发电厂启动备用变压器投入技术研究及应用

摘要

面对全球能源安全、生态环境恶化、气候变化问题所带来的巨大压力，节约能源越来越受到重视。电厂为保证厂用电供电的连续性与稳定性，需要配置启动备用变压器，以便当厂用电失去工作电源后还可以正常供电。过去为了提高厂用电供电可靠性，启动备用变压器都采取热备用的运行方式，但这种方式会带来大量的空载损耗。为此，本文为降低电厂启动备用变压器空载损耗，研究将启动备用变压器由热备用方式变为冷备用方式投入的可行性。 首先介绍了变压器的用途、分类和工作原理，通过对厂用电的介绍引出电厂启动备用变压器，分析了变压器的不正常工作状态并对变压器保护配置进行了说明。然后对变压器冷备用方式投入带来的励磁涌流问题进行了分析说明，采用临河热电厂参数的RTDS试验，通过不同合闸角时励磁涌流大小的分析确定了最佳合闸角，通过高低压侧不同合闸次序的仿真确定了高低压侧最佳合闸顺序。之后又对变压器冷备用方式投入以及电动机自启动所关心的厂用电母线电压维持问题进行了仿真验证，对快切装置的切换功能进行了仿真验证。分别从变压器冷备用方式投入带来影响最大的两个方面：励磁涌流对变压器纵差保护的影响以及母线电压维持情况进行分析验证。通过临河热电厂实际数据搭建的RTDS模型仿真验证了临河热电厂启动备用变压器采用冷备用方式投入的可行性。 之后在仿真验证的基础上，结合临河热电厂实际情况进行了改造方案设计。为保证此次改造顺利进行和机组的安全运行，还进行了辅助试验设计。最后对改造的经济效益进行了测算，按照临河热电厂启动备用变压器典型年损耗情况计算，经过冷备用改造后能够每年节约 20 万元左右的电费，改造可以一年半左右收回成本。此外，启动备用变压器进行冷备用方式投入改造后能有效地增加使用寿命，间接降低生产成本。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究现状

1.3 本课题的主要研究内容

第2章 发电厂启动备用变压器

2.1 变压器基本理论

2.1.1 变压器的用途

2.1.2 变压器的分类

2.1.3 变压器的工作原理

2.2 发电厂厂用电及启动备用变压器

2.2.1 发电厂厂用电

2.2.2 启动备用变压器

2.3 变压器的保护

2.3.1 电力变压器的异常工作状态

2.3.2 电力变压器保护配置

2.4 本章小结

第3章 变压器纵差保护和励磁涌流

3.1 引言

3.2 变压器的纵联差动保护

3.2.1 变压器纵差保护的基本原理

3.2.2 纵联差动保护的不平衡电流

3.2.3 减小不平衡电流的主要措施

3.3 变压器的励磁涌流

3.3.1 励磁涌流产生的原因及影响

3.3.2 防止励磁涌流引起变压器纵差保护误动的方法

3.4 启动备用变压器合闸励磁涌流仿真分析

3.4.1 RTDS模型

3.4.2 启动备用变压器合闸角对励磁涌流的影响

3.4.3 启动备用变压器高压侧非全相合闸对励磁涌流的影响

3.4.4 启动备用变压器合闸次序对励磁涌流的影响

3.5 本章小结

第4章 启动备用变压器冷备用投入研究

4.1 引言

4.2 电机自启动

4.3 母线失电电压维持仿真研究

4.4 启动备用变压器冷备用快切装置仿真验证

4.4.1 CSC-821厂用电快切装置

4.4.2 CSC-821厂用电快切装置的切换模式

4.4.3 冷备串联快速切换试验

4.5 本章小结

第5章 临河热电厂启动备用变压器冷备用投入改造

5.1 临河热电厂情况

5.2 改造方案

5.3 启动备用变压器冷备用投入改造经济效益评估

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢