欒笛 遼寧工業(yè)大學(xué)

微機(jī)型廠用快速切換裝置在油田電廠的應(yīng)用

欒笛 遼寧工業(yè)大學(xué)

廠用電是油田電廠最重要的負(fù)荷，它的可靠性決定著整個(gè)電廠的安全發(fā)電，為提高其供電可靠性應(yīng)采用備用電源自動(dòng)投入裝置。微機(jī)型廠用快速切換裝置在油田電廠6 000 V廠用電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。該裝置動(dòng)作的靈敏性及可靠性很高，雖然原理比較復(fù)雜，但具有接口簡單的特點(diǎn)，有助于設(shè)備維護(hù)，對(duì)于機(jī)組的安全、平穩(wěn)運(yùn)行具有重要意義。

備用電源自動(dòng)投入；母線殘壓；同期切換；殘壓切換；快速切換裝置

電是油田生產(chǎn)企業(yè)的命脈，安全、優(yōu)質(zhì)、平穩(wěn)供電至關(guān)重要。廠用電是油田電廠最重要的負(fù)荷，它的可靠性決定著整個(gè)電廠的安全發(fā)電，為提高其供電可靠性應(yīng)采用備用電源自動(dòng)投入裝置（BZT）。隨著技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)廠用電快速切換裝置在化工廠、石化工業(yè)、煤礦和冶金等發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?？焖偾袚Q裝置的任務(wù)是在供電線路斷電的情況下，根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)以最快的速度把負(fù)荷切換到備用線路上，避免在電源切換時(shí)造成運(yùn)行中斷或設(shè)備沖擊損壞，簡化切換操作并減少誤操作，以保證負(fù)荷不斷電連續(xù)運(yùn)行。

1 備用電源的自動(dòng)投入

備用電源自動(dòng)投入的過程比較復(fù)雜。正常運(yùn)行時(shí)，廠用工作電源由發(fā)電機(jī)端經(jīng)高廠變提供，備用電源由高備變提供。當(dāng)工作電源側(cè)發(fā)生故障時(shí)，工作電源開關(guān)跳閘，此時(shí)廠用母線失電，由于慣性及存儲(chǔ)的磁場(chǎng)能量，電動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，并將磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。由于各電?dòng)機(jī)的容量、參數(shù)不一致，電動(dòng)機(jī)之間將有電磁能與動(dòng)能的交換，此時(shí)部分異步電動(dòng)機(jī)實(shí)際上已轉(zhuǎn)入異步發(fā)電機(jī)運(yùn)行工況，因此廠用母線的電壓即是多臺(tái)異步發(fā)電機(jī)發(fā)出的反饋電壓的合成，稱為母線殘壓。由于不存在原動(dòng)力和勵(lì)磁，因此殘壓的幅值和頻率將隨時(shí)間逐漸衰減，殘壓與備用電源電壓間的相位差將逐漸增大。

廠用電源采用快速切換時(shí)，備用電源的電壓和殘壓之間的相位差小，對(duì)電機(jī)沖擊小，切換時(shí)間短，電機(jī)轉(zhuǎn)速下降幅度小，有利于機(jī)爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

電廠BZT原定值為：無電壓元件Udz=26 V，動(dòng)作延時(shí)t=1.0 s，屬于殘壓切換。而SN型少油斷路器合閘時(shí)間在0.2 s左右，加上繼電器的動(dòng)作時(shí)間，殘壓相量可能進(jìn)入到不安全區(qū)，因此也不能采用快速切換。近幾年推廣更換的廠用電電源開關(guān)為大容量真空斷路器，其合閘時(shí)間均在70 ms以下，為實(shí)現(xiàn)快速BZT提供了有利條件。

2 微機(jī)型廠用快速切換裝置

微機(jī)型廠用快速切換裝置是專門為解決廠用電的安全運(yùn)行而研制的。采用該裝置后，可避免母線電壓（殘壓）與備用電源電壓的差壓過大，合閘時(shí)對(duì)電機(jī)造成沖擊；盡量縮短斷電時(shí)間，可采用快速切換，如失去快速切換的機(jī)會(huì)，則裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)換為同期判別或殘壓判別的慢速切換，并在電壓衰減的過程中，可分段切除部分非重要負(fù)荷，以利于重要輔機(jī)的自啟動(dòng)。不僅提高了廠用電切換的成功率，而且確保了電廠設(shè)備安全。

2.1 BZT的啟動(dòng)方式

（1）正常啟動(dòng)。通過人工啟動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)工作到備用、備用到工作的雙向切換。

（2）事故啟動(dòng)。使用保護(hù)接點(diǎn)啟動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)工作到備用的單向切換。

（3）非正常啟動(dòng)。開關(guān)閃跳和低電壓啟動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)工作到備用的單向切換。

2.2 BZT斷路器的動(dòng)作順序

（1）正常時(shí)啟動(dòng)快切，按并聯(lián)自動(dòng)方式切換，此時(shí)兩路電源并聯(lián)，和運(yùn)行人員的習(xí)慣一致。

（2）事故時(shí)啟動(dòng)快切，按串聯(lián)方式切換，不使用時(shí)防止備用電源與故障電源并聯(lián)。

（3）非正常啟動(dòng)快切，按串聯(lián)方式切換。

2.3 BZT的閉鎖

（1）保護(hù)閉鎖。為防止備用電源誤投入故障母線，裝置提供了保護(hù)閉鎖開關(guān)量接口回路，當(dāng)某些保護(hù)動(dòng)作時(shí)（如分支過流、廠用母差等），裝置將閉鎖出口回路，同時(shí)給出保護(hù)閉鎖信號(hào)并等待復(fù)歸。

（2）出口閉鎖。當(dāng)裝置因軟壓板退出或控制臺(tái)（或DCS）閉鎖裝置投入時(shí)，裝置將閉鎖出口并給出出口閉鎖信號(hào)，如裝置軟壓板投入或控制臺(tái)（或DCS）解除閉鎖時(shí)，裝置將自動(dòng)解除閉鎖，恢復(fù)運(yùn)行。

（3）裝置閉鎖。在以下幾種情況下，需對(duì)裝置進(jìn)行復(fù)歸操作，以進(jìn)行下一次操作：進(jìn)行了一次切換操作后；發(fā)出開關(guān)位置異常、保護(hù)閉鎖、PT斷線等閉鎖信號(hào)后，且為不可自動(dòng)恢復(fù)；發(fā)生裝置故障后。此時(shí)，將不響應(yīng)任何外部操作及啟動(dòng)信號(hào)，只能手動(dòng)復(fù)歸解除，如閉鎖或故障仍存在，需待故障或閉鎖條件消除后復(fù)歸才有效。

2.4 微機(jī)型與常規(guī)BZT的接口比較

微機(jī)型比常規(guī)BZT多保護(hù)的啟動(dòng)閉鎖令、出口閉鎖令、備用分支常開接點(diǎn)開關(guān)量等。

3 結(jié)語

微機(jī)型廠用電快速切換裝置在油田電廠6 000 V廠用電系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。該裝置動(dòng)作的靈敏性及可靠性很高，雖然原理比較復(fù)雜，但具有接口簡單的特點(diǎn)，有助于設(shè)備維護(hù)，對(duì)于機(jī)組的安全、平穩(wěn)運(yùn)行具有重要意義。

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.5.052