1、电厂启备变环境保护节能技术改造方案一、 启备变环境保护节能的意义和经济效益1) 启备变节能运行的意义伴随我国国民经济的迅速发展，能源需求与能源消耗日益增长，作为能源动力的发电厂进行节能减排，其意义十分重大。建设节省环境保护型示范电厂，已经成为各大发电集团贯彻国家建设资源节省型、环境友好型社会的详细体现，是建设具有国际竞争力大企业集团的战略举措。伴随发电企业与电网企业的分离，以及电力市场改革的不停推进，各发电企业发电厂开始自负盈亏。对于火电发电企业运行经济性，通过两大经济指标来反应：发电原则煤耗和厂用电率。在完毕发电任务的同步，尽量减少发电原则煤耗、减少厂用电率，就可以提高发电厂的生产效率，实现2、企业效益最大化的目的。众所周知，发电厂启备变一直采用热备用的运行状态，存在空载损耗。以北方联合电力有限责任企业记录了下属发电厂的启备变运行为例，启备变容量为30MW70MW不等，若这些启备变所有改用冷备用，每年可节省空载损耗的电费约为2600万元。国内有关记录表明，300MW-600MW机组设计厂用电率约为68%，200MW及如下机组一般在78%，破旧机组厂用电率一般高于89%。2023年末我国装机容量已到达5亿kW，其中水电机组1亿kW，火电机组4亿kW，火电机组中300MW以上机组占42%，300MW如下机组为58%，平均厂用电率为7.7%。若按照“十一五”规划纲要（草案）规定能源消耗减少3、20%（7.7%20%=1.54%），则相称于新增6200MW装机容量，节省原则煤1300万吨，节省240亿元投资，对应地减少了土地占用及对应的煤、电消耗，也对应地减少水资源和对应的材料、机电设备等。发电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置的工业电，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。过去有一种认识，认为启备变波及厂用电安全运行，必须采用热备运行才能有较高的可靠性；认为空载损耗较小，可忽视不计；启备变改为冷备用，虽然减少了损耗，但增长了运行风险。然而伴随技术的不停进步，自动化设备产品的可靠性越来越高，启4、备变由热备用改为冷备用成为了也许。为此，目前我们有必要按照电厂的实际运行状况，通过度析计算和有关的RTDS试验的研究的验证，进行发电厂启备变热备用改冷备用的工程实行，建设节省环境保护型电厂。2) 启备变冷备用的经济效益分析发电厂启备变一直采用热备用的运行状态，存在空载损耗（实测损耗远不小于变压器铭牌空载损耗），据前期工程实行中，以北方联合电力有限责任企业下属发电厂24台启备变为研究对象，若所有改用冷备用，每年可节省空载损耗的电费约为2600万元；此外多数发电厂启备变使用的是电网购置的工业电，电价高于厂内自用电；因此冷备技术对于节能减排、减少厂用电率意义重大，符合时代时尚。启备变的空载电流实测及5、空载损耗估算。以我企业实行工程中的某电厂为例，在电厂#1启备变冷备用投运前，实测了热备用状况下的空载电流。实测高压侧二次电流为3mA，CT变比为600A/5A（由于高压侧电压太高，又在运行中难于将变压器的套管CT更换为计量专用CT，由于套管CT变比是基于负荷电流、短路电流设计的，用于保护，而非计量专用，故在空载时的计量精度很低，本次实测，只是在CT二次串了一块高精度电流表FLUKE187），折算高压侧一次电流为0.36A，实测高压侧电压为232kV，因此，功率：P1 =1.7322320.36 cos = 144.7kW0.8175 = 118.29kW。( 注：由启备变的铭牌参数可计算出空载6、运行时的功率因数cos = P0/(0.1%Sn) 32.7kW/(0.1%*40MVA) = 0.8175 )实际上，由于CT精度太低，实际损耗要比本次实测数还要大。根据型式试验、及数年电科院的实测，一般空载损耗为变压器额定容量的0.31.0%，若按0.5%考虑，40000kVA的变压器损耗至少为200kW。以某电厂的启备变（55MW）为例，假如启备变改为冷备用，按启备变空载损耗占额定容量的0.5%估算，每年可节省电量约55MW0.5%24h300天(冷备)/年 = 198万kWh/年。假设按工业电价0.6055元/kWh计算，一年可节省费用198万kWh*0.6055元/kWh = 1207、万元。3) 采用冷备方式后平常运行管理的变化启备变改为冷备用运行方式后，在运行管理上，应做如下规定：a) 定期启动潜油泵，防止变压器油中微水结冰，防止变压器出现事故。提议冬季定期启动周期缩短。春夏秋季可每月一次；冬季可每半个月一次。b) 按运行规程规定，定期做变压器油微水及色谱分析。二、 启备变环境保护节能技术改造方案启备变冷备用的实行离不开厂用电快切装置和变压器保护装置的互相配合，其中还波及到启备变高下压侧断路器合闸方式，以及合闸过程的励磁涌流等一系列问题。假如厂用电快切装置和变压器保护装置配合不好，有也许在关键时刻出现不能对的地实现电压切换的问题，由此引起的厂用电母线失压将带来非常严重的后8、果。因此，启备变冷备用在应用之前一定要有充足的成功和可靠的试验成果作为根据。通过动模试验研究（包括物理动模和RTDS数字动模），模拟启备变在多种工况下（包括事故状态）的切换试验，确认启备变冷备用运行的可行性。本项目的总体方案是：a) 通过动模试验研究（包括物理动模和RTDS数字动模），获得充足而可信的试验数据，作为现场进行工程改造的重要根据；b) 采用快切装置和变压器保护装置（差动保护包括励磁涌流闭锁功能）的配合实现启备变冷备运行切换。智能切换装置，采用合理可靠的高压侧、低压侧合闸时序进行切，使切换装置支持热备与冷备两种模式，使用时两种模式可选其中一种。1) 启备变热备改冷备RTDS数字仿真试9、验为保证快切冷备技术对贵电厂厂用电系统的合用性，需要对厂用电系统进行建模，进行RTDS试验验证（有关试验内容请参看海勃湾电厂的动模试验汇报），通过RTDS数字仿真的措施，定量的分析启备变冷备用的运行工况，并通过现场试验，验证了启备变冷备用的可行性与可靠性，保证启备变冷备用项目的顺利实行。启备变由热备用改为冷备用后，启备变的高、低压侧断路器合闸方式发生了变化。由本来只需合低压侧断路器变为高、低压侧断路器都需要进行合闸。在热备用状态下，起备变在稳态下运行，快切动作只需合其低压侧断路器。起备变改为冷备用后，快切动作时需要合其高、低压侧断路器。在起备变刚合上高压侧时，随之产生激磁涌流等一列问题。因激磁10、涌流最大幅值一般可以到达额定电流的68倍，且具有大量的高次谐波，故需要从下面几种方面研究起备变由热备用改冷备用的可行性。1) 启备变空投状况下，励磁涌流对继电保护装置的影响；2) 启备变带不一样负载状况下，励磁涌流对继电保护装置的影响；3) 研究在不一样负载下母线电压维持时间。4) 测试厂用电快切装置在多种方式下的切换功能。5) 启备变高、低压侧断路器合闸次序，对快切和启备变差动保护的影响；包括同步合闸，高、低压侧不一样合闸时间。2) 启备变热备改冷备保护现场改造配置方案6kV厂用电每段母线配置1台厂用电智能快切装置，对应1台发电机组屏一面，安装于其控制室。厂用电智能快切装置配置组屏方案如下：11、发电厂启备变热备改冷备保护组屏方案（单台机组）序号名称规格型号单位数量生产厂家1#发电机组快切保护柜(每面含)面1北京四方厂用电智能快切装置CSC-821台2北京四方打印机LQ-300K台1北京四方柜体面1北京四方订购快切装置还需提供的参数：额定交流电流值：1A或5A；直流电压：220V或110V，用于开入信号采集；对时方式：GPS 脉冲对时或485 接口-B码对时；三、 现场工程实行1) 每台厂用电智能快切装置装置需要连接的电缆a） 交流量母线三相电压、工作分支电压、备用分支电压1、备用分支电压2、工作分支电流、备用分支电流b） 开出量跳工作分支开关、合工作分支开关、跳备用分支高压侧开关、合12、备用分支高压侧开关、跳备用分支低压侧开关、合备用分支低压侧开关；低压减载段出口、低压减载段出口、启动后加速出口；装置动作、告警信号；c） 开入量工作分支开关位置、备用分支高压侧开关位置、备用分支低压侧开关位置、保护起动切换；闭锁远方操作、检修状态压板、信号复归、母线PT开关位置、手动启动切换、冷备用方式、保护闭锁切换、总闭锁；d） 其他装置电源、通讯线等；2) 厂用电智能快切装置通讯组网CSC-821厂用电智能快切装置提供的通讯方式：a） 电 RS485 端口：屏蔽双绞线接口，支持Modbus RTU 规约；b） 电以太网端口：RJ45接口，支持IEC60870-5-103 规约可以通过通讯方13、式将CSC-821厂用电智能快切装置连接至ECS系统，上传信息。四、 CSC821厂用电智能快切装置简介1) 装置特点：a) 采用通用的网络化硬件平台，装置资源可灵活扩展，软件基于IEC61131-3原则，组态灵活以便，可满足不一样顾客的需求；b) 关键CPU采用Freescale企业集成通讯处理器的PowerPC嵌入式双内核处理器、基于实时嵌入式操作系统，具有低功耗、寿命长、可靠性高，适合严酷工作环境等长处；c) 独特的频率和相角差测量措施，具有响应速度快、抗干扰能力强、精度高的特点，保证迅速切换的成功率；d) 采用改善的高精度恒定越前时间算法计算导前角，保证同期切换时母线电压与备用电源电压14、第一次满足相角条件时合上备用电源；e) 支持备用分支变压器冷备用；f) 灵活的切换方式组合，可根据顾客需求自定义不一样的切换方式；g) 功能设置齐备、装置提供两段式低压减载功能，保证在母线电压低时，跳开不重要的负荷；h) 完善的自检功能，对于所有的输入输出通道均实时自诊断；i) 大容量的录波功能，真实记录多种切换方式下，工作/备用分支电压、母线电压、工作/备用分支电流等模拟量变化的全过程，为事故分析提供第一手资料；j) 装置提供工业以太网接口、RS485接口以及丰富的信号输出接点，实现迅速及可靠的远方操作，以便接入DCS系统和电气监控系统；2) 厂用电源切换功能简介在实行启备变热备用运行和冷备15、用运行时，厂用电迅速切换装置需要具有多种切换功能，如下图所示。图1 厂用电迅速切换装置切换功能图1) 厂用电源切换功能简介a) 手动起动的正常切换正常切换是双向的，可以由工作分支切向备用分支，也可以由备用分支切向工作分支。正常切换有如下几种方式：1. 正常并联切换正常并联切换可以保证工作母线的持续供电。并联分为并联半自动和并联自动两种。顾客可以在控制字中整定并联切换的实现方式。1) 热备时：n 并联半自动：装置自动合上备用（工作）分支，延时等待操作人员手动跳动工作（备用）分支。假如超时(并联半自动跳闸延时)而未跳开，装置启动去耦合功能。n 并联自动：装置自动合上备用（工作）分支，成功后经可整定16、的延时后再跳动工作（备用）分支。假如超时(并联自动跳闸延时)而未跳开，装置启动去耦合功能。2) 冷备时：n 并联半自动： 工作至备用时，若高压侧开关不在合位，装置自动合备用变高压侧开关，假如高压侧已在合位不发合令，在确认高压侧开关合上后来，合备用变低压侧开关，在确认低压侧开关合上后来，延时等待操作人员手动跳动工作分支。假如超时(并联半自动跳闸延时)而未跳开，装置启动去耦合功能。 备用至工作时，装置自动合上工作分支开关，延时等待操作人员手动跳开备用变低压侧开关。假如超时(并联半自动跳闸延时)而未跳开低压侧开关，装置启动去耦合功能。n 并联自动： 工作至备用时，若高压侧开关不在合位，装置自动合备用17、变高压侧开关，在确认高压侧开关合上后来，延时10秒合备用变低压侧开关，合备用变低压侧开关，在确认低压侧开关合上后来，经可整定的延时后跳动工作分支。假如超时(并联自动跳闸延时)未跳开，装置启动去耦合功能。若在合低压侧前，高压侧已在合位则不发合令，不经延时直接合低压侧开关。 备用至工作时，装置自动合上工作分支开关，工作开关合上后，经可整定的延时后再跳开备用变低压侧开关。假如超时(并联自动跳闸延时)未跳开，装置启动去耦合功能2. 正常同步切换正常同步切换可有三种切换条件，迅速、同期、残压。1) 热备时：手动起动，先发跳工作（备用）分支命令，通过同步切换合闸延时定值后，在切换条件满足时，发合备用（工作18、）分支命令。2) 冷备时： 工作至备用时，手动起动，先发跳工作分支命令，若高压侧开关不在合位，装置合备用变高压侧开关，经延时T和同步切换合闸延时定值的最大值后判断切换条件，在切换条件满足时，发合备用变低压侧开关命令。T的目的是使低压侧不先于高压侧合闸。T=高压侧开关合闸时间-低压侧合闸时间。假如发跳工作令时，高压侧已在合位，则直接在经同步切换合闸延时后判切换条件合低压侧。 备用至工作时，手动起动，先发跳备用变低压侧开关命令，经延时同步切换合闸延时定值后判断切换条件，在切换条件满足时，发合工作分支命令。3. 正常串联切换1) 热备时：手动起动，先发跳工作（备用）分支命令，确认工作（备用）分支跳开19、后，在切换条件满足时，发合备用（工作）分支命令。2) 冷备时： 工作至备用时，手动起动，先发跳工作分支命令，若高压侧开关不在合位，装置合备用变高压侧开关，时间t开始计时，工作分支分开后，开始判断t与否不小于T，假如tT则开始判断切换条件，在切换条件满足时，发合备用变低压侧开关命令。延时T的目的是使低压侧不先于高压侧合闸。T=高压侧开关合闸时间-低压侧合闸时间。假如发跳工作令时，高压侧已在合位，则直接判切换条件合低压侧。 备用至工作时，手动起动，先发跳备用变低压侧开关命令，确认备用变低压侧开关分开后来，判断切换条件，在切换条件满足时，发合工作分支命令。b) 保护起动的事故切换方式事故切换是单向的20、，只能由工作分支切向备用分支。事故切换有两种方式：1. 串联切换1) 热备时：起动后，跳工作分支，确认跳开后，经迅速切换、同期切换或残压切换后合上备用分支。2) 冷备时：起动后，先发跳工作分支命令，若高压侧开关不在合位，装置合备用变高压侧开关，时间t开始计时，工作分支分开后，开始判断t与否不小于T，假如tT则开始判断切换条件，在切换条件满足时，发合备用变低压侧开关命令。延时T的目的是使低压侧不先于高压侧合闸。T=高压侧开关合闸时间-低压侧合闸时间。假如发跳工作令时，高压侧已在合位，则直接判切换条件合低压侧。2. 同步切换1) 热备时：起动后，跳工作分支，且经可整定的延时后（不判断工作分支与否已21、经跳开），经迅速切换、同期切换或残压切换后合上备用分支。2) 冷备时：起动后，先发跳工作分支命令，若高压侧开关不在合位，装置合备用变高压侧开关，经延时T和同步切换合闸延时定值的最大值后判断切换条件，在切换条件满足时，发合备用变低压侧开关命令。延时T的目的是使低压侧不先于高压侧合闸。T=高压侧开关合闸时间-低压侧合闸时间。假如发跳工作令时，高压侧已在合位，则直接在经同步切换合闸延时后判切换条件合低压侧。c) 低电压或者工作开关偷跳起动的非正常切换方式1. 低电压起动切换方式为串联或同步，装置经迅速切换、同期切换或残压切换后合上备用分支。热备或冷备时的切换过程与保护切换相似。2. 工作开关偷跳起动切换方式为串联。只能由工作切向备用。装置经迅速切换、同期切换或残压切换后合上备用分支。1) 热备时：起动后，判断切换条件，条件满足时合备用变的开关。2) 冷备时:起动后，首先合备用变的高压侧开关，在延时T后，判断切换条件，切换条件满足时，合备用变的低压侧开关。起动后，假如高压侧在合位，则直接判切换条件合备用低压侧。