火電廠廠用電,一般接有工作電源和備用電源,機組正常運行時,廠用電由工作電源帶(高廠變)。機組停運或者機組剛剛啟動,廠用電由備用電源帶(啟備變)。廠用電一次接線示意圖如下:
廠用電正常切換,為了提高廠用電切換的可靠性,一般采用并聯切換,工作電源和備用電源短時并列運行。
工作電源和備用電源之間并列,需要滿足一定條件,相序一致,相位、電壓、頻率偏差在一定范圍內。為保證切換可靠,一般采用快切裝置進行廠用電切換。
某次操作,失敗。檢查發現快切裝置切換相角差整定值為13度,而實際工作電源和備用電源的相角差為14度,因此操作失敗。
根據上面的廠用電一次系統圖可知,備用電源和工作電源之間一定存在相角差δ,如下圖所示:
其中:
I-發電機電流
U1-發電機出口電壓(工作電源電壓)
U2-啟備變輸出電壓(備用電源電壓)
δ-工作電壓與備用電源電壓相角差
R-系統線路和主變等效電阻
X-系統線路和主變等效電抗
相角差與發電機輸出電流和系統阻抗有關,負荷越大,電流I越大,阻抗越大,相角差δ越大。大于一定程度,相角差δ可能大于13°,不滿足并列條件,就會出現切換廠用電不成功的情況。
現在的發電廠,啟備變一般連接在升壓站高壓母線上。啟備變低壓側和高廠變低壓側的電氣距離很近,等效的阻抗值不大。因此相位角差的大小主要決定于發電機的輸出功率。
因此,現在的運行操作規程里一般都會規定,廠用電的切換操作要在機組輸出功率為30%左右時進行,也有見過其它相近的數據。
第一,早期,火電廠存在利用外部電網的線路直接連接啟備變的情況。如下圖所示。
這樣啟備變和高廠變之間就有很遠的電氣距離,也就是存在較大的阻抗。在這種情況下,不用太大的電流,就會出現較大的相角差。
第二,有的變壓器是高阻抗變壓器,比較小的負荷就可能產生較大的相角差。
第三,還有一種觀點,考慮機組負荷較低時,需要頻繁啟動大型設備,廠用母線電壓不穩定以及機組運行可能不穩定等因素,因此機組負荷過低時,不宜切換廠用電。而對應穩定狀態的負荷水平,一般也可以認為是30%左右的額定負荷。
所以一般發電廠運行規程規定,機組啟動或者停運,大約在機組30%負荷時,切換廠用電。
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