為什么要規(guī)定在30%負(fù)荷時進行廠用電切換？

基本原理

火電廠用電，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：

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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(lián)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(nèi)。為保證切換可靠，一般采用快切裝置進行廠用電切換。

一個案例

某次操作，失敗。檢查發(fā)現(xiàn)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(jù)上面的廠用電一次系統(tǒng)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(fā)電機電流

U1-發(fā)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(tǒng)線路和主變等效電阻

X-系統(tǒng)線路和主變等效電抗

相角差與發(fā)電機輸出電流和系統(tǒng)阻抗有關(guān)，負(fù)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(xiàn)切換廠用電不成功的情況。

現(xiàn)在的發(fā)電廠，啟備變一般連接在升壓站高壓母線上。啟備變低壓側(cè)和高廠變低壓側(cè)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(fā)電機的輸出功率。

因此，現(xiàn)在的運行操作規(guī)程里一般都會規(guī)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(shù)據(jù)。

另外三點

第一，早期，火電廠存在利用外部電網(wǎng)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(xiàn)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(fù)荷就可能產(chǎn)生較大的相角差。

第三，還有一種觀點，考慮機組負(fù)荷較低時，需要頻繁啟動大型設(shè)備，廠用母線電壓不穩(wěn)定以及機組運行可能不穩(wěn)定等因素，因此機組負(fù)荷過低時，不宜切換廠用電。而對應(yīng)穩(wěn)定狀態(tài)的負(fù)荷水平，一般也可以認(rèn)為是30%左右的額定負(fù)荷。

所以一般發(fā)電廠運行規(guī)程規(guī)定，機組啟動或者停運，大約在機組30%負(fù)荷時，切換廠用電。