廠用快切裝置在電廠中的應(yīng)用

袁樂(lè)天

摘 ?要：在電廠的供電系統(tǒng)中，電源切換是較為復(fù)雜的機(jī)電過(guò)程。而在供電系統(tǒng)發(fā)生故障的情況下，只有正確的進(jìn)行電源的切換才能為系統(tǒng)的后續(xù)使用提供保障。就目前來(lái)看，常用的供電系統(tǒng)的切換方式有手動(dòng)切換方式、各自投切換方式和快切方式。而快切方式不僅能適用于正常電源系統(tǒng)，還能在供電系統(tǒng)發(fā)生事故的過(guò)程中使用。因此，對(duì)于電廠工作者來(lái)說(shuō)，了解快切裝置的切換方式及應(yīng)用原理，從而更好的進(jìn)行快切裝置的應(yīng)用，才能為供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

關(guān)鍵詞：快切裝置;電廠：供電系統(tǒng);應(yīng)用

一、電廠中的快切裝置的切換方式及應(yīng)用原理

快切裝置其實(shí)就是電源快速切換裝置的簡(jiǎn)稱，常常被應(yīng)用在電廠的供電系統(tǒng)中。從本質(zhì)上來(lái)講，在電廠供電系統(tǒng)中應(yīng)用快速切換裝置，是在正常或特殊工況下執(zhí)行工作及備用電源的互換操作，事故情況下要求裝置能在廠用母線電源消失后快速實(shí)現(xiàn)備用電源的自動(dòng)投入，以保證電力生產(chǎn)過(guò)程得以連續(xù)進(jìn)行。進(jìn)而避免因電源切換而使某些設(shè)備受損。而就目前來(lái)看，快切裝置的主要切換方式有三種，既快速切換、同期捕捉切換和殘壓切換。

1.1快速切換

在快切裝置的常見(jiàn)的三種切換方式中，快速切換方式是用來(lái)保護(hù)電動(dòng)機(jī)的切換方式，并且在應(yīng)用中具有較高的成功率。從應(yīng)用原理上來(lái)看，快速切換方式就是在工作電源不能正常供電時(shí)，利用裝置中的兩個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合來(lái)使電動(dòng)機(jī)組合形成殘壓，進(jìn)而保障母線的順利工作。而在殘壓的頻率不斷減小時(shí)并達(dá)到臨界電壓時(shí)，進(jìn)行電源的快速切換，從而保護(hù)電動(dòng)機(jī)設(shè)備。

1.2同期捕捉切換

同期捕捉切換方式的應(yīng)用可以使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速緩慢的下降，進(jìn)而減少對(duì)電源和母線的沖擊。從應(yīng)用原理上來(lái)看，在應(yīng)用同期捕捉切換方式的情況下，系統(tǒng)殘壓的頻差變化在母線電壓沒(méi)有發(fā)生大幅度減小時(shí)就要被跟蹤，并且要進(jìn)行母線相位變化的計(jì)算和分析，從而根據(jù)合閘所需要消耗的時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)進(jìn)行合閘時(shí)間的掌握。而這樣一來(lái)，就可以保證備用電源的電壓和母線電壓值大致相同，進(jìn)而維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行，為供電系統(tǒng)的設(shè)備提供保障。

1.3殘壓切換

殘壓切換方式是在殘壓降低到2O%到40%Ue期間得到應(yīng)用的。具體來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)同期捕捉階段所捕捉到的相角變化的頻速和合閘時(shí)間來(lái)進(jìn)行相差整定值的計(jì)算，并在相差整定值得以實(shí)現(xiàn)的情況下，就進(jìn)行合閘。而一旦頻差超出了整定的范圍，就不能進(jìn)行合閘，而是需要利用殘壓切換方式。所以，殘壓切換方式是與其它兩種切換方式一起運(yùn)行的，因此同樣可以進(jìn)行電動(dòng)機(jī)的保護(hù)。

二、快切裝置在應(yīng)用過(guò)程中的注意事項(xiàng)

2.1切換功能選擇

由于該電廠兩路電源分別引自兩個(gè)變壓器，所以在正常運(yùn)行過(guò)程中不允許兩個(gè)電源并列運(yùn)行，此時(shí)快切裝置只能選擇串聯(lián)切換功能。在切換試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)快切裝置通過(guò)手動(dòng)切換、保護(hù)啟動(dòng)快切、手動(dòng)分開(kāi)關(guān)等方式均能正常啟動(dòng)快切裝置，并通過(guò)快速合閘方式進(jìn)行切換，切換時(shí)間保持在100ms以內(nèi)，能夠保證廠用電系統(tǒng)不失電。但是當(dāng)模擬母線失壓?jiǎn)?dòng)快切時(shí)，快切裝置也能正常啟動(dòng)，但是無(wú)法滿足快速合閘條件只能由同期捕捉或殘壓合閘的方式進(jìn)行切換，切換時(shí)間在200-300ms之間，對(duì)6kV電動(dòng)機(jī)無(wú)影響但是會(huì)引起廠用PC及MCC段失電，運(yùn)行人員在電源切換后需要更加注意及時(shí)恢復(fù)電動(dòng)機(jī)電源，以免設(shè)備停運(yùn)造成后續(xù)更大的聯(lián)鎖反應(yīng)。

2.2裝置閉鎖功能

SID-8BT型快切裝置提供的閉鎖功能主要有裝置本身硬件故障、手動(dòng)閉鎖、保護(hù)動(dòng)作閉鎖等。硬件故障包括：RAN、EPROM、出口回路故障、CPLD故障、定值出錯(cuò)和電源故障，在裝置面板上查看運(yùn)行報(bào)告可以看到是何種問(wèn)題出錯(cuò)。手動(dòng)閉鎖由DCS發(fā)出，當(dāng)裝置收到閉鎖指令后閉鎖切換，直到指令消失。保護(hù)動(dòng)作閉鎖是由進(jìn)線開(kāi)關(guān)保護(hù)裝置發(fā)出，當(dāng)母線有故障時(shí)，進(jìn)線保護(hù)裝置動(dòng)作同時(shí)發(fā)出閉鎖快切指令，防止切換到故障上擴(kuò)大事故范圍。

在系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中，裝置還會(huì)監(jiān)測(cè)進(jìn)線開(kāi)關(guān)、母聯(lián)開(kāi)關(guān)的位置狀態(tài)以及母線電壓等條件，母線1和母線2三相有壓，1DL合位、2DL合位、3DL分位，保護(hù)啟動(dòng)、手動(dòng)啟動(dòng)接點(diǎn)未閉合，當(dāng)所有條件滿足時(shí)，10S后裝置充電完成才具備能進(jìn)行切換，否則也會(huì)閉鎖切換功能。

2.3切換事件分析

在該電廠做帶負(fù)荷切換試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，無(wú)論使用手動(dòng)啟動(dòng)還是保護(hù)啟動(dòng)快切的方式，如果滿足快速切換條件，切換時(shí)間在100ms以內(nèi)，廠用電系統(tǒng)基本可以實(shí)現(xiàn)無(wú)擾切換。但是當(dāng)切換條件不滿足快速切換時(shí)，無(wú)論同期捕捉還是殘壓切換，切換時(shí)間超過(guò)100ms時(shí)，部分電機(jī)都發(fā)生跳閘現(xiàn)象，影響整個(gè)電廠的正常運(yùn)行。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)低壓部分電機(jī)接觸器在電源切換過(guò)程中發(fā)生失壓脫扣情況，切換過(guò)程又無(wú)法滿足電機(jī)自啟動(dòng)和重啟動(dòng)的條件，造成電機(jī)直接失電。根據(jù)相關(guān)規(guī)范以及專家的建議，給接觸器增加一個(gè)延時(shí)，躲過(guò)整個(gè)切換過(guò)程，保證電機(jī)能正常持續(xù)運(yùn)行。

三、廠用電快切裝置應(yīng)用條件分析

廠用電快切能否實(shí)現(xiàn)，取決于工作電源開(kāi)關(guān)跳開(kāi)之后，備用開(kāi)關(guān)是否能在足夠的時(shí)間合上，要實(shí)現(xiàn)快速切換，須使用具有快速分合閘特性的真空開(kāi)關(guān)。根據(jù)真空開(kāi)關(guān)的技術(shù)資料，其分閘時(shí)間約40～50ms，合閘時(shí)間約為60—70ms，（如我廠6kVIA段工作電源使用的GE VB2戶內(nèi)高壓真空斷路器，分閘時(shí)間為36ms，合閘時(shí)間為56ms）可以保證完成快速切換。國(guó)內(nèi)電廠特別是老廠廣泛采用的是SN型少油開(kāi)關(guān)，根據(jù)國(guó)產(chǎn)少油開(kāi)關(guān)的技術(shù)資料，開(kāi)關(guān)固有合閘時(shí)間一般為180ms，如果采用串聯(lián)切換，當(dāng)備用電源合上時(shí)，殘壓相量可能正好進(jìn)入不安全區(qū)。這個(gè)斷電時(shí)間對(duì)于大容量機(jī)組的中壓廠用電母線，正接近于電動(dòng)機(jī)第一次反相合閘沖擊較嚴(yán)重的狀態(tài)。因此SN型開(kāi)關(guān)不具備快速切換的條件，以避免電動(dòng)機(jī)損壞。假定工作開(kāi)關(guān)跳開(kāi)瞬間，兩電源仍同相，則若采用同時(shí)方式切換且分合閘錯(cuò)開(kāi)時(shí)間斷電時(shí)間整定得很小，如10ms則備用電源合上時(shí)相角差也很小，沖擊電流和自起動(dòng)電流均很小，若采用串聯(lián)切換則斷電時(shí)間至少為合閘時(shí)間，假定真空開(kāi)關(guān)的合閘時(shí)間為100ms，對(duì)30萬(wàn)機(jī)組相角差約為20-30左右，備用電源合閘時(shí)的沖擊電流也不很大，一般不會(huì)造成設(shè)備損壞或快切失敗?？焖偾袚Q能否實(shí)現(xiàn)不僅取決于開(kāi)關(guān)條件還取決于系統(tǒng)結(jié)線運(yùn)行方式，系統(tǒng)結(jié)線方式和運(yùn)行方式?jīng)Q定了正常運(yùn)行時(shí)廠用母線電壓與備用電源電壓間的初始相角，若該初始相角較大如大于20，則不僅事故切換時(shí)難以保證快速切換成功，連正常并聯(lián)切換也將因環(huán)流太大而失敗或造成設(shè)備損壞。

快切不成功時(shí)最佳的后備方案是同期捕捉，有關(guān)數(shù)據(jù)表明：反相后第一個(gè)同期點(diǎn)時(shí)間約為0.6s，殘壓衰減到允許值（如20%一40%）為ls，可見(jiàn)同期捕捉切換較之殘壓切換有明顯的好處。

四、結(jié)語(yǔ)

總而言之，作為電源切換的重要裝置，快切裝置的應(yīng)用效果對(duì)電廠的正常運(yùn)行起到了至關(guān)重要的影響。從快切裝置的快切方式和應(yīng)用原理可以看出，快切裝置在供電系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅具有一定的優(yōu)越性，還能更好的保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。而想要使快切裝置的應(yīng)用效果得到進(jìn)一步的提升，就要為裝置提供恰當(dāng)?shù)膽?yīng)用條件和環(huán)境，從而正確的進(jìn)行裝置的應(yīng)用。因此，本文對(duì)快切裝置在電廠中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行的研究，對(duì)于維持電廠穩(wěn)定運(yùn)行具有一定的意義。

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