工業企業供電切換技術及運用實踐微探

李海峰

（白銀有色集團股份有限公司銅業公司 甘肅省白銀市 730900）

工業企業供電切換技術及運用實踐微探

李海峰

（白銀有色集團股份有限公司銅業公司 甘肅省白銀市 730900）

供電切換技術近幾年在工業企業得到廣泛應用，并發揮著巨大作用，然而，從實踐活動來說，整體效果并非特別理想。筆者將結合現有經驗，圍繞供電切換展開探討，首先介紹供電切換的主要原理，然后重點探究供電切換技術，最后探討仿真計算，希望可為工業企業供電提供參考。

工業企業；供電切換；技術；運用實踐

電網110kV和低于該等級的供電系統包含兩個電源，且相互獨立，分別是工作與備用電源。在常規運行過程通過工作電源面向系統進行供電，其中備用電源處在熱備用狀態，待工作電源由于檢修而引發供電停止問題時，為實現供電的穩定性，一定要立即把負荷切換至備用電源。現階段，供電切換只是在某些場合具有成效，但在另外場合并非十分理想，亟待進一步改進。

1 供電切換技術基本工作原理

圖1 主接線示意圖

上述圖1即110kV供電系統內部主線的基本示意圖，其中進線1和2屬于獨立供電電源，基于此，筆者作出如下設定：設定前者是工作電源，后者是備用電源。

若進線1由于檢修等原因出現故障不能正常工作時便立即切斷IQF斷路器，且2QF和3QF隨即自主連接。基于這一情況，進線1內部的電力負荷便轉移至進線2中，以此來實現切換目的。另外，依照切換判據，可將備用電源對應的自動投切劃分成殘余、首次同相和快速切換這三種類型。其中殘余切換的基本切換判據是通過工作電源母線內部的殘壓幅值來達成。基本表現是，在工作電源由于檢修引發故障問題，導致供電終止時，對應母線殘余幅值隨著時間推移逐步減小，待該母線殘余值降低至某一范圍時，則會出現供電切換。而首次同相切換的基本判據是通過母線殘壓和備用電源內部的相差角來達成。基本表現是，待工作電源由于檢修而引發供電終止問題時，其中母線殘壓頻率隨著時間推移逐步減小，但備用電源頻率卻處于穩定狀態。由此可知，母線殘壓和備用電源內部的速率存在差異。恰恰因為這一點，當工作電源停止供電時，則母線殘壓和備用電源便實現了供電切換。另外，快速切換的基本切換判據是通過頻率與相位差內部的變化值不超過實際設定值來達成。基于這種判據，能夠有效調整電動機的實際轉速，但在沖擊力較小的條件下，能夠改善供電切換的可靠性，提升有效性。

2 供電切換技術探究

對于供電切換技術而言，在實際應用過程，通常會包含兩方面標準。①時效性，待工作電源由于檢修引發故障不能正常運轉時，內部的備用電源一定要能夠全面、可靠的完成供電切換。一般，工作和切換電源內部的切換需保持在0.9s左右，進而調整電動機轉速的實際下降幅度，讓整個供電系統保持穩步和連續供應。②穩定性，待工作和備用電源實施供電切換操作時，應全面規避切換過程帶來的沖擊，讓供電系統保持安全和穩定。即便供電切換技術包含多種切換方式，然而，它們一定要滿足上述兩標準，如若不然將會引發電源切換失敗問題，進而達不到最初的效果。

2.1 各個工業企業的主要負荷特性

目前，供電切換在電廠和電網等領域得到了高度應用，且對應的負荷特性也存在差異，分別具有不同的特點。

對于電網，具體存在三方面負荷，分別是旋轉、恒功率與恒阻抗負荷，對應的負荷比例是3：3：4；對于大規模工業企業而言，一般均自備電廠，同時，超九成負荷均為旋轉負荷。且自備電廠容量和規模均有限，因此，僅僅能帶動某些負荷，而無法帶動整體負荷。

2.2 供電切換技術

待電力系統內部工作電源暫停供電時，該系統對應的殘壓幅值和頻率等均會遭受一定的干擾，也可能阻礙電源供電切換的具體判據。因此，基于這一情況，應圍繞不同系統的實際特點來研究，采取科學的切換方式。

對于電網系統，因旋轉負荷在整個負荷中占據著三成的比重，但大量的負荷均是按照恒功率和恒阻抗負荷來存在，由此可知，待系統內部的工作電源暫停時，將引發母線殘壓幅值高度減退的問題，且母線殘壓幅值便馬上達到預期值。不難發現，此種切換可在較短時間實現供電切換。同時，考慮到電源實施供電切換操作時，瞬間狀態母線內部殘留電壓幅值可能非常小，因此，一般不會產生顯著的沖擊。所以，對電網系統而言，殘壓切換十分有效。

但對會形成較多旋轉負荷系統而言，待工作電源暫停供電時，則將引發電動機面向系統進行電能輸出操作，使得系統母線內部的殘壓值不斷減退，一般需要花費較多時間方可讓殘壓母線幅值符合預先標準，致使達成電源供電切換這一效果會花費較長的時間。因此，基于這一情形，對于存在眾多旋轉負荷的電廠等系統，不適合應用上述方式。然而，在此種情形中，系統并不存在發電機，但母線殘壓相位還會馬上出現變化，且母線殘壓相位能夠在短時間和備用電源相位保持一致。顯而易見，首次同相這一切換具有優良的效果。同時，當母線殘壓和備用電源殘壓近乎等同時，能夠全面調控系統沖擊，讓系統保持安全和穩定。

在不同的大規模工業企業中，通常自備電廠，待系統工作電源暫停供電時，即便自備電廠無法帶動整個負荷，然而，自備電廠能夠有效調整工作電源的實際電壓幅值和相位的具體變化速率，以此來迎合實際需要。基于這一情況，殘壓切換和首次同相切換無法達到供電切換可靠、高效的標準，因此，應發揮快速切換功效。

3 仿真計算

殘壓切換對應的仿真計算主要存在兩種情形，分別是少量旋轉負荷，且不具備發電機系統和存在大量旋轉負荷、配有發電機系統。對于前者，待工作電源完全失壓后，則母線電壓幅值顯著變化，它會馬上降低至設定值。經由一段時間，隨即完成供電切換。而對于后者，待工作電源暫停供電后，因具有較多電動機負荷，則母線電壓幅值一般下降緩慢，因此，待工作電源真正失電后，通過一段時間便可完成切換。

首次同相切換主要包含存在大量旋轉負荷但不存在發電機系統和存在大量旋轉負荷、具備兩個發電機系統這兩種情形，對于前者，它能夠在短時間成功完成電源投切，然而存在發電機系統因首次通向時間偏長，這一方式可能不會達到切換標準。為此，一定要思量發電機容量，權衡運行狀態，同時依照運行狀態與負荷特性開展防震計算工作，清楚首次同相是否符合電源切換標準。

4 結語

綜合來說，因供電切換運行存在不同的影響因素，其中系統負荷特性所帶來的影響最為顯著，因此，一定要在全面思量后，確定最理想的切換方式。若系統形成的旋轉負荷不多，則可選擇殘余供電切換這種方式。相反，若系統形成較多旋轉負荷，則可選擇首次同相這切換方式，若系統形成較多的旋轉負荷，且自備電廠保持正常運轉狀態時，能夠選擇快速供電切換。

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TM72

A

1004-7344（2016）32-0119-02

2016-10-21

李海峰（1973-），男，滿族，遼寧興城人，工程師，本科，主要研究方向為電氣自動化技術及管理。