淺析快切工作原理及應(yīng)用

張永貴

淺析快切工作原理及應(yīng)用

張永貴

本文詳細(xì)的講述了快切裝置的工作原理，并以深圳國立智能公司的SID-8BT-A型快切裝置為例，結(jié)合其在泉州石化有限公司動(dòng)力站廠用電系統(tǒng)中的應(yīng)用，闡述了快切裝置在石化企業(yè)供電系統(tǒng)中的優(yōu)越性。

快切；頻差；相角差；切換方式

1 廠用電的重要性

廠用電系統(tǒng)作為動(dòng)力站的重要組成部分，它的安全可靠性對(duì)整個(gè)機(jī)組乃至全廠生產(chǎn)運(yùn)行的安全可靠性有著相當(dāng)重要的影響，而廠用電切換則是整個(gè)廠用電系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。廠用電源采用快切裝置解決了廠用電的安全運(yùn)行問題。裝置可以完成不同原因啟動(dòng)的切換，每種切換都可選擇不同的切換模式，并根據(jù)實(shí)際需要分別選擇不同的切換準(zhǔn)則。避免了備用電源投入時(shí)引起的電壓波動(dòng)、沖擊電流大等問題，既保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，也保證了設(shè)備的安全運(yùn)行，從而也就確保了企業(yè)的平穩(wěn)生產(chǎn)。

2 快切啟動(dòng)方式

快切裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)工作與備用電源的電壓、電流以及斷路器的狀態(tài)，一旦發(fā)生異常，根據(jù)快切邏輯啟動(dòng)切換，快切裝置有事故切換、非正常切換以及手動(dòng)切換方式。

2.1 事故切換

事故切換由保護(hù)接點(diǎn)啟動(dòng)。保護(hù)啟動(dòng)接點(diǎn)可并接進(jìn)線縱差保護(hù)、電抗器保護(hù)或發(fā)變組保護(hù)出口接點(diǎn)。當(dāng)事故切換啟動(dòng)后，先發(fā)跳開工作電源，在切換條件滿足時(shí)合上備用電源。

2.2 非正常工況切換

非正常切換是自動(dòng)進(jìn)行的，包括以下兩種情況：

母線失壓?jiǎn)?dòng)：當(dāng)母線電壓均低于設(shè)定值且時(shí)間大于設(shè)定延時(shí)定值時(shí)，裝置根據(jù)選定方式進(jìn)行串聯(lián)或同時(shí)切換。

工作電源開關(guān)誤動(dòng)啟動(dòng)：人為誤操作或其他原因引起工作電源開關(guān)誤跳，裝置選擇串聯(lián)切換模式。

2.3 手動(dòng)切換

手動(dòng)切換是人為操作啟動(dòng)，屬于正常切換。在檢測(cè)到就地手動(dòng)或遠(yuǎn)方切換命令時(shí)，啟動(dòng)工作電源與備用電源之間的快速切換操作。切換模式可以選擇串聯(lián)、同時(shí)、并聯(lián)等切換中任意一種模式。

3 切換方式

快切有三種切換方式，分別為：串聯(lián)、同時(shí)和并聯(lián)。

3.1 串聯(lián)切換

首先跳工作開關(guān)，在確定工作開關(guān)跳開后，再合備用開關(guān)。

3.2 同時(shí)切換

首先跳工作開關(guān)，經(jīng)過設(shè)定合閘延時(shí)定值，在時(shí)間上保證工作開關(guān)先斷開，不檢測(cè)工作電源是否斷開，即合上備用開關(guān)。若工作開關(guān)分閘失敗，將會(huì)造成工作電源與備用電源環(huán)網(wǎng)運(yùn)行情況。若系統(tǒng)不允許環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，則將剛合上的開關(guān)跳開，斷開合環(huán)點(diǎn)，解除環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。

3.3 并聯(lián)自動(dòng)切換

首先合備用開關(guān)，確定備用開關(guān)合上后，再自動(dòng)跳開工作開關(guān)?？烨醒b置同時(shí)支持差頻同期和同頻同期操作，并聯(lián)切換準(zhǔn)則實(shí)際上就是嚴(yán)格的雙側(cè)電源同期準(zhǔn)則。當(dāng)先合開關(guān)為同頻同期時(shí)壓差或功角超出整定值，則自動(dòng)轉(zhuǎn)為同時(shí)或串聯(lián)切換，即先斷開原來工作的開關(guān)，再合上備用開關(guān)。

3.4 并聯(lián)半自動(dòng)切換

首先合備用開關(guān)，備用開關(guān)合上后，再人為手動(dòng)跳開工作開關(guān)。此模式只能應(yīng)用于正常手動(dòng)切換。

4 切換準(zhǔn)則與原理

4.1 快速切換

在切換啟動(dòng)時(shí)，若母線與備用電源進(jìn)線的角差、頻差在定值范圍之內(nèi)，且母線電壓大于低壓閉鎖定值，則立刻合閘進(jìn)行快速切換。根據(jù)試驗(yàn)表明，該母線的負(fù)載大小決定母線殘壓衰減的時(shí)間、速度，負(fù)載越多，電壓、頻率下降的越慢。當(dāng)工作開關(guān)跳閘后，殘壓將與正常電壓的相角差越來越大，殘壓還未下降太多，在頻差平均為1Hz、相角差小于60°時(shí)，是切換的最佳時(shí)機(jī)，沖擊電流小且壓差對(duì)設(shè)備安全。

4.2 捕捉耐受電壓點(diǎn)準(zhǔn)則切換

當(dāng)工作電源由于故障等原因斷開后，母線上所有電動(dòng)機(jī)依靠原來的慣性及轉(zhuǎn)子剩磁轉(zhuǎn)入異步發(fā)電狀態(tài)，母線上的電壓和頻率逐步下降，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線與備用電源的相角差φ及當(dāng)前的ΔU值，并根據(jù)已采樣的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)ΔU的變化，在ΔU值增大到超過允許值之前，及時(shí)發(fā)出合閘命令完成備用電源的投入，這保證了該母線殘壓和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速還很高時(shí)就重新受電，大大有利于迅速恢復(fù)工作。

4.3 捕捉首次同相點(diǎn)切換

當(dāng)工作電源因事故被切除后，母線上的電壓及頻率按一定的規(guī)律衰減，母線上殘壓相量將繞備用電壓相量向滯后方向旋轉(zhuǎn)，在衰減過程中每運(yùn)動(dòng)360°就出現(xiàn)一次可能滿足同相切換判據(jù)的合閘時(shí)刻點(diǎn)。在首次出現(xiàn)相角差為零時(shí)完成備用電源切換，此刻母線電壓一般衰減到額定電壓的60～70%左右，電動(dòng)機(jī)設(shè)備出力下降不是很大，合上備用電源時(shí)沖擊電流也不是太大，設(shè)備自起動(dòng)條件較好。

4.4 殘壓切換

殘壓切換為上述首次同相點(diǎn)切換的后備功能，當(dāng)工作電源被保護(hù)切除后，由于某種原因不能進(jìn)行上述切換，母線電壓衰減到某個(gè)設(shè)定值時(shí)，再合上備用分支開關(guān)。此合閘時(shí)無需判斷相角和頻率差，這是一種非同步的切換方式。雖能保證備用電源投入，但是由于停電時(shí)間過長(zhǎng)，很多設(shè)備已自動(dòng)或被低壓保護(hù)被切除，自啟動(dòng)條件惡化，生產(chǎn)將受到較大影響。

4.5 長(zhǎng)延時(shí)切換

如果在給定的時(shí)間內(nèi)無法進(jìn)行上述切換方式，當(dāng)短時(shí)間內(nèi)同時(shí)發(fā)生多次故障時(shí)，可執(zhí)行長(zhǎng)延時(shí)切換，此方式僅作為一種備用切換方式。

5 快切裝置的保護(hù)及閉鎖

快切配置有各進(jìn)線、母線失壓告警保護(hù)；TV斷線告警功能；二段低壓減載保護(hù)。各種保護(hù)的數(shù)值，時(shí)間，投退軟壓板均可根據(jù)需要在保護(hù)定值中獨(dú)立設(shè)置?？烨醒b置可以根據(jù)保護(hù)情況進(jìn)行相應(yīng)的閉鎖，開關(guān)異常、備用電源失電、TV斷線、正常切換失敗、事故切換后無論成功與否都閉鎖快切裝置，當(dāng)故障消除后需要人工復(fù)歸，正常切換成功后會(huì)自動(dòng)復(fù)歸裝置。

6 結(jié)束語

快切裝置與傳統(tǒng)的備自投相比，可在幾十毫秒內(nèi)完成切換，并且檢同期，多種選擇切換模式同時(shí)包含備自投功能，對(duì)系統(tǒng)沖擊小的優(yōu)點(diǎn)正得到廣泛的普及和應(yīng)用?？烨醒b置記錄每次切換引起的電流、電壓的變化以及合閘時(shí)間，作為下次修正切換時(shí)機(jī)的依據(jù)。因?yàn)槭鹿蕯嚯姾髲S用母線上電動(dòng)機(jī)群反饋電壓的變化及備用電源投入時(shí)沖擊電流的大小及變化都直接影響快切的質(zhì)量，而這些變化與負(fù)荷性質(zhì)及失電持續(xù)時(shí)間等有密切關(guān)系。并通過自學(xué)習(xí)軟件及邏輯運(yùn)算對(duì)錄波結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)切換過程的偏差進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高快切的靈敏性，使裝置“工齡”越長(zhǎng)越“精明”，以備往后更精確地實(shí)施事故切換。

[1]《深圳國立智能SID-8BT-A快切技術(shù)說明書》.

[2]孫孜平.淺析快切工作原理及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，27：151.

[3]侯德明.廠用快切裝置的運(yùn)行與故障處理[J].湖南農(nóng)機(jī)，2013，11：175.

[4]毛衛(wèi)東.廠用電快切系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2013，03：181+184.

TM76

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1004-7344（2016）14-0294-01

2016-4-28

張永貴（1984-），男，福建泉州人，助理工程師，本科，主要從事電氣運(yùn)行工作。