为什么要规定在30%负荷时进行厂用电切换？

基本原理

火电厂厂用电，一般接有工作电源和备用电源，机组正常运行时，厂用电由工作电源带（高厂变）。机组停运或者机组刚刚启动，厂用电由备用电源带（启备变）。厂用电一次接线示意图如下：

厂用电正常切换，为了提高厂用电切换的可靠性，一般采用并联切换，工作电源和备用电源短时并列运行。

工作电源和备用电源之间并列，需要满足一定条件，相序一致，相位、电压、频率偏差在一定范围内。为保证切换可靠，一般采用快切装置进行厂用电切换。

一个案例

某次操作，失败。检查发现快切装置切换相角差整定值为13度，而实际工作电源和备用电源的相角差为14度，因此操作失败。 

根据上面的厂用电一次系统图可知，备用电源和工作电源之间一定存在相角差δ，如下图所示：

其中：

I-发电机电流

U ₁ -发电机出口电压（工作电源电压）

U ₂ -启备变输出电压（备用电源电压）

δ-工作电压与备用电源电压相角差

R-系统线路和主变等效电阻

X-系统线路和主变等效电抗

 

相角差与发电机输出电流和系统阻抗有关，负荷越大，电流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°，不满足并列条件，就会出现切换厂用电不成功的情况。

现在的发电厂，启备变一般连接在升压站高压母线上。启备变低压侧和高厂变低压侧的电气距离很近，等效的阻抗值不大。因此相位角差的大小主要决定于发电机的输出功率。

因此，现在的运行操作规程里一般都会规定，厂用电的切换操作要在机组输出功率为30%左右时进行，也有见过其它相近的数据。

另外三点

第一，早期，火电厂存在利用外部电网的线路直接连接启备变的情况。如下图所示。

这样启备变和高厂变之间就有很远的电气距离，也就是存在较大的阻抗。在这种情况下，不用太大的电流，就会出现较大的相角差。

第二，有的变压器是高阻抗变压器，比较小的负荷就可能产生较大的相角差。

第三，还有一种观点，考虑机组负荷较低时，需要频繁启动大型设备，厂用母线电压不稳定以及机组运行可能不稳定等因素，因此机组负荷过低时，不宜切换厂用电。而对应稳定状态的负荷水平，一般也可以认为是30%左右的额定负荷。

所以一般发电厂运行规程规定，机组启动或者停运，大约在机组30%负荷时，切换厂用电。

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