廠用快切裝置在電廠中的應用

袁樂天

摘 ?要：在電廠的供電系統中，電源切換是較為復雜的機電過程。而在供電系統發生故障的情況下，只有正確的進行電源的切換才能為系統的后續使用提供保障。就目前來看，常用的供電系統的切換方式有手動切換方式、各自投切換方式和快切方式。而快切方式不僅能適用于正常電源系統，還能在供電系統發生事故的過程中使用。因此，對于電廠工作者來說，了解快切裝置的切換方式及應用原理，從而更好的進行快切裝置的應用，才能為供電系統的穩定運行提供保障。

關鍵詞：快切裝置;電廠：供電系統;應用

一、電廠中的快切裝置的切換方式及應用原理

快切裝置其實就是電源快速切換裝置的簡稱，常常被應用在電廠的供電系統中。從本質上來講，在電廠供電系統中應用快速切換裝置，是在正常或特殊工況下執行工作及備用電源的互換操作，事故情況下要求裝置能在廠用母線電源消失后快速實現備用電源的自動投入，以保證電力生產過程得以連續進行。進而避免因電源切換而使某些設備受損。而就目前來看，快切裝置的主要切換方式有三種，既快速切換、同期捕捉切換和殘壓切換。

1.1快速切換

在快切裝置的常見的三種切換方式中，快速切換方式是用來保護電動機的切換方式，并且在應用中具有較高的成功率。從應用原理上來看，快速切換方式就是在工作電源不能正常供電時，利用裝置中的兩個開關的閉合來使電動機組合形成殘壓，進而保障母線的順利工作。而在殘壓的頻率不斷減小時并達到臨界電壓時，進行電源的快速切換，從而保護電動機設備。

1.2同期捕捉切換

同期捕捉切換方式的應用可以使電動機的轉速緩慢的下降，進而減少對電源和母線的沖擊。從應用原理上來看，在應用同期捕捉切換方式的情況下，系統殘壓的頻差變化在母線電壓沒有發生大幅度減小時就要被跟蹤，并且要進行母線相位變化的計算和分析，從而根據合閘所需要消耗的時間長短來進行合閘時間的掌握。而這樣一來，就可以保證備用電源的電壓和母線電壓值大致相同，進而維持電動機的正常運行，為供電系統的設備提供保障。

1.3殘壓切換

殘壓切換方式是在殘壓降低到2O%到40%Ue期間得到應用的。具體來說，就是根據同期捕捉階段所捕捉到的相角變化的頻速和合閘時間來進行相差整定值的計算，并在相差整定值得以實現的情況下，就進行合閘。而一旦頻差超出了整定的范圍，就不能進行合閘，而是需要利用殘壓切換方式。所以，殘壓切換方式是與其它兩種切換方式一起運行的，因此同樣可以進行電動機的保護。

二、快切裝置在應用過程中的注意事項

2.1切換功能選擇

由于該電廠兩路電源分別引自兩個變壓器，所以在正常運行過程中不允許兩個電源并列運行，此時快切裝置只能選擇串聯切換功能。在切換試驗過程中發現，當快切裝置通過手動切換、保護啟動快切、手動分開關等方式均能正常啟動快切裝置，并通過快速合閘方式進行切換，切換時間保持在100ms以內，能夠保證廠用電系統不失電。但是當模擬母線失壓啟動快切時，快切裝置也能正常啟動，但是無法滿足快速合閘條件只能由同期捕捉或殘壓合閘的方式進行切換，切換時間在200-300ms之間，對6kV電動機無影響但是會引起廠用PC及MCC段失電，運行人員在電源切換后需要更加注意及時恢復電動機電源，以免設備停運造成后續更大的聯鎖反應。

2.2裝置閉鎖功能

SID-8BT型快切裝置提供的閉鎖功能主要有裝置本身硬件故障、手動閉鎖、保護動作閉鎖等。硬件故障包括：RAN、EPROM、出口回路故障、CPLD故障、定值出錯和電源故障，在裝置面板上查看運行報告可以看到是何種問題出錯。手動閉鎖由DCS發出，當裝置收到閉鎖指令后閉鎖切換，直到指令消失。保護動作閉鎖是由進線開關保護裝置發出，當母線有故障時，進線保護裝置動作同時發出閉鎖快切指令，防止切換到故障上擴大事故范圍。

在系統正常運行過程中，裝置還會監測進線開關、母聯開關的位置狀態以及母線電壓等條件，母線1和母線2三相有壓，1DL合位、2DL合位、3DL分位，保護啟動、手動啟動接點未閉合，當所有條件滿足時，10S后裝置充電完成才具備能進行切換，否則也會閉鎖切換功能。

2.3切換事件分析

在該電廠做帶負荷切換試驗過程中發現，無論使用手動啟動還是保護啟動快切的方式，如果滿足快速切換條件，切換時間在100ms以內，廠用電系統基本可以實現無擾切換。但是當切換條件不滿足快速切換時，無論同期捕捉還是殘壓切換，切換時間超過100ms時，部分電機都發生跳閘現象，影響整個電廠的正常運行。經檢查發現低壓部分電機接觸器在電源切換過程中發生失壓脫扣情況，切換過程又無法滿足電機自啟動和重啟動的條件，造成電機直接失電。根據相關規范以及專家的建議，給接觸器增加一個延時，躲過整個切換過程，保證電機能正常持續運行。

三、廠用電快切裝置應用條件分析

廠用電快切能否實現，取決于工作電源開關跳開之后，備用開關是否能在足夠的時間合上，要實現快速切換，須使用具有快速分合閘特性的真空開關。根據真空開關的技術資料，其分閘時間約40～50ms，合閘時間約為60—70ms，（如我廠6kVIA段工作電源使用的GE VB2戶內高壓真空斷路器，分閘時間為36ms，合閘時間為56ms）可以保證完成快速切換。國內電廠特別是老廠廣泛采用的是SN型少油開關，根據國產少油開關的技術資料，開關固有合閘時間一般為180ms，如果采用串聯切換，當備用電源合上時，殘壓相量可能正好進入不安全區。這個斷電時間對于大容量機組的中壓廠用電母線，正接近于電動機第一次反相合閘沖擊較嚴重的狀態。因此SN型開關不具備快速切換的條件，以避免電動機損壞。假定工作開關跳開瞬間，兩電源仍同相，則若采用同時方式切換且分合閘錯開時間斷電時間整定得很小，如10ms則備用電源合上時相角差也很小，沖擊電流和自起動電流均很小，若采用串聯切換則斷電時間至少為合閘時間，假定真空開關的合閘時間為100ms，對30萬機組相角差約為20-30左右，備用電源合閘時的沖擊電流也不很大，一般不會造成設備損壞或快切失敗。快速切換能否實現不僅取決于開關條件還取決于系統結線運行方式，系統結線方式和運行方式決定了正常運行時廠用母線電壓與備用電源電壓間的初始相角，若該初始相角較大如大于20，則不僅事故切換時難以保證快速切換成功，連正常并聯切換也將因環流太大而失敗或造成設備損壞。

快切不成功時最佳的后備方案是同期捕捉，有關數據表明：反相后第一個同期點時間約為0.6s，殘壓衰減到允許值（如20%一40%）為ls，可見同期捕捉切換較之殘壓切換有明顯的好處。

四、結語

總而言之，作為電源切換的重要裝置，快切裝置的應用效果對電廠的正常運行起到了至關重要的影響。從快切裝置的快切方式和應用原理可以看出，快切裝置在供電系統中的應用不僅具有一定的優越性，還能更好的保證系統的正常運行。而想要使快切裝置的應用效果得到進一步的提升，就要為裝置提供恰當的應用條件和環境，從而正確的進行裝置的應用。因此，本文對快切裝置在電廠中的應用問題進行的研究，對于維持電廠穩定運行具有一定的意義。

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