（中石化股份天津分公司）
摘要：该文介绍了热电部二电站厂用快切装置采用的深圳智能设备有限公司生产的SID-8BT多微机备用电源快速切换装置的应用进行简单的分析。
关键词：厂用电；快切
前言
热电部二电站为100万吨/年乙烯项目配套工程，建有一座220kV变电站，为大项目工程的枢纽变电站，向大项目提供110kV、35kV电源；同时建有三台420吨/小时CFB锅炉及两台100MW发电机组，向大项目提供高压蒸汽。6kV厂用系统供二电站机、炉、燃、化、尘主要电机及辅机电源。由此可见厂用系统的重要性。
厂用电工作母线因事故或误操作导致其进线断路器跳闸，工作母线失去电源，此时需要将备用电源投入，以保证向厂用负荷（主要是一些大型电动机）正常供电。随着机组容量的增大，厂用电切换的时间、切换过程中设备受到的冲击、锅炉系统功况的稳定等问题尤显突出。由于旋转的电动机在失去电源后其效果相当于发电机，故工作母线即使失去了电源，母线上也将存在电压。而常用的备自投装置通常是等母线电压消失或者降低到很小值时才将备用电源投人，这就无法满足快速、冲击小以及系统稳定的要求。
1 厂用电切换的形式
热电部二电站汽轮发电机组采用机、炉、电单元集控方式，所以厂用电系统的安全可靠性对整个机组及整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节。
发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少备用变过流或重要辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。以往的厂用电切换方式主要采用以下几种方式：
1、以工作开关辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入。
2、在合闸回路中加延时以图躲过180°反相点合闸（短延时切换）。
3、在合闸回路另串普通机电式或电子式同期检查继电器。
4、合闸回路中串残压检定环节，即残压切换。
国内近几年的新建工程也基本采用了快速切换装置。随着真空和SF6开关的广泛应用，厂用电源采用新一代快速切换装置已毋容置疑。为保证厂用电正常供电需要，应保证厂用母线不失电或失电时间最短，厂用电快速切换类型分为三种：
（1）事故切换
事故切换由保护接点启动。保护启动接点可并接进线纵差保护、发电机、变压器或发-变组保护出口接点。当事故切换启动后，先发跳工作电源开关指令，在切换条件满足时发合备用电源开关命令。切换模式可以选择串联或同时。
（2）非正常工况切换
非正常切换是自动进行的，包括以下两种情况：
母线失压启动：当母线三个线电压均低于整定值且时间大于所整定延时定值时，装置根据选定方式进行串联或同时切换。
工作电源开关误跳启动：因各种原因（包括人为误操作）引起工作电源开关误跳开，装置自动执行串联切换。
（3）正常切换
正常切换由手动操作启动，在接收到正常切换信号后，对工作分支与备用分支之间的电源切换操作。切换时根据切换条件进行先合后切或先切后合操作。
如图 l 所示，工作电源由 3DL 通过工作厂变供电，备用电源由 4DL 通过备用厂变供电。正常切换时，工作电源和备用电源之间可以进行双向切换，既可由工作电源切换至备用电源，又可由备用电源切换至工作电源。例如机组启动时，由备用电源供电给厂用电负荷，待发电机并网稳定运行后，才合上工作电源使之与备用电源短时并列运行，然后联跳断开备用电源断路器；停机时，先合上备用电源，与工作电源短时并列，然后联跳断开工作电源，由备用电源供电给负荷，最后机组与系统解列停机。不正常切换是由母线非故障性低压引起的切换，它是单向的，只能由工作电源切换至备用电源。不正常切换分为以下两种情况：母线三相电压持续低于某一设定值超过所设定的延时，装置自动跳开工作电源，投人备用电源；或由于工作电源断路器误跳，装置自动投人备用电源。事故自动切换是由于故障引起，如图 l 所示，d—1 发生短路故障，工作厂变保护动作，厂用母线失去电源，合上备用电源，事故自动切换也只能是单向切换。
2 厂用电快速切换问题分析
如图 1 所示厂用电接线情况。在 d 1 发生短路故障，工作厂变保护动作跳开 3DL 或断路器偷跳，厂用母线失去电源。各电动机在阻尼的作用下转速开始下降，同时，电动机产生的反电势使得母线上有电压存在。对于母线上的电压而言，其频率的衰减以及幅值的衰减如图 2 所示。横坐标表示时间，纵坐标表示电压及频率。可以看到，电压幅值的衰减速率要比频率的衰减速率缓慢一些，并且在 t0时间阶段内，电压的幅值下降得很小，能够维持相当的值，这就是所谓“失电不失压”，但频率的衰减接近 30 ％。经过 t，时间后，母线电压才下降到 0.3 Un。母线失去电源后仍然有电压存在以及该电压的慢速衰减特性给备用电源的快速投人施加了限制。
显然，厂用电快速切换在厂用母线电压 U 下降的过程中，应尽快合上备用电源。如果不经过同期检测，随意合上备用电源，可能造成非同期合闸，冲击电流很大，造成电动机等设备的损害。厂用事故切换、不正常切换逻辑如图 3。事故切换：① d1 发生短路故障，工作厂变动作跳 3DL，切换装置跳1DL 断路器，切换判据满足，合2DL 断路器；② 母线故障，母线保护动作，闭锁切换装置。不正常切换：① 3DL 断路器偷跳，切换装置跳 IDL 断路器，切换判据满足，合2DL 断路器；② 1DL 断路器偷跳，切换判据满足，合 2DL 断路器；③ 母线电压低，切换装置经延时跳1DL 断路器，切换判据满足，合 2DL 断路器。切换判据：① 在 t0时间阶段内，检测工作母线电压与备用电源电压之间的电压差 △ U、频率差万、相角差 △ 占，满足 △ U < U set ．、＜ fset1，△＜set.，装置发合闸令。在工作母线失压之初，电压下降小，在频率刚下降之初（如 fset1.= 0.5 Hz），若相角差小于允许值（set1= 40°），装置很快合上备用电源，此为最佳合闸时间；② 在 t0时间阶段内，若频率刚下降之初，没有合上备用电源，采用检测恒定越前时间准同期的方法，满足U < Uset2、f＜fset2、△＜yj，装置发合闸令。在该过程中，频率下降较大（如 fset2＝ 10 Hz），计算越前相角yj，满足条件装置合闸，这是一种准同期合闸方式，也是一种较佳的合闸时间。以上两种方式均为快速切换；③ 若在 t0时间阶段内，方法 1、方法 2 均未合闸，电压、频率均下降很大，满足 △ U ＜Uset3（Uset3 =0.3Un，Un为额定），装置合上备用电源。这是一种无压备自投方式，此为慢速切换。失去电源以后工作母线电压的幅值衰减非常缓慢，而频率衰减非常快，致使从失去电源那一刻到下一个同期点的时间段被大大缩短，这就要求快切装置要能快速而准确地把握时机，否则，在母线电压的频率下降得足够快的情况下，如果判据 ①、② 没有被抓住，接下来就只能靠判据 ③ 进行慢速切换了。
3 厂用电快速切换与保护的配合
在母线故障时，若装设母线保护，闭锁快速切换装置，如图 3 所示。若没有装设母线保护，在切换装置合闸后，若为永久性故障，切换装置应加速跳闸；若为瞬时性故障，在切换装置合闸后，在母线电压恢复过程中，切换装置低压分时段切除母线上不重要的电动机，以保证重要电动机的自启动。如图 4 所示，永久性故障，相间电压任一降低，2DL 合闸后电流大于 1.2In（In为额定电流），加速 2DL 跳闸；瞬时性故障，母线三相电压恢复过程中，电动机自启动，经延时 1 跳母线上最不重要的电动机，经延时 2 跳母线上次不重要的电动机，保证重要电动机自启动，增加0.06In＜ I <1.2In的有流判据是保证停机或母线三相断线，低电压不误出口。若切换装置在判据 ①、② 条件下很快满足切换条件，母线电压恢复很快，没有低电压自启动过程，保证不切不重要的电动机。
4 结束语
工作厂用母线因某种原因失电，快速合上备用电源，既可以保证母线不失电，又可以减小电流冲击对电动机等设备的损害，减少电动机自启动过程跳不重要的电动机。如何快速、最佳抓住切换时机，是厂用电快速切换的关键。除此之外还应考虑与保护的配合关系，以及电动机的自启动过程，保证切换的成功率。只有了解了本装置的特点及应用才能在事故时作出准确的判断，更好的保障厂用电的安全可靠运行。
参考文献：
[1]段刚，余贻鑫，齐革军。厂用电切换机电动态过程研究[J]，电网技术；1998年01期
[2]张培杰等。关于厂用电源快切装置切换判据的探讨[J]，电力自动化设备；2005年06期
作者简介：
程云贺，男（1983年），工程师，主要从事电气设备管理方面的工作。
论文作者:程云贺
论文发表刊物:《电力设备》2015年3期
论文发表时间:2015/11/2
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