電源快速切換裝置在石化企業110kV變電站的應用

潘蘭蘭+周新啟+蔣蓉+許陽

摘 要： 石化企業對供電可靠性要求較高，備自投裝置動作時間過長無法滿足其要求。電源快速切換裝置能很好地滿足石化企業對供電系統不間斷供電的需求，本文對電源快速切換裝置在石化企業110kV變電站中的應用進行了詳細介紹。

關鍵詞：備自投；快速切換；主保護；后備保護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.146

0 引言

石化企業工藝流程特殊，供電的中斷或異常往往會造成設備停運或空轉、工藝流程中斷或廢品產生，有時甚至造成生產設備的報廢等嚴重后果，因此石化企業對供電可靠性要求較高。

目前，中國石化湖北化肥分公司110kV變電站解決供電可靠性的主要辦法是一次系統采用雙路供電，再輔以二次系統采用備自投裝置。對一般工業企業而言，備自投裝置可以滿足要求。而在供電連續性要求較高的石化企業，備自投的使用效果并不理想。2015年8月某石化企業變電站母線電壓下降僅僅2秒后恢復，生產車間裝置就已經停車，而備自投裝置動作時間比2秒更長，因此備自投裝置根本不能滿足石化企業生產過程連續性的需要。中國石化湖北化肥分公司110kV省化變通過引入電源快速切換裝置解決這一問題。

1 110kV省化變電站原備投方式介紹

110kV省化變電站有枝省線和省醇線兩回110kV進線電源，原采用北京德維特公司的DVP-653型備自投裝置實現互為備投。站內兩臺雙圈變壓器并列運行，低壓6kV側接有大量電動機負荷，并有發電機上網。

2 MFC5103A工業企業電源快速切換裝置的應用

省化變電站選用了江蘇金智公司的MFC5103A工業企業電源快速切換裝置來滿足對供電系統不間斷供電的需求。在切換過程中，MFC5103A裝置提供了多種可靠的起動方式，縮短了起動時間，同時實時跟蹤開關兩側電源的電壓、頻率和相位，保證裝置起動后快速安全的投入備用電源，不會對電動機造成大的沖擊。

2.1 啟動方式

保護起動是快切裝置最重要的起動方式，可以在工作電源失電時瞬時起動。

MFC5103A快切裝置中“保護起動”要求將線路/線變組/主變等電源側設備的快速主保護動作接點作為開關輸入量引入，在系統正常運行時，一旦檢測到電源側主保護動作，裝置立即起動切換，斷開故障線路，投入備用電源。

而省化變枝省線和省醇線兩回110kV進線電源均采用了南瑞繼保公司的PCS-943-G型光纖縱差保護裝置，只有一個保護動作出口接點，即主保護、后備保護共用一個出口接點，沒有專門的主保護接點，無法區分主保護動作與后備保護動作，因此圖紙設計時未將線路保護接點引入快切裝置，從而導致快切裝置缺少了可以瞬時起動的重要起動方式。

快切裝置廠家對我們的分析進行了認可，設計院修改圖紙增加了保護動作出口接點引入快切裝置的回路，快切裝置的保護起動方式得以實現。

2.2 切換方式

裝置在起動后，會按照切換方式預定的順序操作工作電源開關和備用電源開關。MFC5103A 提供的切換方式包括：并聯、串聯和同時方式。

（1）并聯切換。手動起動后，若并聯條件滿足裝置先合上備用電源開關，此時進線 1、進線 2 兩個電源短時并列，經整定延時后裝置再跳開工作電源開關。并聯切換方式只能在正常情況下同頻系統的兩個電源之間用手動的方式來觸發。

（2）串聯切換。裝置啟動后，先發跳工作電源開關命令，確認工作電源開關跳開后，再在滿足合閘條件的情況下使備用電源投入運行。串聯切換多用于事故情況下自動切換。

（3） 同時切換。裝置啟動后，先發出跳工作電源的命令，經過一定延時而不確認工作電源開關跳開，便判斷是否滿足合閘條件，滿足時將發出合閘命令，使備用電源投入使用。

手動切換可以選用串聯和并列兩種方式，并列方式速度更快，本快切裝置選用手動切換并聯方式以縮短母線斷電時間。故障切換可以選用同時和串聯兩種方式，為了保障切換的穩定性，避免工作電源拒跳時兩電源長時間并列，本快切裝置選用故障串聯切換方式。

2.3 合閘方式

裝置在起動后，會按照預定的切換方式跳工作電源開關和合電源備用開關，無論哪種切換方式都涉及到合備用電源開關的操作。MFC5103A 提供的合閘實現方式包括：快速合閘、同期捕捉合閘、殘壓合閘、長延時合閘。

快速合閘是速度最快最理想的一種合閘方式，既能保證電動機安全，又不使電動機轉速下降太多。通過檢測母線和待并側電源壓差|du|、頻差|df|、相差|dq|值實現切換。當快速合閘不成功時，同期捕捉合閘是一種最佳的后備切換方式。同期捕捉合閘的原理是實時跟蹤母線電壓和備用電壓的頻差和角差變化，以同相點作為合閘目標點。

快速切換和同期捕捉是快切的主要合閘方式，必須投入，殘壓降至無壓定值合閘的殘壓切換作為一種后備切換方式定值整定也進行了保留，長延時合閘時間過長已經失去了快速切換的意義，本快切裝置退出長延時合閘功能。

3 結語

本文介紹了一種電源快速切換裝置在石化企業110kV變電站的應用，對切換功能涉及的起動方式、切換方式、合閘方式在應用中的注意事項進行了全面分析，特別是通過分析線路后備保護的保護范圍解決了保護接點引入快切裝置的問題，快切裝置最重要的保護起動方式得以實現。當快切裝置保護起動，串聯切換方式實現跳故障進線開關合備用電源開關時，在200ms內即可完成快速切換。

參考文獻：

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作者簡介：潘蘭蘭（1980-），女，高級工程師，主要從事繼電保護整定工作。