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摘要：随着社会的不断发展，化工企业也逐渐得到壮大。化工企业因生产用电负荷等级高、生产工艺控制精度高、对电网波动灵敏，故需要供电接连安稳。供电中止或电压波动往往会形成传动设备停运、工艺流程中止或设备紧迫停运，乃至形成生产设备报废等严重后果。在很长一段时间内，大中型化工企业在处理供电接连性上采用的方法是选用备自投装置，但实际效果不太理想。
关键词：电源快速切换技术；化工企业供电系统；应用
引言
化工企业有很多的电动机负荷，因为电动机反馈电压的存在，母线电压难以快速达到低压定值，备自投装置准备完成的过程持续时间长达1～2s，此刻大部分电动机已被切除。即便重要电动机没被切除，因为在自投完成前母线已接近无压，电动机转速也已严重下降，直接影响到生产过程的连续性。此刻恢复供电将形成较大的电动机自起动电流，对供电网络发生冲击。为了消除备自投设备的上述缺点，诞生了电源快速切换技术，自20世纪90年代后期开始逐渐得以采用。随着技术的不断完善成熟，电源快切设备正在工矿企业快速普及。
1电源快速切换基本工作原理
1.1切换基本逻辑
1.1.1快速切换功能
快速切换适用于在切换启动瞬间，工作电源和备用电源的相角差、频差都在定值范围内。此时快速切换装置同步发出开关的合闸和分闸命令，这种情况下的无电流切换时间只取决于开关的分、合闸的时间差。冲击电流、自启动电流、母线电压的降落对系统运行带来的影响均不大。因为快速切换阶段频差和相位差的变化较慢，速度提高10ms，相位差仅减小几度。从实际要求来说，固有合闸时间以不超过60ms为好，国产真空开关通常都能满足。
1.1.2同相位切换功能
快速切换不成功时，装置自动进入同相位切换功能。装置自动跟踪备用电源电压和母线残压之间的压差dU、频差dFR、相角差dΦ及频差的滑差d(dFR)/dt，当dU、dFR、dΦ进入同相位越前切换允许的范围内时(其中，tdq为整定的合闸回路动作时间)，发出合闸脉冲，实现快速并网。
1.1.3残压切换功能
当母线电压衰减到20%～40%额定电压时，采用残压切换。故障进线立即分闸，当母线电压下降到某个允许值时，切换后产生的暂态过程已经不会产生严重影响，此时可以合上备用电源，不用再判断相角或频率差。
1.1.4延时切换功能
以上三种切换方式都没有发出备用电源开关合闸脉冲，经过设定的长延时后，母线残压此时已衰减至投入备用电源对供电系统冲击的绝对安全值，这时可以发合备用电源开关的合闸脉冲。
1.2切换方式
1.2.1并联切换
并联切换是启动切换后，若并联切换条件满足，先合备用开关，经整定延时跳开工作开关。如果在这段延时内刚合上的备用开关被跳开，则装置不再动作跳工作开关。备用到工作电源的切换也同理。若并联切换条件不满足，装置将闭锁切换操作并发出告警信号。并联切换适用于系统频率相同且相位差固定不大的两个电源切换，实现方式是快速切换。
1.2.2串联切换
串联切换是启动切换后，先跳工作开关，在确认工作开关已经跳开且切换条件满足时，合上备用开关。对于工作开关误跳启动切换的情况，因工作开关已经跳开，可在切换条件满足的情况下，合上备用开关。备用到工作电源的切换也同理。串联切换适用于差频系统或者同频系统固有相位差很大的两个电源切换，实现方式有四种:快速切换、同相位切换、残压切换、延时切换。
1.3切换基本步骤
根据用电企业内部常见的两种接线方式，分别介绍切换步骤。
(1)接线方法一(见图1)。系统正常运转时，母线1由进线电源1供电，母线2由进线电源2供电，两段母线分段运转，即进线断路器QF1和QF2闭合，母联断路器QF3断开。当恣意一路进线电源失去时，装置均能投入另一侧进线电源，即QF1或QF2断开，QF3闭合。
图2接线方式二
2应用状况
为满足供电可靠需求，化工企业供电系统多选用双电源排列运转、电源互为备用的形式，一般由110kV中心变电站、35kV设备变电所、10kV/6kV配电室、400V配电室等组成。为完成快切变换的全面覆盖，每个电压等级母线进线均装设双电源快速切换装置备，一般选用串联切换形式，配置保护启动、误跳(偷跳)启动、失压启动和残压启动四种启动方法。
保护启动接入线路差动、主变差动、非电量跳闸接点，可完成在上级电源或区外故障情况下的电源快速切换，时间在130ms左右。运转经验证明，当供电网络电压不低于85%额定值，且在200ms内康复正常，大部分用电设备不会停机，生产设备不会停运。
3化工企业供电系统运行策略
3.1选择合适的参数并进行监控
化工企业生产中，供电系统的运行参数是恒定的，因为合理的参数既能够保证产品生产的顺利进行，还能有效降低供电系统运行过程出现的故障数量。参数的选择应根据生产需求进行合理设计，防止参数偏高或偏低带来的设备使用寿命下降的情况。此外，在供电系统运行过程中，还应做到实时的监控，通过对各种仪表以及控制装置的检测，评估设备的运行情况，如果设备存在异常运行的情况，应及时进行处理与调整。
3.2做好与供电系统的巡视与检查工作
化工企业生产过程中，需要进行必要的巡视工作，因为现有的监控系统并非全面覆盖生产的各个区域，化工企业特殊产品的生产，监控装置往往只能远距离监控，不能靠近设备，这样一旦设备出现异常情况，监控系统也不能在第一时间发现。此外，内部的油位、开关设备以及节各个接点的温度情况一些指示仪表无法显示。此时，进行巡视与检查能够弥补监控上的缺陷，巡视与检查的路线以及检查内容应合理设计，在巡视与检查完成后，要求相关工作人员做好检查记录，以为后续设备故障的处理及维修提供有利依据。
3.3做到设备故障的及时处理
化工企业生产工程中，受工作人员个人操作失误、检修不当以及外力等因素的影响，供电系统会出现一些故障问题，如果不对故障进行及时的维修，故障往往会在逐渐蔓延并产生更大的破坏，造成巨大经济损失。因此，对于供电系统运行过程中出现的故障，应该迅速进行故障的处理，将安全隐患消灭在萌芽阶段。通常情况下，当前化工企业中所配备的供电系统安装了继电保护装置，故障发生会使得中央报警系统发出报警信号，通过相关保护工作人员的及时分析，能够快速找出故障发生原因，从而使供电系统以最快的速度恢复运行，保证化工生产的正常进行。
结语
电源快切技术相比传统自投技术，其电源转换速度大幅提高，切换方式也更加灵活，供电可靠性、稳定性得以增强。由于化工企业用电系统抗扰动能力较差，所以要充分认识内外部电网大扰动故障对供电网安全稳定运行的影响。电源快切作为防止电网波动的有效措施，虽具有技术优势，但也存在一些短板，需要与系统中继电保护装置、稳控装置及其他自动装置优化配合，才能最大限度发挥其作用，保障供电系统的安全可靠运行。
参考文献:
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［3］马小娜，李广志，王澜．石化供电系统中快切装置技术特点及应用［J］．自动化应用，2010(5):63－64．
论文作者:刘笃戬
论文发表刊物:《防护工程》2017年第23期
论文发表时间:2018/1/9
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