WBKQ—01B型快速切換裝置切換方式及其應用

呂天濤

摘 要：文章簡要介紹了WBKQ-01B型快速切換裝置的切換方式以及應用，闡述該裝置的功能，分析其原理，以實際案例中的數(shù)據(jù)，分析計算了整個切換過程。

關鍵詞：微機；備用電源；切換裝置；發(fā)電廠

在許多大型工業(yè)企業(yè)中，企業(yè)的順利發(fā)展與供電的可靠性和連續(xù)性是分不開的，通常情況下，主要的用電設備便是電動機，供電系統(tǒng)中都會存在兩個相對獨立的供電電源，兩路電源之間，若一個電源出現(xiàn)故障，則可以使用另外一個作為備用電源使用[1]，在此過程中便需要滿足將負荷安全、快速地向另一路電源切換，來維護運行的可靠性。本文主要分析如何對兩路電源切換，針對WBKQ-01B快速切換裝置進行了探討。

1、WBKQ-01B型快速切換裝置的功能

一般的運行過程中，能夠完成工作電源與備用電源之間的雙向切換；在工作電源開關偷跳，或者事故，或者母線低電壓的情況下，可實現(xiàn)工作電源向備用電源的轉(zhuǎn)換；能夠?qū)崿F(xiàn)四種切換條件，即同期判別切換、長延時切換、殘壓切換以及快速切換；母線PT小車肩袖閉鎖母線低電壓切換功能；三種切換方式：并聯(lián)、串連、同時，且可自由選擇；具有閉鎖功能，并且可自由選擇；可完成事故打印錄波功能，同時還可追憶、并完善；實現(xiàn)PT斷線報警。

2、WBKQ-01B型快速切換裝置的切換方式以及原理分析

WBKQ-01B型的切換方式可分為三大類，以下分別對切換原理進行詳細分析

2.1正常手動切換及原理

這種切換方式在發(fā)電機起、停機時的廠用電切換中出現(xiàn)較為頻繁。即正常的發(fā)電情況下，切換備用電源、工作電源，且形式為手動。

（1）手動并聯(lián)切換

并聯(lián)自動：該并聯(lián)切換必須滿足以下條件：兩電源電壓差、頻差、相角差與整定值相比均較??；備用電源、工作電源開關分別在分位、合位；設定的電壓值要低于目標電源電壓；母線PT正常運行。通常，裝備開關在最開始是閉合的，遇到延時之后便會出現(xiàn)自動跳開的形式。需要注意的是，如果備用開關剛剛合上，則裝置不會自動跳開。

并聯(lián)半自動：若一定時間以內(nèi)，未實現(xiàn)人工跳開工作，那么裝置便會發(fā)出告警信號。若手動啟動之后并不能滿足以上條件，那么該裝置便會立即閉鎖，同時送出閉鎖信號，等待復歸。

（2）手動串連切換

首先，發(fā)跳工作電源的開關，進行切換，切換的方式依然是以上提到的四種，之后會合上備用電源開關。

2.2事故切換及原理

該切換方式僅僅是工作電源切換到備用電源，即是一種單向操作。主要分為事故串連切換和事故同時切換合備用（工作）開關命令兩種形式[4]。

2.3非正常工況切換及原理

與事故切換方式相同，也只能是單向操作。

（1）母線低電壓

與整定值相比，如果母線三線電壓明顯較低，但是在使用的時間上卻較多。在這種情況下的裝置便會遵循設定的內(nèi)容，進行相關的串連，或者是切換。切換的方式依然是同期判別方式、快速切換方式以及殘壓切換方式、長延時切換方式。。若無法實現(xiàn)快速切換，則會自動傳入。

其中，快速切換與首次同期捕捉切換速度均較快，過程相對較短；同期判別切換，在WBKQ-01B廠用電源快速切換裝置內(nèi)，通過自動頻率跟蹤技術(shù)來對母線電壓進行采樣，使用軟件來測量各個電源電壓的頻率和相位以及相位差[5]，可保證計算的科學性。在進行同期判別時，裝置能夠?qū)⑾嘟遣畹乃俣群图铀俣扔嬎愠鰜?，并依照最初的設定目標，來計算出合閘提前量能夠?qū)⒑祥l提前量詳細地計算出來，通過該方式可達到減少廠用旋轉(zhuǎn)負載對設備產(chǎn)生的損害的目的；對于殘壓切換，則是降低母線電壓，使其達到額定電壓的20%～40%時的切換，可用于以上兩種切換的后備，保證廠用電切換的可靠性；長延時切換，是指一些特定狀況下，母線上的殘壓不易衰減。因此，長延時切換功能能夠作為其他三種切換的后備，進一步提升了切換的成功率[6]。

（2）工作電源開關偷跳

由于多種因素導致的工作電源開關誤跳開，裝置能夠也可實現(xiàn)串連、同時切換，也需要滿足以上條件。

2.4備用電源的投入時機

在投入備用電源時，要注意投入的整個過程。正常運行過程中，發(fā)電機端經(jīng)高廠變提供廠用工作電源，而高備則提供備用電源。若工作電源側(cè)出現(xiàn)故障，則工作電源開關便會跳開，而廠用母線此時處于失電的狀態(tài)。基于慣性和磁場能量的影響，在短時間內(nèi)電動機依然會保持旋轉(zhuǎn)，同時將磁場的能量變?yōu)殡娔?。但電動機的不同，其容量和參數(shù)也存在差異，電動機之間則會出現(xiàn)動能和電磁能的交換，在這種情況下，有少部分異步電動機實際上處于異步發(fā)電機運行狀態(tài)。因此，廠用母線的電壓實際上是多個異步發(fā)電機發(fā)出的反饋電壓的合成，也就是母線殘壓。在這種情況下，并沒有原動力以及勵磁，隨著時間的推移，殘壓的頻率以及幅值會逐漸降低，與電源電壓之間的相位差也會變大。在進行快速切換的過程中，備用電源的電壓和殘壓間的相位差減小，降低了對電機的沖擊，切換使用的時間也相對較短，此外還降低了電機轉(zhuǎn)速下降的幅度，便于系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3、WBKQ-01B型快速切換裝置的應用案例分析

在某次電源故障導致的自動切換中，WBKQ-01B快速切換方式觸發(fā)并且成功實現(xiàn)切換；在整個切換過程中，該裝置自動錄波，同時采集了相關數(shù)據(jù)。最初的設計是，在75%低電壓，并且有40ms的延時后便會啟動該裝置，啟動過程中的相角差在-7°左右，頻差在-0.02Hz左右。在裝置啟動后，到出口命令繼電器動作（同時切換類型，同時發(fā)分合閘命令）的時間在5ms左右，采用T1表示；裝置啟動之后，到工作電源斷路器分閘的時間在55ms左右，采用T2表示；整個切換所使用的時間在67.4ms左右，采用T3表示。在合閘的時間點，母線殘壓出現(xiàn)降低，降低至41.1V，降低幅度71.2%，相角差-12.7°左右，且頻差-0.78Hz左右。在此母線上，具有同步電動機，且容量較大，因此，其頻率、電壓等一些參量都出現(xiàn)了較小的波動，整個切換過程中，依照最初的設定，裝置的自動減載功能將部分負荷自動切除。便能夠通過計算得到斷路器分閘所使用的時間，即55ms-5ms=50ms，采用T4表示，則合閘的時間計算可得67.4ms-5ms=62.4ms，采用T5表示，可得到該斷路器的固有分閘時間相較于固有合閘時間明顯較短。通過計算能夠獲得合閘瞬間的電壓向量，即ER=0.3344PU<1.33PU（1PU=57.7V/50Hz）。與安全切換條件相符。

4、結(jié)語

綜上所述，WBKQ-01B快速切換裝置的切換方式較多，具有多種備用切換方式，可以滿足生產(chǎn)中對快速切換的需求，從而保障企業(yè)的連續(xù)性生產(chǎn)，同時在整個切換過程中不會對設備產(chǎn)生任何損壞，對企業(yè)的經(jīng)濟、安全生產(chǎn)提供了很大的可行性，增強了供電的可靠性，是提高企業(yè)合理經(jīng)濟效益的重要手段。

參考文獻：

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