摘要：在某项目中，11kV母线I、II段快速切换装置根据现场情况采用了手动并联切换的方式。本文针对该项目中手动并联快切的具体情况，进行讨论。希望能对今后其他项目的快切设计提供一定的参考。
关键词 快速切换装置；手动并联切换
１、概述
在各类化工项目中，用电负荷等级多数为二级负荷，少数为一级负荷，某项目11kV电压等级配置为单母线分段形式，当I段母线断电的情况下，将II段母线电源快速投入，以确保生产的连续性。11kV快速切换装置采用了某公司生产的SID-40B快速无扰动备用电源替续控制系统。现场系统图简化图如图1所示。
图1-系统图
1.1快切装置介绍
SID-40B 快速无扰动备用电源替续控制系统是在总结传统备自投装置诸多致命弊端的基础上，广泛调查当今各行各业特别是工业企业对供电可靠性的要求，精心设计了一个多功能的备用电源自动投入系统。它的主要功能包括：快切功能、备自投功能、联切、联投功能、保护功能、启动后加速功能、故障闭锁备自投功能、事件记录功能、切换录波功能等。其中快切功能指的是快速完成工作电源和备用电源切换的功能，包括：事故切换、非正常工况切换及手动切换。每种切换都可选择不同的切换模式，并根据实际需要分别选择不同的切换准则。
1.2项目背景
项目总变电所的154kV主变压器由于生产运行的要求，需要短期整修，此时要求一台154kV主变压器停止供电，另一台带全部负荷。为保证连续生产，当母线电压低于70％UN 达0.8s 时，自动启动快切装置，其切换方式设置为自动切换，同时方式，即同时发跳工作开关和合备用开关指令。确保所有用电设备正常运行。自动快速切换的进线柜和分段柜的局部原理见图2、图3。
2、出现的问题及原因分析
11kV共6段母线，其中3.4.5.6段母线进行快速切换后，所带用电设备均正常运行，只有1.2段母线下所带的C1104-3和C1104-4蒸汽压缩机跳开。该蒸汽压缩机为西门子提供的11kV、3400kW大型卧式蒸汽压缩机。其中多项参数均可能影响压缩机的运行，经过DCS数据的检查，发现在快切动作时，该电机出厂设置的震动值超过了限值，因此保护断电。压缩机的震动原因主要有电源方面、机械方面、机电混合方面原因。快切动作时可能造成的震动原因只有电源方面原因。
图2-进线柜图 3-分段柜
在切换启动瞬间，若母线与备用电源进线的角差、频差在定值范围之内，且母线电压不低于快切低压闭锁定值，则可以在启动瞬间进行“快速切换”，立刻合闸出口。现场试验数据表明，母线电压和频率衰减的时间、速度主要和该段母线所带的负载有关，负载越多，电压幅值、频率下降的越慢，而且下降的速率随着时间的推移不断成加速下滑趋势。在最初0.3S 之内，电压幅值、频率下降的幅度较小，相角差在60°内对于用电设备是安全的，因而若在此区间快速合闸，无疑是最佳选择。在频差平均为1Hz 时，以开关固有合闸时间为100ms 计算，母线与备用进线相量间夹角增大36°，因而为确保快速切换成功，宜采用快速开关进行切换，且装置发合闸出口命令时，即时测得的角差应小于20°，即快速切换角差定值设置为20°。但在切换时，母线上的电压及频率按一定的规律衰减，在衰减过程中残压相对备用电源电压每运动360°就出现一次可能满足同相切换判据的合闸时刻点。即使理想情况下，实现首次过零度合闸，此刻母线电压一般衰减30~40%额定电压左右，因此在切换过程中产生的电压差可能导致了压缩机的震动幅度加大。
此外，备用电源投入时可能与电动机群或等值电动机的次暂态及暂态电势叠加而产生幅值较大的冲击电流，也可能是导致压缩机震动幅度加大的原因。
3、解决方案讨论
3.1尝试再次采用自动串联切换
正常快速切换装置切换方式为自动串联切换，串联切换实质上是一种回避同期的切换，“同时切换”是较快的串联切换，但同样是回避两电源的同期问题，意图在于切换快，又能避免两个电源“直接冲突”。切换时间就是工作电源断路器固有合闸时间和备用电源断路器固有跳闸时间。但从图4的波形记录可以看出切备用合工作期间两段工作母线的电压差过大，再次尝试后两台压缩机仍然因为震动跳闸。因此应找寻其他解决办法。
3.2修改压缩机震动限值
全厂所有电机，除该两台压缩机外，均在快切动作时正常运行，考虑将这两台压缩机的震动上限值略微调高，躲避因电压波动等原因导致的震动跳闸，再尝试切换。但厂家出厂要求的震动限值已经调好，不同意修改，因修改此数值导致的压缩机损坏问题厂家不负责。因此此方案行不通。
图4-波形图
3.3采用手动并联切换
采用手动并联切换。即先同期合上备用开关，再断开工作开关。在正常手动切换时选用并联切换方式，保证切换过程中无供电中断时间，对系统无任何扰动。避免压差过大和冲击电流等可能出现的问题。
在手动切换定值中选择并联自动切换模式，则并联合闸将依据严格的差频或同频同期准则进行，同期判据所用定值为切换准则中的并联切换允许压差、并联切换允许频差、并联切换允许功角差定值。手动并联切换的进线柜和分段柜的局部原理见图5、图6。
4、手动并联切换
4.1手动并联切换模式说明
首先根据并联切换准则合备用开关，确定备用开关合上后，再自动跳开工作开关。此模式下也支持解耦合功能。并联切换准则实际上就是严格的双侧电源同期准则。SID-40B 同时支持差频同期和同频同期操作。注意此模式只能应用于正常手动切换。
图5-进线柜 图6-分段柜
4.2手动并联切换操作
（1）在检测到母联开关和1DL 为合位，2DL 为分位，母线电压及进线2 电压合格时，装置开放手动切换功能。如检测到手动切换信号，合2DL 跳母联开关。
（2）在检测到母联开关和2DL 为合位，1DL 为分位，母线电压及进线1 电压合格时，装置开放手动切换功能。如检测到手动切换信号，合1DL 跳母联开关。
（3）在检测到1DL 和2DL 为合位，母联开关为分位，须检测开入信号：模式选择1 和模式选择2。
当模式选择1 为合位，模式选择2 为分位时，选择进线1 为主工作进线；在母线电压合格时，装置开放手动切换功能。如检测到手动切换信号，合母联跳2DL 开关；当模式选择2 为合位，模式选择1 为分位时，选择进线2 为主工作进线；且母线电压合格时，装置开放手动切换功能。如检测到手动切换信号，合母联跳1DL 开关；当模式选择1 和模式选择2 均为分位或均为合位时，装置闭锁手动切换功能。手动切换成功后，装置返回到正常运行模式。
5、结语
通过采用手动并联切换的方式，完美地解决了在电源投切过程中产生的过大电压差，确保了C1104-3和C1104-4蒸汽压缩机的正常运行。
在上游电源倒闸的情况下，可根据现场情况采取手动并联切换的方式进行快切操作。经过严格的双侧电源同期检测，确保切换时两侧压差在允许范围内，装置就能以并联切换方式进行切换，不会像串联切换那样使母线出现较大的电压波动，大大提高了用电负荷安全运行的可靠性。
在电力系统中，快速切换装置已经是一种广泛使用的系统电源切换装置。一般情况下，我们采用自动串联切换的方式设置快切装置，此种方式适用于事故时一段母线断电的情况，另一段母线自动提供两段母线所带用电设备的电源。但是在检修等需要正常切换电源时，自动串联切换的方式无法满足要求，则可以根据实际情况采用手动并联切换的方式，确保用电设备的持续运行，确保工业生产的连续性。
参考文献：
[1] SID-40B快速无扰动备用电源替续控制系统技术说明书[2] 谢冲 张艳华，6kV厂用电快切装置压差与切换方式的配合，2012，中国电机工程学会第十二届青年学术会议
论文作者:贾利凯,刘建忠
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/18
标签：母线论文; 电压论文; 电源论文; 装置论文; 压缩机论文; 快速论文; 功能论文; 《电力设备》2018年第18期论文;