快切裝置在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

劉立國

【摘要】快切裝置是供電系統(tǒng)中的重要裝置，對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的工作至關(guān)重要。提高電源切換的成功率是供電系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。本文首先介紹了供電系統(tǒng)中常見的幾種電源切換方式，提出了快切方式的優(yōu)越性，并介紹了快切裝置的工作原理，得出了將快切裝置運(yùn)用于供電系統(tǒng)中可以更好地保證系統(tǒng)正常運(yùn)行這一結(jié)論。

【關(guān)鍵詞】快切裝置；供電系統(tǒng)；殘壓；電源

一、供電系統(tǒng)中電源切換方式比較

供電系統(tǒng)的電源切換是一個(gè)復(fù)雜多變的機(jī)電過程，尤其是在發(fā)生事故和故障進(jìn)行電源切換時(shí)，電壓、電流、頻差和相角都會(huì)在短時(shí)間內(nèi)不斷變化，萬一沒有正確進(jìn)行切換，將可能造成系統(tǒng)的損壞。目前供電系統(tǒng)中常見的幾種切換方式如下：

（1）手動(dòng)切換。手動(dòng)切換是傳統(tǒng)的電源切換模式，目前正常倒電源系統(tǒng)都運(yùn)用這種方式，它將供電系統(tǒng)中的兩個(gè)電源一起并列，先閉合母線上的工作電源的開關(guān)，再關(guān)掉備用電源的開關(guān)，最后將總降母聯(lián)開關(guān)分閘。但是因?yàn)閷蓚€(gè)電源并列，會(huì)增加故障發(fā)生的可能性，一旦發(fā)生故障，事故范圍將會(huì)擴(kuò)大。所以這種手動(dòng)切換方式風(fēng)險(xiǎn)性很大，而且手動(dòng)操作過程復(fù)雜。從開始切換到結(jié)束切換這個(gè)時(shí)間收到開關(guān)、切換裝置的限制，由于母線的斷電時(shí)間很長，電機(jī)成組自啟動(dòng)的電流會(huì)在合上備用電源之后增大，造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，可能發(fā)生故障。手動(dòng)切換因?yàn)椴僮鞑徽_而帶來的問題與很多因素有關(guān)，并且有時(shí)問題是逐漸變化的。

（2）備自投切換。備自投切換方式遵循先斷后合的原則，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生失壓后不立即切斷工作電源，在工作電源開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉后，如果備用電源的電壓處于正常水平，就進(jìn)行合閘并切斷備用電源。這種切換方式工作時(shí)間一般都大于五百微秒，時(shí)間長，可能會(huì)造成低壓接觸器失磁脫離，對(duì)設(shè)備和整個(gè)系統(tǒng)的沖擊性大。并且它要用到多項(xiàng)電氣元件，其中的任何一個(gè)元件出現(xiàn)問題，都會(huì)影響整個(gè)過程，所以不容易實(shí)現(xiàn)成功切換。在備自投切換裝置中，一般選用油開關(guān)，采用工作電源開關(guān)輔助接點(diǎn)直接帶動(dòng)備用電源。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的容量大，電壓在失電后緩慢衰減，這個(gè)時(shí)候缺乏同期鑒定，啟動(dòng)備用電源會(huì)導(dǎo)致高倍變，同時(shí)嚴(yán)重?fù)p壞電動(dòng)機(jī)。

（3）快切方式?？焖偾袚Q方式依據(jù)同時(shí)切斷的原則，當(dāng)母線電源斷開后，同時(shí)向斷路器發(fā)出指令，進(jìn)行分閘和合閘動(dòng)作，斷路器的合閘分閘時(shí)間之差就是整個(gè)系統(tǒng)中實(shí)際隔離時(shí)間，這個(gè)時(shí)間一般小于十五微秒，在這極短的切換時(shí)間里，低壓接觸器能穩(wěn)定工作，不受影響。整個(gè)切換過程簡單靈活，安全可靠。這種方式一般適用于正常電源系統(tǒng)和事故狀態(tài)下的供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)容量會(huì)隨著發(fā)電機(jī)組的容量增大而增大，而它的機(jī)電常數(shù)也會(huì)大大增加，遠(yuǎn)大于中小容量的電動(dòng)機(jī)。因而在工作電源突然切斷以后，正處于正常工作狀態(tài)的母線電動(dòng)群組上具有大量磁能和動(dòng)能，在母線上就會(huì)形成衰減很慢的殘壓。殘壓和電源上的電壓形成的相角會(huì)慢慢增大，直到達(dá)到180度時(shí)，備用電源的投入就產(chǎn)生巨大的沖擊電流。這種大的沖擊電流對(duì)電動(dòng)機(jī)和備用變壓器都會(huì)帶來很嚴(yán)重的后果。因此只有采用快切裝置才能解決這個(gè)問題。

二、快切裝置切換方式和工作原理

快切裝置是電源快速切換裝置的簡稱，采用大規(guī)模集成電路的電腦芯板，在許多供電系統(tǒng)和一些工業(yè)、企業(yè)等場(chǎng)合經(jīng)常見到。因?yàn)樵谶@些用電系統(tǒng)中電壓高、負(fù)荷大，需要運(yùn)用到高效率的電源切換裝置，以保證供電正常，避免出現(xiàn)設(shè)備沖擊受損等情況?？烨醒b置有事故快速切換、正常手動(dòng)切換和異常情況切換功能，既能保障在正常運(yùn)作情況下的供電，同時(shí)也能夠在發(fā)生工作斷路器誤跳等非正常情況下的供電?？烨醒b置主要有快速切換、同期捕捉切換和殘壓切換三種方式。

１．快速切換方式。在下面這個(gè)電源接線系統(tǒng)圖中，由工作電源供電來保障母線的順利工作，在工作電源不能正常供電時(shí)，1、2開關(guān)關(guān)閉，電動(dòng)機(jī)惰走，各個(gè)電動(dòng)機(jī)組合形成殘壓供母線運(yùn)行。隨著殘壓的頻率和幅度值不斷減小，接近于臨界電壓時(shí)發(fā)生突變。此時(shí)采用快速切換方式，能夠保護(hù)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)具有較高的成功率。

２．同期捕捉切換方式。在母線電壓沒有出現(xiàn)大幅度減小之前，先要跟蹤殘壓頻差的變化，對(duì)母線相位發(fā)生的變化進(jìn)行計(jì)算分析，依據(jù)合閘所耗時(shí)長，把握好什么時(shí)候進(jìn)行合閘，以保證備用電源的電壓和母線的電壓二者的相位差大約為零，這種同期捕捉的切換方式可以使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不會(huì)發(fā)生大的下降，使備用電源和母線的沖擊較小。

３．殘壓切換方式。當(dāng)殘壓衰減到20%～40%Ue時(shí)，根據(jù)同期捕捉階段所跟蹤的相角變化的頻速和合閘的時(shí)間，可以得到一個(gè)相差整定值。當(dāng)相差達(dá)到這個(gè)整定值時(shí)，可以進(jìn)行合閘。但是在頻差超出整定范圍時(shí)，不能進(jìn)行合閘，需要采用殘壓切換方式。殘壓切換可以保護(hù)電動(dòng)機(jī)，但因?yàn)樵诖诉^程中需要停電較長的時(shí)間，會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)。

從以上三種切換方式的原理上分析，電源切換是以最大限度減小切換過程中發(fā)生的沖擊電流，而快速切換能夠達(dá)到最好的控制效果，所以在供電系統(tǒng)中采用快速切換方式是最有效的，既能夠滿足正常供電需要，也能夠在發(fā)生故障的情況下很好的控制系統(tǒng)的運(yùn)行。切換裝置中，以上三種切換模式是一起啟動(dòng)運(yùn)行的。

三、快切裝置在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

（1）應(yīng)用所需條件。在供電系統(tǒng)中使用快速切換，需要具備幾個(gè)才能保證切換成功。首先供電系統(tǒng)中必須含有獨(dú)立的工作電源和備用電源。在系統(tǒng)正常工作的時(shí)候，這兩個(gè)獨(dú)立的供電電源可以有一定的電壓相角差，但是要控制想較差的范圍小于20度。然后還需要在供電系統(tǒng)中配備一個(gè)快速斷路器。供電系統(tǒng)的電源切換不能使用合分閘時(shí)間長的少油式斷路器，目前市場(chǎng)上一般都是使用合分閘時(shí)間控制在80微秒以下的真空斷路器。最后還需要在供電系統(tǒng)中配備一個(gè)快速動(dòng)作保護(hù)繼電器，例如微機(jī)保護(hù)繼電器就被廣泛的使用。（2）快切裝置應(yīng)用于供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。切裝置的雙向?qū)ΨQ設(shè)計(jì)，既能實(shí)現(xiàn)從工作電源到備用電源的切換，又能夠?qū)崿F(xiàn)從備用電源到工作電源的切換，這樣使得整個(gè)供電系統(tǒng)更加靈活。并且雙位信號(hào)可以保證信號(hào)有效輸入。萬一發(fā)生工作斷路器拒跳，工作電源和備用電源并列將被自動(dòng)解除?？烨醒b置中的PLC功能很靈活，可以方便的改變系統(tǒng)功能。在系統(tǒng)的容量過大時(shí)，即使快切裝置切換失敗裝置也可以自動(dòng)執(zhí)行減載功能，釋放不必要的負(fù)荷，以減少對(duì)系統(tǒng)的沖擊。

快切裝置是供電系統(tǒng)中的重要裝置，對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)的工作至關(guān)重要。提高電源切換的成功率是供電系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵。本文首先介紹了供電系統(tǒng)中常見的幾種電源切換方式，提出了快切方式的優(yōu)越性，并介紹了快切裝置的工作原理，得出了將快切裝置運(yùn)用于供電系統(tǒng)中可以更好地保證系統(tǒng)正常運(yùn)行這一結(jié)論。綜上所述，快切裝置在確保供電系統(tǒng)的高校、安全供電上發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，它既能避免手動(dòng)切換操作復(fù)雜的弊端，同時(shí)也能夠彌補(bǔ)備用電無法應(yīng)對(duì)高負(fù)荷電壓情況下工作效率低的不足。為了避免供電系統(tǒng)母線失電，提高快切裝置切換的成功率是最直接有效的辦法。所以，我們要結(jié)合實(shí)際供電系統(tǒng)的工作情況，正確應(yīng)用快切裝置，經(jīng)常檢查供電系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的工作情況，做到防患于未然，保證供電安全。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]藍(lán)如平．微機(jī)型快切裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用與分析[J]．機(jī)電工程技術(shù)．2009（1）

[2]何國任．6kv廠用電快切裝置切換不成功原因分析及回路改進(jìn)[J]．電工技術(shù)．2010（3）

[3]馬小娜，李廣志，王瀾．石化供電系統(tǒng)中快切裝置技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用[J]．自動(dòng)化應(yīng)用．2010（5）

[4]楊紅軍．淺析快切裝置在廠用電中的應(yīng)用[J]．機(jī)電信息．2011（30）