浅析改变备自投方式减少备用电源空载损耗的方法

徐云涛

摘 要：本文从电力系统节能发展的趋势出发，利用微控技术、数字信号处理技术和通信技术，应用一套能自动识别系统运行方式的备自投装置对胜利发电厂厂用电备用电源进行改造以期减少备用电源空载损耗。结合胜利发电厂01高备变为110kV外线带02起备变为220kV母线带的实际情况，对设想的备用电源系统一次接线，以及备用电源启动时的逻辑和动作过程进行了分析。同时对自动识别系统运行方式的备自投装置应用到胜利发电厂备用电源中进行了初步的推导。

关键词：厂用电备用电源；空载损耗；备自投；运行方式；改进型傅立叶算法；需量电费

中图分类号： TM762 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）18-189-2

0 引言

电力能源是支撑整个社会运行最重要基础体系之一。随着高速发展，我国经济和社会生活对电力需求不断增长，但电网系统运作已经不能满足电力需求，此时，节能降耗已成为企业发展的必然趋势。作为发电厂，如何节能，减少厂用电的损耗已成为电厂工作重心之一。另一方面，随着DSP技术、通信技术、GPS技术及CPLD/FPGA技术等的快速发展，实现功能更加强大、相应速度更快、可靠性更高的备自投装置提供了很多便利条件[1]。

1 厂用电备用电源的改造设想

备用电源自动投入装置是指电力系统主供电源因上一级电源故障或其他原因被断开后，能迅速将备用电源或其他正常工作的电源按照设定的方式自动投入工作，从而使被原主电源断开的用户能迅速恢复供电的一种安全自动装置，它是保证电力系统持续可靠供电的重要措施，是保证发电厂安全可靠运行的重要条件[2]。按目前胜利发电厂备用电源的运行方式，02启备变带Ⅱ期备用电源，01高备变带一期备用电源，改造后，在Ⅰ期厂用电6kV母线处将6100A开关、61A-1叉子位置调换，6120B、61B-1，6200A、62A-2，6220B、62B-2同样调换，在Ⅱ期02启备变低压侧备用段加Y-△转换器和断路器，从Ⅱ期备用段引电缆至Ⅰ期6kV厂用段叉子下口，让02启备变作为Ⅰ期厂用电备用电源（对应示意图1），01高备变高压侧开关01 开关断开满足备自投条件时合入。当Ⅰ期故障时，备用电源自投装置启动02启备变给Ⅰ期厂用电做备用电源，Ⅱ期原备用电源投入方式不变（对应示意图2）。

2 备自投的运行方式和逻辑

以Ⅰ期#1机失压为例说明其工作原理。当#1机电源因故障或其他原因失压，满足备自投条件时，6002A、6002B及 Q101A、Q121B自动投入，且只允许动作一次。为了满足这一要求，设计了备自投充电过程，只有在充电完成后才允许备自投，充电时间设置为15s。备自投的运行方式为：

①充电条件：#1机6kV、#2机6KV母线均三相有压，Q101A、Q201A、Q121B、Q221B在分位，02启备变低压侧三相有压，01开关进线侧三相有压。15s后完成充电。

②放电条件：备自投装置闭锁，开關位置不正确，控制字未投入，Q101A、Q201A、

Q121B、Q221B在合位，Uo1、Uo2无压。

③动作过程：分别对应于#1机失压和#2机失压，对应备自投有两种运行方式。

以#1机电源因故障或其他原因失压为例说明：#1机失压时，系统正常运行方式为 #1机厂用电接#1厂高变，#2机厂用电接#2厂高变，且已完成充电，此时备自投条件为：#1厂高变无压，#2厂高变有压，Ⅱ期设备运行正常，02启备变有压，Q101A、Q201A、Q121B、Q221B在分位、6002A、6002B在分位，#1机厂用电无电流投入时，确认6101A、

6121B已跳开后合6002A、6002B，确认6002A、6002B已合入再合Q101A、Q121B。若系统#2机电源因故障或其他原因失压，此时备自投条件与#1机基本一致。

若#1机、#2机、#3机同时因故障或其他原因失压，此时备自投运行方式为：断开Q101A、Q201A、Q121B、Q221B开关，确认Q101A、Q201A、Q121B、Q221B开关断开，高备变01开关投入，6100A、6120B、6200A、6220B合入，02启备变带#3机厂用电。

3 01高备变损耗的计算

每台变压器都存在有功功率的空载损失和短路损失，及无功功率的空载消耗和额定负载消耗。变压器的有功功率损耗是由空载损耗和负载损耗两部分组成的，空载损耗是一个常数，它不随变压器负载的变化而变化。

式中，Pt——变压器额定空载有功损耗即变压器铁耗； Qt——变压器额定励磁功率；I0%——变压器空载电流；Pf——变压器额定负载有功损耗即变压器铜损；Ud%——变压器阻抗电压；Se——变压器额定容量；K——无功经济当量，按一般可取k=0.1kW/kvar。

空载损耗Pt是只与变压器铁芯相关常数，它不随变压器负载变化而变化。而负载损耗Pf则为变压器绕组中铜线圈电流损耗，P=I2R故Pf与负载电流平方成正比。I0%、Ud%为变压器一个固定参数，它们由变压器铭牌或变压器技术参数说明书提供，故变压器损耗主要受负荷变化影响铜耗决定。

根据电厂平均每年检修天数计算，01高备变空载时间24*285=6840h，01高备变的容量为31.5MW，其空载损耗为32.3kW，全年损耗为32.3*6840=220932kW。

4 可行性分析

本文是对胜利发电厂备用电源改造的一种设想，从安全角度分析，02起备变做一期厂用电的一级备用电源，01高备变作为一期厂用电的二级备用电源，将在很大程度上提高备用电源的可靠性；从经济角度分析，01高备变为110KV外线带，做备用电源时须交纳基本电价与需量电费（按国电标准为每度电15元/月），而02起备变为220kV母线带，做备用电源时，不考虑容量电费问题，所以本改造设想具有一定的经济效益。

5 结论

本文设计的微机备自投装置应用现在电网设计中的安全自动装置数字化、智能化、网络化的新设备，按现在胜利发电厂情况进行了改造初步设想，以期达到安全节能的效果。