（呼和浩特热电厂内蒙古呼和浩特010030）
摘要：我厂启备变一直采用热备用的运行状态，一是存在空载损耗，二是对于多数发电厂来说，启备变使用的是电网购买的工业电，电价高于厂内自用电，存在明显的电价差，若改为冷备用，经济效益明显。针对电厂启/备变采用热备用方式给电厂带来额外电量损耗的情况，提出将启/备变转冷备用，并从技术上论述启/备变转冷备用的可行性。
关键词：启/备变；冷备用；空载运行；励磁涌流；二次谐波
前言：
我厂现有装机200MW机组两台。2×200MW机组接入厂内220kV屋外配电装置，2×350MW机组接入厂内新建220kV屋外配电装置，2×200MW机组与2×350MW机组的220kV屋外配电装置均为双母线接线，采用户外分相中型断路器单列式布置，二者之间无电气联系。
1启/备变接线方案分析
启/备变的容量设计与发电机是否装设出口断路器有关。发电机未装设出口断路器时，机组的启动、停机和事故备用电源必须通过启/备变获得，现行国标GB50660-2011《大中型火力发电厂设计规程》规定，启/备变容量不应小于最大一台（组）高压厂用工作变（电抗器）的容量。发电机装设出口断路器或负荷开关时，机组的启动、停机电源通过主变和高厂变倒送电获得，仅事故备用电源才通过备变获得，可根据工程情况将备变容量降低。启/备变的电气接线大致有两种方案：方案一，从电网附近变电站引接专用线路，经启/备变降压后作为机组厂用及公用系统的备用电源（如图1（a）所示）；方案二，从电厂升压站输配电母线引接，经启/备变降压后作为机组厂用及公用系统的备用电源（如图1（b）所示）。
图1启/备变电器接线方式
方案一从电网引接专用线路入厂，备用电源停电风险几率较低。采用方案二时，若电厂送出线路少，则会增加启/备变作为备用电源的安全风险。这是因为送出线路故障全停时，若机组未设计FCB功能，则机组会停运，继而导致升压站输配电母线因受线路全停及机组停运影响而停电，启/备变备用电源也失去，形成了全厂停电局面，在送出线路一塔双线或一塔多线情况下风险会更大。另外，方案一的电费收取按当地电网规定的外购电价计算；方案二的电费收取按厂用电即上网电价计算，而同一地区的外购电价要远高于上网电价。
2启/备变转冷备用的经济效益分析
2.1按方案一设计的电厂
（1）以某电厂为例，分析外购电费。根据变压器铭牌计算的空载损耗只是衡量产品损耗水平、考核产品合格与否的一个参数，而不是运行中的实际损耗。根据型式试验及电科院多年的实测可知，一般变压器空载损耗为其额定容量的0.3%~1.0%。启/备变空载运行时功率因数较低，一般在0.3~0.6，远低于《功率因数调整电费办法》中0.9的功率因数标准值，这就将产生额外的功率因数调整电费，所以需结合功率因数调整考核电费。该电厂备用变参数见表1。启/备变的空载损耗按额定容量上限1%重新估算为（63000＋40000）kVAx1%x24hx300天＝7416000kW•h/a，即空载损耗电费约为501.2万元/a。
表1某电厂备用变参数
（2）其它地方政策中外购电分析。在地方外购电政策中，从电网上引接机组的启动/备用电源的电费一般也分为基本电费和电度电费。基本电费指因电力系统实行厂网分开且电网要为发电厂启动/备用电源预留一定容量储备而收取的电费，不管用电与否，一般按预留容量收取（逐月或全年统收）。电度电费指发电厂因使用此电源而按具体用量向电网公司缴纳的用电费用，一般按电网公司向用户售电的价格收取。
2.2按方案二设计的电厂
陕西某厂Ｉ、ＩＩ期工程共有600MW机组4台，共配有2台启/备变。启/备变的电源从500kV母线直接降压引接，启/备变参数见表2。按当地上网电价0.29元/（kW•h）计算，2台启/备变的热备用损耗为（45000＋45000）kVAx1%x24hx300天＝6480000kW•h/a，损耗电费为187.92万元/a。可见，即使启/备变使用自用电，其每年热备用电量损耗也不小。
表2陕西某电厂启/备变参数
2.3启/备变转冷备用的经济效益评价
在电力需求增速不断放缓，发电设备尤其是火电设备利用小时数不断下降的大环境下，启/备变转冷备用改造符合电力企业向低碳、环保转型的生产要求。
3启/备变转冷备用的风险分析及防范措施
3.1风险分析
理论上，启/备变由热备用转冷备用并不难实现。利用微机快切装置，改变原厂用电切换方式即可，即在备用电源投入时，将启/备变热备用状态下低压侧开关合入改为冷备用状态下先后合入高、低压侧开关。但启/备变转冷备用后存在以下风险。
（1）启/备变高、低压侧开关的合闸时间直接影响着备用电源的投入质量。当工作分支侧发生故障，必须先跳开工作分支开关时，若待残压衰减到一定幅值后再投入备用电源，则会因断电时间过长，母线电压和电机的转速下降很大，而导致电机自启动条件恶化，甚至自启动失败使备用分支因过流和低电压而跳闸，严重影响锅炉运行工况。在这种情况下，一方面，有些辅机势必退出运行；另一方面，备用电源合上后电机成组自启动，电流很大，母线电压可能难以恢复，从而导致电机自启动困难，甚至被迫停机、停炉。
（2）启/备变空投将产生励磁涌流，有可能造成保护误动，导致启/备变投入失败，影响备用电源的正常投入。
3.2防范措施
（1）要保证备用电源在事故情况下及时投入并接带负荷。备用电源投入时间包括启/备变高、低压侧开关的固有合闸时间和快切装置本身的动作时间，精确计算并配合三者的时间关系，保证备用电源在临界电压前投入即可。新型微机厂用电快切装置具备快速切换、短延时切换功能，经试验检验，按时间整定启/备变高、低压侧开关的合闸时间差值，既可保证高压侧开关在低压侧开关投入前完成合闸动作，又能保证备用电源投入的快速性。
（2）在励磁涌流的防治上，现普遍采用以下两种方法。第一种：利用二次谐波制动原理防止励磁涌流造成差动保护误动作。二次谐波制动原理的实质是在变压器励磁涌流中除基波分量外，还含有显著的非周期分量和二次谐波分量，其中二次谐波分量电流大于基波分量的15%，利用差动元件差流中的二次谐波分量作为制动量，区分差流是故障电流还是励磁涌流。第二种：利用励磁涌流抑制装置控制变压器高压侧开关的合闸角度。由于偏磁的极性及数值可通过选择外施电压合闸相位角来控制，因此如果能掌握变压器上次断电时磁路中的剩磁极性，那么就完全可以通过控制变压器空投时的电源电压相位角来实现偏磁与剩磁极性相反、相互抵消，达到抑制励磁涌流的作用。配合使用这种励磁涌流抑制装置与微机快切装置，就可实现启/备变由热备用转冷备用。
结束语：
目前，电气设备的自动化水平及技术手段已具备了实现启/备变转冷备用的条件。各发电企业可率先建立启/备变转冷备用的技改试点，并逐步在全系统推广。在改造过程中，要多借鉴改造成功的先进经验，合理选择技术方案，安全、可靠地实施启/备变由热备用转冷备用的改造，使企业以小投入获得大效益。
参考文献：
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[2]赵涵谢致进.启备变压器防过投分析及解决方案[J].陕西电力，2012（09）
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