[本篇论文由5var5VAR论文频道为您收集整理，5VAR论文频道http://paper.5var.com将为您整理更多优秀的免费论文，谢谢您的支持]   【摘要】分析了备自投设备存在的缺陷，切换时间长，切换过程中对设备的损坏，说明采用快切的好处，介绍了快切的各种功能及使用方法。

    【关键词】快切装置；快速切换；应用
【Abstract】There are some shortcomings in spare power automatic switching facility,forexample,long switching time and damage of facility in switching process.The advantages of thefast switching method were described.The functions and usage of this method were introduced.

【Key words】fast switching facility;fast switching;application

     1前言
    莱钢在发展循环经济的过程中，注重引进先进技术，积极推广先进经验，使设备的性能更加完善和可靠，为循环经济的发展提供了强有力的支撑，燃气-蒸汽联合循环发电就是一个特例，在电气设计中采用单元制接线，其典型接线如图1所示，此种接线方式，正常运行时机组由厂用电单元机组供电，发电机开机、停机都必须合环操作，带负荷进行厂用电切换，备自投只具备厂用母线失压切换功能，这给运行操作带来难度和操作风险，事故状态下更是难以把发电机从系统中切出，引起事故扩大，为确保厂用电系统安全切换，减少事故损失、保护人身与设备的安全，为此在10 kV系统中引进了快切装置，根据装置各种投切方式，保证了发电机组安全稳定运行。

    2厂用电切换存在问题分析

2.1备用电源自投装置存在缺陷厂用电切换过程是一个复杂的机电动态过程，特别在事故切换过程中，电流、电压、频率(滑差)、相角、转矩等将发生快速变化，如果切换不当，将造成切换失败或设备损坏，目前国内厂用电切换中采用的备用电源自投装置，一般都是厂用工作电源开关辅助接点直接(或经低压继电器、延时继电器)启动备用电源投入，所选用的开关也多为少油开关。这种切


换方式缺乏相频检测，厂用电切换成功率低，各类辅机较易受冲击。由于大容量电动机在失电后电压衰减较慢，如此时备用电源投入，因缺乏同期检定，高备变和电动机将有可能受到严重冲击而损坏。

    2.2切换时间过长

由于受开关、切换装置的限制，厂用电从开始切换到结束的时间需要1.5 s左右，由于母线断电时间过长，在备用电源合上以后，因电机成组自启动的电流很大，电动机转速有很大下降，造成锅炉引送风机、给水、汽机油系统的异常运行，甚至使机炉一些热控保护动作，停机、停炉。

    事实上，厂用电切换不当引起的问题有些是明显的，而有些是渐变的，比如：电动机或备用变受一两次冲击并不一定马上就坏，即使坏了，也并不一定引起足够的重视。厂用电切换过程与很多因素有关，较长时间未发生问题并不意味着不存在安全隐患。

    2.3厂用电动机容量增大使备用电源投入困难随着发电机组容量的增大，厂用电动机的容量也在增大，大容量电动机的机电时间常数要比中小容量电动机的时间常数长。因此，在工作电源突然断开后，厂用母线上处于正常运行状态的电动机群，具有大量动能和磁能，使得在厂用母线上保持着很高的反馈电压，而且衰减很慢。反馈电压与电源电压之间的相角随着时间的变化在逐渐扩大。当备用电源投入瞬间，恰好处于第一次180°反相时，它可以产生很大的合闸冲击电流。对于电动机，它可能要达到全压启动时的2倍启动电流。这样大的合闸冲击电流，对于电动机是很难承受的，对于备用变压器，也会带来难以预料的不良后果。

    为解决上述问题，在CCPP电气系统中引进了微机厂用电快切装置。

    3厂用电快切的情况

3.1厂用电系统常见的快切切换方式并联切换：按“先合后断”的原则，先合上备用电源，两电源短时并列，然后发跳闸指令，跳开工作电源，但是如果在切换过程中，机组或工作电源发生故障，由于电源的并列，将加剧故障，扩大事故范围，因此，事故情况下发电机解列，并联切换禁止使用，但是手动切换过程中仍可能存在上述风险。

    串联切换：按“先断后合”的原则，即先跳工作电源，在确认工作开关跳开后，再发合闸指令，合上备用电源，串联切换切换时间长，一般都在150 ms以上，因此切换对系统和设备造成的冲击较大，此种方式多用于事故切换。

    同时切换：按“同时断合”的原则，同时发出断路器的分、合闸指令，系统实际无流时间仅为断路器合、分闸时间之差，一般不超过15 ms，所以快速切换可达到极短的切换时间，满足系统对冲击电流的要求，切换成功率高，安全性好。这种方式既可用于正常切换，也可用于事故切换。
    3.2厂用电切换的启动方式快速切换一般有两种启动方式：即手动启动和保护启动。手动切换是双向的，可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源，机组开停机过程的厂用电切换采用手动启动方式，按快切装置事先设定的手动切换方式（并联、同时），由主控室值班人员发出启动指令；事故情况下的切换采用保护启动方式，属于不正常切换，单向，只能由工作电源切向备用电源，按快切装置事先设定的自动切换方式（串联、同时），由机组或厂用工作电源的主保护发送启动命令。在某些特殊条件下，厂用电系统的切换也可由失压信号启动。

    3.3厂用电切换的速度

图2中VD为母线残压，VS为备用电源电压，U为备用电源电压与母线残压间的差拍电压。合上备用电源后电动机承受的电压UM为：UM=XM/（XS＋XM）ΔU（1）式中，XM———母线上电动机组和低压负荷折算到高压厂用电压后的等值电抗；XS———电源的等值电抗。

    令K＝XM/（XS＋XM），则

UM＝KΔU（2）为保证电动机安全自起动，UM应小于电动机的允许起动电压，设为1.1倍额定电压UDe，则有：KΔU<1.1UDe（3）ΔU(%)<1.1/K（4）设K=0.67，则ΔU(%)<1.64，图2中，以A为圆心，以1.64为半径绘出弧线A′A″，则A′－A″的右侧为备用电源允许合闸的安全区域，左侧则为不安全区域。若取K＝0.95，则ΔU(%)<1.15，图2中B′－B″的左侧均为不安全区域。

快速切换：如图1所示的厂用电系统工作电源由发电机端经电抗器引入，备用电源由电厂高压母线或由系统经起动/备用变引入，正常运行时厂用母线由工作电源供电，当工作电源侧发生故障时，必须跳开工作电源开关1DL、合2DL，跳开1DL时厂用母线失电，由于厂用负荷多为异步电动机，电动机将惰行，母线电压为众多电动机的合成，反馈电压称其为残压，残压的频率和幅值将逐渐衰减。如图2母线残压相量变化轨迹（残压衰减较慢的情况），则母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，能在AB段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是所谓的“快速切换”。

    同期捕捉切换：图2中过B点后BC段为不安全区域，不允许切换，在C点后至CD段实现的切换以前通常称为“延时切换”或“短延时切换”前面已分析过，用固定延时的方法并不可靠，最好的办法是实时跟踪残压的频差和角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸，这就是所谓的“同期捕捉切换”，以图2为例，同期捕捉切换时间约为0.6 s,对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多，若能实现同期捕捉切换，特别是同相点合闸，对电动机的自起动也很有利，因此时厂母电压衰减到65%~70%左右，电动机转速不至于下降很大，且备用电源合上时冲击最小。

    残压切换：当残压衰减到20%~40%的额定电压，实现的切换通常称为“残压切换”，残压切换虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自启动成功与否、自启动时间等都将受到较大限制，如图2情况下，残压衰减到40%的时间约为1 s，衰减到20%的时间约为1.4 s。

    综合以上三种切换模式的分析，切换装置设计的基本原则是尽量减小切换过程产生的冲击电流，其中最主要而且最理想的是快速切换，所以机组正常启停的切换以及故障时的切换必须首先采用快速切换，除非快切失败，才继续执行备用切换模式。需要特别指出的是，切换装置的所有三种切换模式是在同一时刻同时启动的，即三种不同的逻辑程序同时运行。以下为典型机组在不同切换摸式下的切换总时间：快速切换：30~100 ms；同期捕捉切换：250~500 ms；残压切换：400~1200 ms；延时切换：>1700 ms。

    4结语

在此系统中引进快切装置，根据装置选择各种投切方式，保证了厂用电系统安全切换，对减少事故损失、保护人身与设备的安全具有很大意义。