中化泉州石化有限公司
摘要：本文分析了中化泉州一期炼油项目、二期乙烯项目电力系统基本概况，炼油项目电力系统分段开关备自投装置的缺陷、快切装置改造项目的缺点，快切装置MFC2000-6B的功能和特点，乙烯项目电力系统快切装置需求分析和功能配置。
关键词：快切装置；并联切换；串联切换；备自投装置
前言：
中化泉州乙烯项目在建有乙烯裂解、EVA、HDPE、PP、POSM、EOEG、对二甲苯、干气精制、凝析油、连续重整、加氢裂化等20多套化工生产装置及配套储运设施。各生产装置间工艺流程连续性强，多数装置存在高温高压易燃易爆环节，且部分化工装置存在超高温超高压环节，一旦供电中断或异常会造成设备停运、工艺流程中断、设备损坏等，严重情况可能引起爆炸、火灾、人身伤亡等重大安全事故，将给企业造成巨大经济损失。
1 泉州石化炼油项目、乙烯项目电力系统现状
1.1炼油项目电力系统概况：
炼油项目电力系统由双回路220kV涂寨I、II线供电，正常运行时两段母线并列运行；35kV系统为户内双母线接线方式，正常运行时，两段母线分列运行；35kV区域变电所、10kV变电所、400V配电装置均为单母线分段接线方式（10kV系统图见图1），分段开关设置备用电源自动投入装置，正常运行时进线开关1DL、2DL处于合闸状态，分段开关3DL处于断开状态，两段母线分列运行。
图1 10kV单母线分段接线系统图
1.2乙烯项目电力系统概况：
乙烯项目电力系统由两条双回220kV I、II线，220kV III、IV线供电，正常运行时I、II段母线并列运行，III、IV段母线并列运行；总变电所35kV系统为户内双母线接线方式，正常运行时，I、II段母线分列运行，III、IV段母线分裂运行；35kV变电所、10kV变电所、400V配电装置均为单母线分段接线方式。
1.3炼油项目电力系统分段开关备自投装置的缺陷：
炼油项目电力系统使用的备自投装置延续了电网变电站的备自投装置工作原理，没有针对工业企业的需求和特点进行设计和开发。例如：在起动条件上，采用失压起动，没有考虑把有关的继电保护动作作为起动条件以缩短起动时间；在合备用电源条件上，采用延时和无压判据，没有采用母线电压、频率、相位实时跟踪技术来实现“快速切换”。
炼油项目10kV系统备自投判断欠压的条件分别为60%相电压、60%相电压、120V，延时时间分别为1.5S、2S、2.5S。当电网出现故障或异常，即使备自投可靠动作，此时10kV高压电动机已经被分批切除，即使延时较长的10kV高压电动机没被切除，转速已经严重下降，无法满足工艺需求；对400V 配电系统而言，低电压将造成接触器脱扣、变频器停止，电动机也将停转。
1.4 炼油项目供电系统快切改造的缺点
炼油项目在检修时对部分10kV系统进行增加快切装置的改造，但因整个供电系统结构已形成，致使改造工程存有部分缺点。比如10kV供电系统只设置有母线PT，没有线路PT，快切装置定值设置时，线路电压来源只能取自母线PT。
2.快切装置MFC2000-6B的功能介绍
2.1 快速切换
金智科技快切装置MFC2000-6B，主要优点是“快速切换”电源，即母线无故障的情况下，在工作电源跳开的同时快速合上备用电源。特别对于负载大部分为电动机的系统，失压后电动机惰行，但由于电动机能量反馈，母线电压下降缓慢，此时快切装置切换成功率高、时间短、冲击小，电动机在电压恢复后快速恢复正常转速运行。快速切换原理如下：
图1所示，当进线1发生故障时，开关1DL跳开，母线1失电，母线电压的频率和幅值将逐渐衰减，以极坐标的形式绘出母线残压相量变化轨迹如图2。
图2 母线残压特性示意图
图2中VD为母线1残压，VS为备用电源电压（即母线2电压），△U为两个母线的电压。
假定正常运行时进线1电源与进线2电源同相，其电压相量端点为A，则母线1失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在A－B段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是“快速合闸”。
2.2 其它功能
快切装置可以实现不同起动条件的切换，包括正常起动、事故保护起动和异常起动（失压起动、低频起动、逆功率起动、无流起动和开关偷跳起动）。为了避免在母线及母线的出线故障的工况下进行备用电源的切换，装置中设置了闭锁元件。为避免故障范围扩大装置还设置了母联保护功能、去耦合功能。
3 快切装置MFC2000-6B在乙烯项目电力系统的应用和分析
3.1乙烯项目电力系统快切装置需求分析
乙烯项目设有总变电站一座、35kV发供电中心一座，35kV变电所16座，10kV变电所20座，为了解决备自投装置的缺陷以及炼油项目供电系统快切改造项目的部分缺点，提高电力系统抵御电网故障时的快速反应能力，经过论证，决定在乙烯总变电站、发供电中心设立4套35kV快切装置，在乙烯10kV供电系统设立32套10kV快切装置。
3.3 MFC2000-6B快切装置主要功能配置
3.3.1切换方式选择：乙烯10kV电力系统为单母线分段运行方式，快切装置的切换方式选择：开关1→开关3和开关2→开关3两种切换方式。
3.3.2 切换和实现方式：切换方式选择串联切换和并联切换；切换实现方式选择快速模式、同期捕捉模式（参数设置见表1）。
表1 交流参数设定值
串联切换用于事故起动和异常起动，以从开关1→开关3切换方向为例进行说明，如图1所示：串联切换起动后，串联切换逻辑发出“跳工作电压开关”去跳开1DL开关，在确认1DL跳开后，再根据合闸条件（实时电力系统参数）、依次与“快速模式条件”、“同相捕捉模式条件”判断（判断条件参数见表2），按照判断结果分别发出合备用电源开关3DL的命令。
表2 两种切换实现方式参数对比
并联切换有手动起动方式触发。手动起动方式，多用于进线检修时的人工倒闸或故障后的手动恢复，另外也可用于特殊情况下的倒闸操作。下面以从开关1→开关3切换方向为例进行说明，如图1所示：手动起动后，若并联条件满足（3DL开关两侧的频差、相差、压差分别小于设定值，并联切换频差设定0.1HZ、并联切换相差设定15.0度、并联切换压差设定15%）装置先合上备用电源开关3DL，此时进线1、进线2 两个电源短时并列，经整定延时（并联跳闸延时设定500ms）后装置再跳开工作电源开关1DL，从而完成整个切换过程。
3.3.3 异常起动和事故起动方式配置
异常起动方式：1#、2#回路的35kV线路差动保护继电器7SJ6861-1MAO各增加1保护出口，1#、2#主变差动保护继电器7SJ6861-1HEO的差动保护、单相接地保护、重瓦斯保护各增加1个出口，并入异常启动逻辑；事故启动方式设置：选择低电压起动、低频起动和开关偷跳起动。
在快切装置判断出电力系统实时条件满足异常起动或事故起动后，将触发内部串联切换逻辑完成一系列判断后实现快速切换，切换时间在100-200mS之间。此时，10kV母线所带高压电动机低电压保护未动作，电动机可以立即恢复正常转速运行；部分低压电动机由于交流接触器脱扣或变频器保护动作或电动机综合保护器保护动作而停机，但可以采取措施（如配置电机再启动）快速恢复运行。
3.3.4 快切装置闭锁配置：为了避免快切装置动作后，开关合闸到故障点可能造成停电范围扩大，设置了闭锁逻辑判据。1#、2#主变差动保护继电器7SJ6861-1HEO的复压过流、零序保护、过负荷保护各增加1个出口，10kV I/II段进线柜综合保护继电器7SJ6861-1AAO速断保护和过流保护各增加1个出口，共同作为快切装置的闭锁信号开入量接入闭锁逻辑。
4.结束语
本文具体阐述快切装置MFC2000-6B中化泉州乙烯项目电力系统中的使用与功能配置，希望能对大家在今后的工作中起到帮助和借鉴。
参考文献：
[1]金智科技MFC2000-6B装置电源快切装置说明书V1.03
[2]徐凯.快切技术在区域供电系统中的应用.华北电力大学，2010.3
论文作者:岳远浩
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/10/18
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