朱南希
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摘要：当前社会对供电可靠性要求越来越高，这对供电系统中的电源切换要求也随之提高。为提高供电系统的运行效率和速度，就要尽量减少电源切换过程中产生的误差，提高电源切换的效率和成功率。本文主要阐述当前常见的电源切换方式，重点阐述快切装置在供电系统中的应用这一课题，从三个方面对其进行了论述，希望能够给相关从业人员的研究起到一定的参考作用。
关键词：快切装置；供电系统；残压；电源
一、供电系统中电源切换方式比较
在给供电系统进行电源切换时需要保证其成功率和正确性。这是因为对供电系统的电源进行切换的工作是一项比较复杂的工作，特别是当发生事故和故障需要进行电源切换时，电压、电流等都可能时刻发生变化，如果切换出现失误，则会给整个系统带来危害。
1.手动切换
手动切换是最早也是最常见的切换方式，当下人们在正常倒电源系统时也会采用这种方法。该切换方式特征是“先合闸后分闸”。即：备用电源断路器先合闸，工作电源断路器后分闸。具体流程如下：母线工作电源失压后，首先将备用电源断路器合闸，使得两路电源处于短时并列状态，其次将工作电源断路器分闸。
手动切换方式应用时间最长，但仍然存在一定的风险，这是因为两个并列的电源增加了故障发生的可能性，并且出现故障后无法有效控制事故范围。受到开关开合时间及人员操作时间限制，从切换准备到切换结束时间跨度较长，导致母线断电时间很长。对于电磁感应电机而言，会恶化自启动条件，甚至自启动失败，使得电源因过流和低电压跳闸。
2.备自投切换
特征是“先分闸后合闸”。即：工作电源断路器先分闸，备用电源断路器后合闸。具体流程如下：母线工作电源失压后，首先将工作电源断路器分闸，同时确认备用电源处于正常状态，待工作电源断路器分闸后，再将备用电源断路器合闸供电。与手动切换方式相比较，取消了两路电源短时并列的情况，也就避免了电源并列引发的故障。
备自投切换的工作时间一般大于150微秒，容易发生低压接触器失磁脱扣情况，不利于整个供电系统的正常运行。同时这种切换方式需要多项电气元件的支撑，任一元件的不正常运行都会影响切换过程。因备自投切换缺乏同相鉴定，线路因备用电源投入出现过流触发速断保护跳闸，导致切换失败。
3.快切切换
特征是“同时分合闸”。即：工作电源断路器分闸与备用电源断路器合闸两者同时进行。具体流程如下：母线工作电源失压后，工作电源、备用电源断路器同时分、合闸。此方式下供电系统实际断开时间，一般不会超过15微秒，由于所需时间极短，因此能够使低压接触器正常运行。
二、快切原理
以异步电动机为例，母线失压，工作电源切除后，负载电机依靠惯性进入异步发电状态，工作母线上出现电压、频率随电机转速下降而下降的残压。如右图一所示，残压VD相对于备用电源VS向滞后方向运动角度δ不断增大，残压数值逐步衰减直至为零。
图一
为分析方便，我们以一个电源系统与单台电动机为例，备用电源系统和电动机等值电路按暂态分析模型简化，忽略绕组电阻、励磁阻抗等，以等值电势VS和等值电抗XS代表备用电源系统，以等值电势VM和等值电抗XM来表示电动机，如图二所示：
断电后，电机定子回路工作于开路状态，电势VM等于电机端电压，即VM＝VD。备用电源投入后，电机绕组电压UM为：
以工作、备用电源相位一致为分析前提，电压相量端点均记为为A。母线工作电源失压后，母线上因电机产生的残压相量向滞后方向运动，即端点A沿残压曲线向B移动。在AB段内电机转速下降较少，母线残压较高，此时备用电源合闸送电，既可保证电机安全，又有利于迅速恢复工作。这就是 “快速切换”工作原理。
三、快切装置在供电系统中的应用分析
1.应用所需条件
在供电系统中需要采用快速切换的方式时，必须要符合几下几种条件才能完成。
第一，两路独立运行的电源。当供电系统正常运行时，这两个独立的供电电源可以存在一定的电压相角差，但是这个相角差不能大于20度。
第二，配置快速断路器。快速断路器合分闸所用时间远低于普通断路器合分闸时间。当前最常用的是真空断路器，合分闸时间不会超过8微秒。
第三，配置快速动作保护继电器。当前使用最多的是微机保护继电器，俗称快切装置。快切装置包括快速切换、捕捉耐受电压点切换、捕捉首次同相点切换、残压切换、长延时切换5种功能，可根据实际情况灵活选择。
2.快切装置应用于供电系统的优点
快切装置使用的是双向对称设计，这种设计实现了工作电源与备用电源的互相切换，提高了供电系统的灵活性。同时微机功能的加入也提高了装置的灵活性，能够灵活的使系统功能发生变化。另外一旦供电系统的容量过度增大时，快切装置切换失败装置能够自动执行减载功能，把多余的负荷释放掉，保证系统的正常运行。
四、结束语
总之，使用快切装置切换电源，既能效解决传统手动切换风险大、操作复杂的弊端，又避免了备用电源无法应对高负荷电压情况下工作效率低的问题。建议相关工作人员从所在的供电系统的实际情况出发，科学合理的使用快切装置，维护供电系统的正常运行，提高供电的安全性和稳定性。
参考文献：
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论文作者:朱南希
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/8
标签：电源论文; 供电系统论文; 断路器论文; 装置论文; 工作论文; 母线论文; 电机论文; 《防护工程》2018年第12期论文;