电源时的分闸相位角有关，偏磁的极性和数值则与施加电源时的合闸相位角有关。因此，通过获取分闸角的数值来决定下次合闸时合闸角的方法，就可以做到电压骤增时励磁涌流的极性和数值可控。
启备变采用冷备用后，为了使其在投入时不产生或少产生励磁涌流，防止励磁涌流引起保护误动作，需要增加抑制变压器励磁涌流的设备，如选用深圳智能公司的涌流抑制器SID-3YL，该设备通过控制启备变高压侧断路器的合闸操作，使启备变空投产生的偏磁抵消原来磁路的剩磁实现对励磁涌流的抑制。其原理框图如图2所示。输入信号有：启备变高压侧PT、CT、断路器辅助接点，合闸命令。涌流抑制器的输出信号送到断路器的合闸控制回路，断路器的分闸命令无需由涌流抑制器控制，但涌流抑制器长期带电运行，监视并记录变压器电源切除的切除角，以便准确确定下次合闸时的合闸角。
启备变空载合闸时，涌流抑制器接收到合闸令后，根据已记录的前次分闸角及预先设置的三相断路器合闸时间，通过电压互感器获得的电压采样值，第一时间发出合断路器命令。断路器辅助接点是作为向涌流抑制器提供测量断路器分、合闸时间的信号。考虑到辅助接点与主触头的动作有时差，涌流抑制器专门配有SID-3YL-M型测量装置，在断路器脱离一次回路电源时测量这一时差的功能，作为修正断路器分、合闸时间之用。
3 小结
随着发电厂机组容量的不断增大，启备变的容量也不断增加，其空载损耗不容忽视，以最近设计的某电厂为例，该工程设置启备变2台，每台变压器容量65/40/25MVA，根据制造厂提供的资料查得启备变的空载损耗55 kW，按年利用小时数8000小时计算，2台启备变运行一年，由空载损耗造成的电能损失88万度，约合108吨标准煤，若启备变采用冷备用方式，节省的经济费用将是可观的。
启备变冷备用还是热备用，不会影响到厂用电快速切换时间；涌流抑制器SID-3YL已经在几个电厂得到了应用，在空投启备变的过程中，对涌流的抑制效果确实很好。基于以上两点，在今后的设计工作中，若无特别的要求，应该首先考虑启备变采用冷备用方式，减少变压器的空载电流引起的电能损耗，与整个社会倡导节约能源、减少污染，建设和谐社会的理念相协调。
参考文献
[1]DL/T 5153-2002 火力发电厂厂用电设计技术规定[J].中国电力出版社,2002,8.
[2]深圳市智能设备开发有限公司.SID-3YL型涌流抑制器使用说明书(7.041版)[J].2007,4.
[3]胡虔生等.电机学[J].中国电力出版社,2005,8.
[4]曹文斌,刘明.变压器经济效益的评价方法[J].电气设计技术,2007,2:21-24.