摘 要：廠用電源的可靠性對于電廠來說十分重要，由于廠用電源的失電，一方面可能會造成經(jīng)濟(jì)損失，另一方面可能會對系統(tǒng)或設(shè)備的安全運行造成不良影響。本文主要通過對某核電10.5kV廠用電源切換方式的介紹，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)試情況，重點對快切邏輯進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：廠用電；10.5kV；切換；快切

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.188

1 引言

廠用電的可靠性對于電廠來講十分重要，這直接關(guān)系到電廠的經(jīng)濟(jì)性及安全性。

本文重點通過對某核電廠廠用電切換方式的介紹、切換邏輯的分析、幾種切換裝置的優(yōu)缺點進(jìn)行了分析，給后續(xù)廠用電切換相關(guān)試驗提供一定的借鑒作用。

2 廠用電結(jié)構(gòu)圖

3 快切功能實現(xiàn)

3.1 快切原理

當(dāng)UAT因各種原因失電后，此時由于10.5kV中壓母線上電動機(jī)負(fù)荷的惰轉(zhuǎn)，異步電動機(jī)此時的工作方式為異步發(fā)電機(jī)，母線上所有正在惰轉(zhuǎn)電動機(jī)的電壓合成反饋電壓。圖2是某300kV機(jī)組6kV母線反饋向量軌跡（衰減較慢的情況）。

其中：K=XM/（ XS+XM）；VS為系統(tǒng)電壓；VD為母線反饋電壓；△U為VS與VD壓差；XS為系統(tǒng)電抗；XM為中壓電動機(jī)電抗；A'A"為當(dāng)K=0.67時的安全合閘曲線，曲線右邊為安全區(qū)；B'B"為當(dāng)K=0.95時的安全合閘曲線，曲線右邊為安全區(qū)。

如圖2所示，正常運行時，工作電源與備用電源同相，其電壓向量端點為A，母線失電后，反饋電壓端點將沿曲線逆時針移動，如果能在AB段合上備用電源，此時既能保證電動機(jī)運行安全，又不會使電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降太多，這就是快切。

3.2 快切邏輯圖

啟動快切，需要滿足如下條件：

（1）運行人員需在PLS界面上許可母線切換；（2）MSUT、UAT、發(fā)電機(jī)故障；（3）切換裝置無內(nèi)部報警；（4）切換裝置電源電壓在正常范圍內(nèi)；（5）M2斷路器跳閘監(jiān)視回路1、2正常；（6）M2斷路器保護(hù)裝置無跳閘信號；（7）M1、M2檢同期，滿足同期要求；（8）M2斷路器分閘。

復(fù)歸快切，需要滿足如下條件：

（1）M1斷路器分閘、M2斷路器合閘，且母線低電壓（低于90%額定電壓）；（2）殘壓切換；（3）M2斷路器合閘。

3.3 快切定值

（1）快切窗口PU為0.2s；（2）同期元件25的電壓高值25VHI為63.5V，25VLO為52V，同期角度為20°；（3）低電壓27B3定值為52V（額定57.74V）。

25元件的高值25VHI主要是考慮到母線上電動機(jī)負(fù)荷一般能承受的最高電壓為1.1倍額定電壓，而25VLO主要考慮如果母線電壓較低進(jìn)行同期，則啟動電流過大，這樣對系統(tǒng)乃至設(shè)備的安全運行有不良影響，因此需要這兩個限值進(jìn)行閉鎖。

4 快切試驗

在進(jìn)行快切試驗前，除了有些沒有辦法實現(xiàn)的情況需要進(jìn)行模擬，其它情況下，我們盡可能的讓試驗條件接近實際運行工況。為滿足快切條件需要，需要以下條件得到滿足：

（1）M1給中壓母線供電，M2熱備用；（2）中壓母線帶負(fù)荷運行（根據(jù)現(xiàn)場條件，在進(jìn)行試驗時，盡可能地帶了較大的泵及其它所有可以帶的負(fù)荷）；（3）由于快切邏輯需要中壓廠用電上游電氣設(shè)備有故障才能啟動快切，該核電廠快切裝置為了保證切換的快速性，盡可能不影響系統(tǒng)上設(shè)備的穩(wěn)定運行，在執(zhí)行快切時，發(fā)出分M1斷路器和合M2斷路器是同時進(jìn)行的。因此，我們?nèi)藶橥ㄟ^一個兩級空開，接入2對接點到M1斷路器分閘、M2斷路器合閘回路中。

圖4是帶上該核電廠廠用電中壓FWS、CCS及4段400V負(fù)荷中心負(fù)載時的快切試驗錄波波形圖：

由圖4可以看出，快切命令發(fā)出（A點），到M1斷路器分閘，用時34.8ms，從M1斷路器分閘，到最終M2斷路器合閘，用時24ms，整個過程用時58.8ms，整個過程，除了在M1斷路器分閘瞬間因為電動機(jī)惰轉(zhuǎn)反饋電壓的原因，母線電壓稍微有點畸形，且在M2斷路器合閘前大小稍微有點下降、相角略有滯后外，電壓波形平滑，切換過程平穩(wěn)，切換電流平穩(wěn)。在快切試驗完成后，所有廠用電中壓母線上負(fù)荷沒有因為切換的過程有任何不正常運行狀態(tài)，相應(yīng)的電動機(jī)正常運行沒有收到任何影響。

5 快切裝置優(yōu)缺點比較

根據(jù)開關(guān)動作順序，快切裝置有以下幾種切換方式：

（1）并聯(lián)切換。先合上備用電源，兩電源短時并聯(lián)，再跳開工作電源。（2）串聯(lián)切換。先跳開工作電源，在確認(rèn)工作電源跳開后，再合上備用電源。（3）同時切換。這種方式介于并聯(lián)切換和串聯(lián)切換之間。合備用命令在跳開命令之后、工作開關(guān)跳開之前發(fā)出。母線斷電時間小于備用開關(guān)合閘時間，可根據(jù)實際情況設(shè)置一定延時來進(jìn)行調(diào)整。

國內(nèi)很多快切裝置使用的是串聯(lián)切換，串聯(lián)切換需要等工作電源徹底斷開后，再合上備用電源，如果按照這種方式，該核電廠從切換開始到結(jié)束需要34.4+58.8=93.2ms，且由于備用電源合閘時間晚，此時電壓幅度及相角下降較多，可能會造成電動機(jī)負(fù)荷啟動電流過大，對設(shè)備造成不良影響。反之，該核電廠切換裝置采用的是第三種方式，有點很明顯，切換時間短，電壓相角滯后系統(tǒng)相角較少，切換過程對系統(tǒng)及設(shè)備幾乎沒有影響，且該切換裝置為了保險起見，還增加了同期檢測元件，以防電壓下降較快時的不安全切換（此時可能相角已經(jīng)比系統(tǒng)相角滯后很多）。

6 結(jié)論

發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠是發(fā)電廠安全穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，它涉及到系統(tǒng)的安全、電廠的經(jīng)濟(jì)效益，而快切成功與否又是保證廠用電可靠性的重中之重，而要保證快切的可靠性，合閘的命令就必須盡可能早的發(fā)出，該核電廠的快切裝置集中于保護(hù)裝置之中，利用保護(hù)裝置的可編輯功能，實現(xiàn)了快切功能，且能夠在事故發(fā)生的第一時間進(jìn)行切換，這樣保證了切換的成功率及切換的安全性，對提高核電廠的經(jīng)濟(jì)效益起著相當(dāng)重要的作用。

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作者簡介：許中華（1982-），男，湖北黃梅人，本科，電氣工程師，主要從事包括水電、火電、核電等電氣調(diào)試工作。