（广州恒运企业集团股份有限公司 广东广州 501730）
摘 要：结合MFC2000-2型快切装置在恒运电厂#8机组中的应用经验，对装置的应用原理进行分析，对快切方式的选用与定值的整定等技术问题进行探讨，有助于同行借鉴。
关键词：快切 厂用电 残压 同期捕捉
Analysis of Application of Quick-cutting Device for Power Plant #8 in Hengyun Power Plant
Tan -Xingmin
(Guangzhou Hengyun Enterprise Group Co., Ltd., Guangzhou, Guangdong 501730)
Abstract : Combined with the application experience of MFC2000-2 quick-cutting device in #8 generating unit of Hengyun Power Plant, the application principle of the device is analyzed, and the technical problems such as the selection of quick-cutting method and the setting of setting value are discussed. Peer reference.
Key words: fast cutting; power supply for plant; residual pressure; capturing in the same period;
1引言
随着科技进步和社会经济发展，发电机组容量不断提升，对于其厂用电安全性和稳定性的要求也越来越高。快切装置作为一种保证厂用电系统安全和机组稳定运行的重要设备，受到了越来越多新建或扩建电厂项目中的推广应用。本文对快切装置在厂用电系统中的应用原理和实例进行分析，为同行提供参考。
2概况
恒运电厂8号机组容量为330MW，发电机型号：QFSN-330-2-20B，其厂用电采用单元集中制（如图1）设有A、B两段6KV母线，每段母线有两路供电，分别为启备变与厂高变，为保证两路电源的正常倒换和事故切换无扰稳定，经我厂电气技术人员与设计厂家的共同研究，在厂用电系统中配备了一套MFC2000-2型微机快速切换装置。厂用设备的原始数据：
3快切装置应用原理
3.1母线残压衰减特性分析
快切装置原理建立在母线电压衰减特性的基础上，由上图1所示8号机厂用电系统中，当工作电源侧发生故障跳开628A开关，厂用A段母线失电，由于母线负荷多为异步电动机，由于惯性及存储的磁场能量，电动机在短时间内将继续旋转，并将磁场能转变为电能。母线电压为众多电动机的合成反馈电压，称其为残压，残压的频率和幅值将逐渐衰减。用UD表示母线残压，有母线电压衰减特性方程式：
3.2装置切换原理
通过上述分析，可以确定厂用A段电动机组自起动的安全区域，根据该区域中的残压曲线段可以分别制定出快切装置具体的切换方法，这也是实现切换的根本依据。因机组不同负荷电动机组的容量也不同，其等效电抗也有差别。用上述方法还可以确定出机组在不同负荷工况所下对应的安全切换区域，用于快切装置设备参数的设置。
3.2.1快速切换
图3中，以弧线A'－A''为假设，假定正常运行时工作电源与备用电源相同，其电压相量端点为A，则母线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，这就是所谓的“快速切换”。而过B点后BC段为不安全区域，不允许切换。
3.2.2同期捕捉切换
“同期捕捉切换”是在C点后至CD段实现的切换。办法是实时跟踪残压的频差和相角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸。在同期判别过程中，装置计算出备用电源与残压之间相角差速度及加速度，按照设定的备用电源开关的合闸时间进行计算得出合闸提前量，从而保障在残压与备用电源电压向量在第一次相位重合时合闸，减小对负载的冲击。同样，过D点后D—E段为不安全区域，也不允许切换。
设某时刻残压与备用电源相角差速度为V/mS，加速度为a/mS，备用电源开关的合闸时间为TmS，则备用电源开关发合闸指令的提前角度θ为：
以图3为例，同期捕捉切换时间约为0.6S, 对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多。若能实现同期捕捉切换，特别是同相点合闸，对电动机的自起动也很有利，因此时厂母电压衰减到65％－70％左右，电动机转速不至于下降很大，且备用电源合上时冲击最小。
3.2.3残压切换
当残压曲线衰减到20％－40％额定电压后的E—F段实现的切换通常称为“残压切换”。残压切换虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自起动成功与否、自起动时间等都将受到较大限制。如图3，残压衰减到40％的时间约为1秒，衰减到20％的时间约为1.4秒。
3.2.4长延时切换
长延时切换针对一些大容量机组，当工作电源发生故障时，需切换至备用电源，而备用电源的容量不足以承担全部负载，甚至不足以承担通过残压切换过去的负载的自起动，只能考虑长延时切换。长延时切换以工作电源开关跳开后，达整定长延时加满足低电压整定值作为切换条件，条件满足时合上备用电源开关。我厂备用电源的容量足够，此功能没有投入。
4装置切换功能
4.1起动方式
厂用电快速切换装置共有三种起动方式：①正常切换方式；②事故切换方式；③不正常切换方式（包含低压启动及工作开关误跳起动）。其中正常切换为双向，可以由工作切换到备用，也可由备用切换到工作。
4.2切换方式
装置起动后有三种切换方式：①串联；②并联；③同时。串联方式必须确认开关跳开后，再合后备开关。并联方式装置先合后备，然后自动或等待人工干预跳工作或备用。同时方式是跳工作及合备用命令同时发出，其中发合命令前有一人工设定的延时，这种切换方式可以使断电时间尽量少。
4.3实现方式
除并联切换一定是以快速切换方式实现外，其余切换方式均以快速、捕捉或残压、长延时中的一种方式实现。如图5所示：
图5 装置切换功能简图
5快切装置应用的基础
5.1快速断路器
要快切装置能够应用，必须要求断路器具有足够快的速度，其分、合闸时间通常要求在100ms以内，而且开关的抗冲击能力和灭弧性能要强。我厂采取的是型号为VC-V12的6kV小车式真空开关，其分、合闸时间分别为20-60ms与30-70ms能够达到应用要求。
5.2工作和备用电源合符并列条件
我厂6KV每段母线有两路供电电源（启备变与厂高变），电压等级相同，额定电压均为6KV，符合并列条件下。两电源之间由上级开元变电站的运行方式来决定是否分网，可以根据实际运行情况选择并联或串联的切换方式。
5.3具有可靠的分析采样与保护控制系统
信号采集主要用于收集和跟踪电压、相差、频差等重要信号，提供给快切装置分析应用，同时要具有较稳定的控制电源，包括直流、UPS等热控电源。我厂快切装置采用额定直流输入，电压要求220V（-20%-10%）；额定交流输入，100V、5A、50Hz。装置配还备有保护闭锁、开关位置异常、母线PT断线、后备失电闭锁等功能。
6快切装置参数设定
经对厂用电母线负荷的容量计算和分布分析，包括对不同负荷不同工况情况下的厂用电切换数据分析与校验计算，我厂技术人员与厂家共同制定出了快切装置的定值参数，具体如表1-1所示：
切换中相差最大为4.3Deg，频差最大时为0.79Hz，母线电压变化范围：83%—104%Ue 。切换过程由于事故起动装置，电压波动幅度偏大，主要原因是由于切换前厂用电负荷较大，发电机无功偏小，厂用电电厂偏低，并且备用电源电压偏高所致，但切换中能达到应用要求，也可以通过调整去避免类似情况。
由应用实例知，无论是在事故切换还是正常切换，快切装置均能实现厂用电成功切换。
8快切装置运行注意事项
1.对厂用电进行切换后均应按复归按钮复位装置（远方或就地），否则装置不会进行下次切换步骤，每次操作后均应到快切装置就地进行复位并确认装置正常。
2.正常运行当中要加强对快切装置检查，发现有报警信号时及时处理，及时调整启备变有载调压装置，保证备用电源与工作电源电压相近。
3.厂用快切装置投入使用时，应将快切装置上相关压板及发变组保护屏上启动厂用分支快切及闭锁快切压板投入。
9结语
从快切装置的应用基础入手，对其应用原理进行逐层深入分析，结合厂用电负荷容量分布等原始数据，通过计算校验，成功设置合理的切换方式与参数定值，在实际应用当中证实MFC2000-2型快切装置能够保证厂用系统的安全运行，值得推广。
参考文献：
[1] 戈东方主编：《电力工程电气设计手册》中国电力出版社， 能源部西北电力设计院编，1991年。
[2] 《MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置说明书》南京东大金智电气自化有限公司，2012年。
[3] 刘传彝《电力变压器设计计算方法与实践》辽宁科学技术出版社，2002年 。
[4] 涂光瑜主编：《汽轮发电机及电气设备》中国电力出版社，华中理工大学编，1998年 。
[5] 《D厂2×330MW电气辅机运行规程》广州恒运集团公司企业标准，Q/GZHY 105.01.DDF-2017。
作者简介：谭醒民，1983年11月出生，广东省肇庆人，注册安全工程师，高级技师，主要从事发电厂集控运行、电气运行及管理工作。已发表论文2篇。
论文作者:谭醒民
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/15
标签：装置论文; 母线论文; 电源论文; 电压论文; 方式论文; 机组论文; 电动机论文; 《电力设备》2018年第5期论文;