許明延

摘 要：本文分析了中化泉州石化電力系統(tǒng)基本概況，現(xiàn)有分段開關(guān)備自投裝置的缺陷，快切裝置7VU683的特點(diǎn)和功能；泉州石化電力系統(tǒng)快切裝置需求分析，二次接線設(shè)計(jì)和功能配置。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；快切裝置；需求分析；接線設(shè)計(jì)；功能配置

中圖分類號(hào)： TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）19-177-3

0 引言

中化泉州石化有限公司作為一家大型煉油化工企業(yè)，建成有常減壓蒸餾、渣油加氫、蠟油加氫裂化、連續(xù)重整、催化裂化、延遲焦化、聚丙烯等19套生產(chǎn)裝置以及配套碼頭倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施。各生產(chǎn)裝置間工藝流程連續(xù)性強(qiáng)，多數(shù)裝置存在高溫高壓易燃易爆環(huán)節(jié)，一旦供電中斷或異常會(huì)造成設(shè)備停運(yùn)、工藝流程中斷、設(shè)備損壞等，嚴(yán)重情況可能引起爆炸、火災(zāi)、人身傷亡等重大事故，將給企業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

1 泉州石化電力系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 泉州石化電力系統(tǒng)基本概況

泉州石化有限公司電力系統(tǒng)由雙回路220kV涂寨I、II線供電，正常運(yùn)行時(shí)兩段母線并列運(yùn)行；總變電所35kV配電裝置為戶內(nèi)雙母線接線方式，正常運(yùn)行時(shí)，母聯(lián)開關(guān)斷開，兩段母線分列運(yùn)行；35kV/10kV區(qū)域變電所、10kV單元變電所、400V配電裝置均為單母線分段接線方式（10kV系統(tǒng)圖見圖1），分段開關(guān)設(shè)置備用電源自動(dòng)投入裝置（BZT），正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)線開關(guān)1DL、2DL處于合閘狀態(tài)，分段開關(guān)3DL處于斷開狀態(tài)，兩段母線分列運(yùn)行；在現(xiàn)有配置下，某一工作電源因系統(tǒng)電壓波動(dòng)或故障失電，通過(guò)備自投裝置合上分段開關(guān)3DL為停電的母線供電。

1.2 現(xiàn)有分段開關(guān)備自投裝置的缺陷

泉州石化電力系統(tǒng)目前使用的備自投裝置（BZT）延續(xù)了電網(wǎng)變電站的備自投裝置工作原理，沒(méi)有針對(duì)工業(yè)企業(yè)的需求和特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)。例如：在起動(dòng)條件上，采用失壓起動(dòng)，沒(méi)有考慮把有關(guān)的繼電保護(hù)動(dòng)作作為起動(dòng)條件以縮短起動(dòng)時(shí)間；在合備用電源條件上，采用延時(shí)和無(wú)壓判據(jù)，沒(méi)有采用母線電壓、頻率、相位實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)“快速切換”。

我司各區(qū)域變電所10kV、單元變電所10kV、400V備自投判斷欠壓的條件分別為60%相電壓、60%相電壓、120V（對(duì)比相電壓220V），延時(shí)時(shí)間分別為1.5S、2S、2.5S。當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)異?；蚬收?，即使備自投可靠動(dòng)作，此時(shí)中壓電動(dòng)機(jī)已經(jīng)被分批切除，即使延時(shí)較長(zhǎng)的高壓電動(dòng)機(jī)沒(méi)被切除，轉(zhuǎn)速已經(jīng)嚴(yán)重下降；對(duì)400V 配電系統(tǒng)而言，低電壓將造成接觸器脫扣、變頻器停止，電動(dòng)機(jī)也將停轉(zhuǎn)。總之，在石化行業(yè)，備自投并沒(méi)有真正起到保障供電連續(xù)性的作用。

2 快切裝置7VU683的功能介紹

西門子快切裝置7VU683，是基于新一代嵌入式軟硬件平臺(tái)而研制的新型自動(dòng)切換裝置，主要優(yōu)點(diǎn)是“快速切換”電源，即母線無(wú)故障的情況下，在工作電源跳開的同時(shí)快速合上備用電源。特別對(duì)于負(fù)載大部分為電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，失壓后電動(dòng)機(jī)惰行，但由于電動(dòng)機(jī)能量反饋，母線電壓下降緩慢，此時(shí)快切裝置切換成功率高、時(shí)間短、沖擊小，電動(dòng)機(jī)在電壓恢復(fù)后快速恢復(fù)正常轉(zhuǎn)速運(yùn)行。

快切裝置可以實(shí)現(xiàn)不同起動(dòng)條件的切換，包括正常起動(dòng)、事故起動(dòng)和異常起動(dòng)（ 低壓起動(dòng)、低頻起動(dòng)、逆功率起動(dòng)、滑差起動(dòng)和開關(guān)偷跳起動(dòng)）。每種起動(dòng)條件可以選擇不同的切換時(shí)序（ 并聯(lián)全自動(dòng)切換、并聯(lián)半自動(dòng)切換、同時(shí)切換和串聯(lián)切換），并根據(jù)實(shí)際需要分別選擇不同切換模式（ 快速模式、實(shí)時(shí)快速模式、同相捕捉模式、殘壓模式和長(zhǎng)延時(shí)模式）。

在快切裝置中，為了避免在母線故障的工況下進(jìn)行備用電源的切換，在裝置中設(shè)置了閉鎖元件，即由表征母線或母線聯(lián)絡(luò)線有故障的母線保護(hù)或主變后備保護(hù)啟動(dòng)閉鎖元件而閉鎖快切裝置。

快切裝置還帶有母聯(lián)保護(hù)功能，包括相過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)、相電流充電保護(hù)、零序電流充電保護(hù)。母線發(fā)生故障，母聯(lián)保護(hù)功能瞬時(shí)切除故障，閉鎖電源切換，避免將故障范圍擴(kuò)大。

3 快切裝置在中化泉州電力系統(tǒng)的應(yīng)用和分析

3.1 泉州石化電力系統(tǒng)快切裝置需求分析

中化泉州石化共有總變電站一座、區(qū)域變電所四座、35kV直配變電所一座，10kV變電所16座，考慮初期投資規(guī)模和電力系統(tǒng)改造難度、調(diào)試風(fēng)險(xiǎn)，為了盡快彌補(bǔ)現(xiàn)有電力系統(tǒng)分段開關(guān)備自投裝置的缺陷，提高電力系統(tǒng)抵御電網(wǎng)故障時(shí)的快速反應(yīng)能力，決定第一批對(duì)區(qū)域變電所一、二、三、四和單元變電所八共9套10kV單母線分段系統(tǒng)增加快切裝置改造。

3.2 快切裝置的二次接線設(shè)計(jì)（如圖2，圖3）

3.3 快切裝置主要功能配置

3.3.1 切換方式選擇

我司10kV電力系統(tǒng)為單母線分段運(yùn)行方式，所以快切裝置的切換方式選擇：母線1→母線2和母線2→母線1兩種切換方式。

3.3.2 切換時(shí)序和實(shí)現(xiàn)模式選擇

切換時(shí)序選擇并聯(lián)全自動(dòng)切換（邏輯圖見圖4）和串聯(lián)切換（邏輯圖見圖5）；切換實(shí)現(xiàn)模式選擇快速模式、實(shí)時(shí)快速模式、同相捕捉模式（參數(shù)設(shè)置見表2）。

并聯(lián)全自動(dòng)切換時(shí)序用于手動(dòng)切換，在快切屏上設(shè)置手動(dòng)切換選擇開關(guān)1SW，根據(jù)工作需要對(duì)兩種手動(dòng)切換方向進(jìn)行選擇。手動(dòng)起動(dòng)方式，多用于進(jìn)線檢修或故障后進(jìn)線恢復(fù)時(shí)使用，以從母線1→母線2切換方向?yàn)槔M(jìn)行說(shuō)明，如圖四所示：并聯(lián)全自動(dòng)切換起動(dòng)后，若并聯(lián)條件滿足（3DL開關(guān)兩側(cè)的頻差、相差、壓差分別小于設(shè)定值，并聯(lián)切換頻差8851設(shè)定0.1HZ、并聯(lián)切換相角差8853設(shè)定10.0度、并聯(lián)切換壓差8852設(shè)定2.0V）裝置先合上備用電源開關(guān)3DL，此時(shí)進(jìn)線1、進(jìn)線2 兩個(gè)電源短時(shí)并列，經(jīng)整定延時(shí)（并聯(lián)跳閘延時(shí)8854設(shè)定100mS）后裝置再跳開工作電源開關(guān)1DL。

串聯(lián)切換用于事故起動(dòng)和異常起動(dòng)，以從母線1→母線2切換方向?yàn)槔M(jìn)行說(shuō)明，如圖五所示：串聯(lián)切換被起動(dòng)后，串聯(lián)切換邏輯發(fā)出“跳工作電壓開關(guān)”去跳開1DL開關(guān)，在確認(rèn)1DL 跳開后，再根據(jù)實(shí)時(shí)電力系統(tǒng)參數(shù)、依次與“快速切換模式條件”、“實(shí)時(shí)快速切換模式條件”、“同相捕捉模式條件”判斷（判斷條件見表1），按照判斷結(jié)果分別發(fā)出合備用電源開關(guān)3DL的內(nèi)部邏輯。

3.3.3 異常起動(dòng)和事故起動(dòng)方式配置

異常起動(dòng)方式：1#、2#回路的35kV線路差動(dòng)保護(hù)繼電器P521各增加1保護(hù)出口，1#、2#主變差動(dòng)保護(hù)繼電器T87的差動(dòng)保護(hù)、單相接地保護(hù)、主變非電量（重瓦斯）各增加1個(gè)出口，分別作為異常啟動(dòng)的開入量接入1QD10和1QD11（見圖3）；事故啟動(dòng)方式設(shè)置：選擇低電壓起動(dòng)、低頻起動(dòng)和開關(guān)偷跳起動(dòng)。

在快切裝置判斷出電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)條件滿足異常起動(dòng)或事故起動(dòng)后，將觸發(fā)內(nèi)部串聯(lián)切換邏輯（見圖5）完成一系列判斷后實(shí)現(xiàn)快速切換，切換時(shí)間在100-200mS之間。此時(shí)，10kV母線所帶中壓電動(dòng)機(jī)低電壓保護(hù)未動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)可以立即恢復(fù)正常轉(zhuǎn)速運(yùn)行；部分低壓電動(dòng)機(jī)由于交流接觸器脫扣或變頻器保護(hù)動(dòng)作或電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器保護(hù)動(dòng)作而停機(jī)，但可以采取措施快速恢復(fù)運(yùn)行。

3.3.4 快切裝置閉鎖配置

1#、2#主變差動(dòng)保護(hù)繼電器T87的復(fù)壓過(guò)流、零序保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)各增加1個(gè)出口選擇項(xiàng)，10kV I＼II段進(jìn)線柜綜合保護(hù)繼電器S80速斷保護(hù)和過(guò)流保護(hù)各增加1個(gè)出口選擇項(xiàng)，共同作為快切保護(hù)裝置的閉鎖信號(hào)開入量接入1QD9（見圖3）。

4 結(jié)語(yǔ)

快切裝置7VU683 的母聯(lián)保護(hù)功能和其它功能（如：PT斷線保護(hù)、母線電壓相序保護(hù)、故障錄波等），選擇投入運(yùn)行，具體參數(shù)設(shè)置不再贅述?？烨醒b置用于實(shí)現(xiàn)不同電源之間平穩(wěn)、安全、快速切換，具有快速、可靠、安全等優(yōu)勢(shì)。本文具體闡述中化泉州石化電力系統(tǒng)中快切裝置的安裝使用與功能配置，以期對(duì)快切裝置在其它工業(yè)企業(yè)電力系統(tǒng)的應(yīng)用提供一些參考。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 周金程.高壓電源快切裝置在企業(yè)電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D].天津理工大學(xué)，2013.

[2] 西門子多功能電機(jī)母線快速切換裝置7VU683 V4.70用戶手冊(cè).