張永貴

淺析快切工作原理及應(yīng)用

張永貴

本文詳細(xì)的講述了快切裝置的工作原理，并以深圳國立智能公司的SID-8BT-A型快切裝置為例，結(jié)合其在泉州石化有限公司動力站廠用電系統(tǒng)中的應(yīng)用，闡述了快切裝置在石化企業(yè)供電系統(tǒng)中的優(yōu)越性。

快切；頻差；相角差；切換方式

1 廠用電的重要性

廠用電系統(tǒng)作為動力站的重要組成部分，它的安全可靠性對整個機(jī)組乃至全廠生產(chǎn)運(yùn)行的安全可靠性有著相當(dāng)重要的影響，而廠用電切換則是整個廠用電系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)。廠用電源采用快切裝置解決了廠用電的安全運(yùn)行問題。裝置可以完成不同原因啟動的切換，每種切換都可選擇不同的切換模式，并根據(jù)實際需要分別選擇不同的切換準(zhǔn)則。避免了備用電源投入時引起的電壓波動、沖擊電流大等問題，既保證了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，也保證了設(shè)備的安全運(yùn)行，從而也就確保了企業(yè)的平穩(wěn)生產(chǎn)。

2 快切啟動方式

快切裝置實時檢測工作與備用電源的電壓、電流以及斷路器的狀態(tài)，一旦發(fā)生異常，根據(jù)快切邏輯啟動切換，快切裝置有事故切換、非正常切換以及手動切換方式。

2.1 事故切換

事故切換由保護(hù)接點啟動。保護(hù)啟動接點可并接進(jìn)線縱差保護(hù)、電抗器保護(hù)或發(fā)變組保護(hù)出口接點。當(dāng)事故切換啟動后，先發(fā)跳開工作電源，在切換條件滿足時合上備用電源。

2.2 非正常工況切換

非正常切換是自動進(jìn)行的，包括以下兩種情況：

母線失壓啟動：當(dāng)母線電壓均低于設(shè)定值且時間大于設(shè)定延時定值時，裝置根據(jù)選定方式進(jìn)行串聯(lián)或同時切換。

工作電源開關(guān)誤動啟動：人為誤操作或其他原因引起工作電源開關(guān)誤跳，裝置選擇串聯(lián)切換模式。

2.3 手動切換

手動切換是人為操作啟動，屬于正常切換。在檢測到就地手動或遠(yuǎn)方切換命令時，啟動工作電源與備用電源之間的快速切換操作。切換模式可以選擇串聯(lián)、同時、并聯(lián)等切換中任意一種模式。

3 切換方式

快切有三種切換方式，分別為：串聯(lián)、同時和并聯(lián)。

3.1 串聯(lián)切換

首先跳工作開關(guān)，在確定工作開關(guān)跳開后，再合備用開關(guān)。

3.2 同時切換

首先跳工作開關(guān)，經(jīng)過設(shè)定合閘延時定值，在時間上保證工作開關(guān)先斷開，不檢測工作電源是否斷開，即合上備用開關(guān)。若工作開關(guān)分閘失敗，將會造成工作電源與備用電源環(huán)網(wǎng)運(yùn)行情況。若系統(tǒng)不允許環(huán)網(wǎng)運(yùn)行，則將剛合上的開關(guān)跳開，斷開合環(huán)點，解除環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。

3.3 并聯(lián)自動切換

首先合備用開關(guān)，確定備用開關(guān)合上后，再自動跳開工作開關(guān)?？烨醒b置同時支持差頻同期和同頻同期操作，并聯(lián)切換準(zhǔn)則實際上就是嚴(yán)格的雙側(cè)電源同期準(zhǔn)則。當(dāng)先合開關(guān)為同頻同期時壓差或功角超出整定值，則自動轉(zhuǎn)為同時或串聯(lián)切換，即先斷開原來工作的開關(guān)，再合上備用開關(guān)。

3.4 并聯(lián)半自動切換

首先合備用開關(guān)，備用開關(guān)合上后，再人為手動跳開工作開關(guān)。此模式只能應(yīng)用于正常手動切換。

4 切換準(zhǔn)則與原理

4.1 快速切換

在切換啟動時，若母線與備用電源進(jìn)線的角差、頻差在定值范圍之內(nèi)，且母線電壓大于低壓閉鎖定值，則立刻合閘進(jìn)行快速切換。根據(jù)試驗表明，該母線的負(fù)載大小決定母線殘壓衰減的時間、速度，負(fù)載越多，電壓、頻率下降的越慢。當(dāng)工作開關(guān)跳閘后，殘壓將與正常電壓的相角差越來越大，殘壓還未下降太多，在頻差平均為1Hz、相角差小于60°時，是切換的最佳時機(jī)，沖擊電流小且壓差對設(shè)備安全。

4.2 捕捉耐受電壓點準(zhǔn)則切換

當(dāng)工作電源由于故障等原因斷開后，母線上所有電動機(jī)依靠原來的慣性及轉(zhuǎn)子剩磁轉(zhuǎn)入異步發(fā)電狀態(tài)，母線上的電壓和頻率逐步下降，通過實時監(jiān)測母線與備用電源的相角差φ及當(dāng)前的ΔU值，并根據(jù)已采樣的數(shù)據(jù)預(yù)測ΔU的變化，在ΔU值增大到超過允許值之前，及時發(fā)出合閘命令完成備用電源的投入，這保證了該母線殘壓和電動機(jī)轉(zhuǎn)速還很高時就重新受電，大大有利于迅速恢復(fù)工作。

4.3 捕捉首次同相點切換

當(dāng)工作電源因事故被切除后，母線上的電壓及頻率按一定的規(guī)律衰減，母線上殘壓相量將繞備用電壓相量向滯后方向旋轉(zhuǎn)，在衰減過程中每運(yùn)動360°就出現(xiàn)一次可能滿足同相切換判據(jù)的合閘時刻點。在首次出現(xiàn)相角差為零時完成備用電源切換，此刻母線電壓一般衰減到額定電壓的60～70%左右，電動機(jī)設(shè)備出力下降不是很大，合上備用電源時沖擊電流也不是太大，設(shè)備自起動條件較好。

4.4 殘壓切換

殘壓切換為上述首次同相點切換的后備功能，當(dāng)工作電源被保護(hù)切除后，由于某種原因不能進(jìn)行上述切換，母線電壓衰減到某個設(shè)定值時，再合上備用分支開關(guān)。此合閘時無需判斷相角和頻率差，這是一種非同步的切換方式。雖能保證備用電源投入，但是由于停電時間過長，很多設(shè)備已自動或被低壓保護(hù)被切除，自啟動條件惡化，生產(chǎn)將受到較大影響。

4.5 長延時切換

如果在給定的時間內(nèi)無法進(jìn)行上述切換方式，當(dāng)短時間內(nèi)同時發(fā)生多次故障時，可執(zhí)行長延時切換，此方式僅作為一種備用切換方式。

5 快切裝置的保護(hù)及閉鎖

快切配置有各進(jìn)線、母線失壓告警保護(hù)；TV斷線告警功能；二段低壓減載保護(hù)。各種保護(hù)的數(shù)值，時間，投退軟壓板均可根據(jù)需要在保護(hù)定值中獨立設(shè)置?？烨醒b置可以根據(jù)保護(hù)情況進(jìn)行相應(yīng)的閉鎖，開關(guān)異常、備用電源失電、TV斷線、正常切換失敗、事故切換后無論成功與否都閉鎖快切裝置，當(dāng)故障消除后需要人工復(fù)歸，正常切換成功后會自動復(fù)歸裝置。

6 結(jié)束語

快切裝置與傳統(tǒng)的備自投相比，可在幾十毫秒內(nèi)完成切換，并且檢同期，多種選擇切換模式同時包含備自投功能，對系統(tǒng)沖擊小的優(yōu)點正得到廣泛的普及和應(yīng)用?？烨醒b置記錄每次切換引起的電流、電壓的變化以及合閘時間，作為下次修正切換時機(jī)的依據(jù)。因為事故斷電后廠用母線上電動機(jī)群反饋電壓的變化及備用電源投入時沖擊電流的大小及變化都直接影響快切的質(zhì)量，而這些變化與負(fù)荷性質(zhì)及失電持續(xù)時間等有密切關(guān)系。并通過自學(xué)習(xí)軟件及邏輯運(yùn)算對錄波結(jié)果進(jìn)行分析，對切換過程的偏差進(jìn)行修正，進(jìn)一步提高快切的靈敏性，使裝置“工齡”越長越“精明”，以備往后更精確地實施事故切換。

[1]《深圳國立智能SID-8BT-A快切技術(shù)說明書》.

[2]孫孜平.淺析快切工作原理及應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，27：151.

[3]侯德明.廠用快切裝置的運(yùn)行與故障處理[J].湖南農(nóng)機(jī)，2013，11：175.

[4]毛衛(wèi)東.廠用電快切系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用[J].科技與企業(yè)，2013，03：181+184.

TM76

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1004-7344（2016）14-0294-01

2016-4-28

張永貴（1984-），男，福建泉州人，助理工程師，本科，主要從事電氣運(yùn)行工作。