第ｌ６卷第１期 ２０１６年３月 兰州石化职业技术学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０Ｌ １６ Ｎｏ．１ Ｍａｉｒ．，２０１６ 文章编号：１６７１—４０６７（２０１６）０１—００２７一ｏ３ 高压变电所电源快速切换装置的应用 彭 敏 （兰州石化公司动力厂，甘肃兰州７３００６０） 摘要：阐述了备自投装置的原理及局限性，介绍了电源快速切换装置的原理和优点，其能 实现电源故障无扰动切换，它与备自投装置相比，动作时间短，切换功能齐全，适用于各 种工作场所。 关键词：备自投；反电势；电源快速切换装置 中图分类号：ＴＭ６３１ 文献标识码：Ａ １．１ 原理 随着化工行业对生产自动化程度的要求越来越 高，势必对供电的可靠性提出更高的要求，而传统的 备自投装置是在检测母线低电压、进线短路器合位、 母联断路器分位、延时时间等条件均满足时，发分合 闸指令。由于其动作时间长，发生故障不能立刻恢 复供电，导致电机失电，将影响生产装置的连续运 行，造成生产损失。但快切装置一旦检测到故障，通 过内部判断两段母线之间的电压幅值、相角差、频率 差等条件，迅速实现故障电源的切换，保证电机持续 供电，实现安全、可靠连续生产运行。 故障时（假设进线１故障），备自投装置…通过 内部逻辑判断，发出跳１ＤＬ信号，合３ＤＬ信号。现 对备自投逻辑（图２）进行简要分析。 图２ ＢＺＴ逻辑图 １备自投的原理及局限性 为解决变电所无扰动供电，最初采用双电源单 备自投逻辑由就绪条件和起动条件构成。核心 为失压起动，延时切换。就绪条件判进线短路器合 位、母联断路器分位、Ｉ、ＩＩ段母线电压正常、Ｉ、ＩＩ段 进线无过流闭锁、备自投把手投人。满足上述条件， 发就绪条件信号，并将此脉冲展宽２ｓ。 起动条件为母线低电压。当故障母线电压小于 母线的供电方式（图１），并在母联二次装备自投装 置。装置套用电网变电站的备自投逻辑，实现故障 自动切换功能。 低电压设定值（２５ｖ）时，且延时１．５ｓ后，再与备用母 线有压、就绪条件保持做与门逻辑，条件满足备自投 起动。先跳故障进线断路器，在判故障进线断路器 已分闸，发母联合闸信号，完成切换。（注意：就绪 条件的时间要大于低电压起动时间，目的是防止低 电压故障时，就绪条件返回，备自投不动作。） １．２装置缺限 图１单母分段供电图 １）动作时间长。故障后，恢复供电时间长，导 致高压电机部分、全部失电，低压电机全部失电，不 满足供电稳定性。当电动机正常运转时突然失电， 收稿日期：２ｏ１５—０９－２３ 作者简介：彭敏（１９９１一），男，湖南华容人 其转子仍保持惯性转动，而母线此时存在残压。转 子切割磁力线而产生与外加电压方向相反的电动 ·２８· 兰州石化职业技术学院学报 势。反电势受电动机容量、大小的影响，反电势不 同，转速衰减、电压降时问也不同。而备自投动作的 时间（大概２秒）必须大于电机跳闸的时间，防止电 机没有断开，备自投恢复供电，由于反相或相位差较 大，会造成较大的起动冲击电流，对电网有冲击影 响，不利于石化企业连续平稳生产。 ２）切换简单，无回切功能。故障时，装置自动 工作切备用，故障后，必须人工手动恢复正常供电。 提高人工成本，增加操作故障率，影响生产。 ３）起动单一，仅低电压起动。备自投保证供电 可靠性的同时，以延长动作时间为代价，避免电机烧 坏，电网冲击，降低继电保护的速动性，不适用于石 化、冶金行业的供电。 ２快速切换装置的原理及优点 由于备自投存在切换时间长，难适应供电可靠 性较高的行业，电源快速切换装置 的出现，缩短 了切换时间，保证了供电质量。 现对快切装置常用切换方式（串联）的逻辑 图 （图３）进行简要分析。 回 圈 起动方式 圃 Ｉ擅鲢缝韪ｌ 图３快切装置原理图 ２．１原理阐述 快切装置 逻辑由起动、切换、输出方式组成。 其功能齐全，能在正常、检修、故障时实现切换功能。 起动方式有：手动起动、保护起动、低电压起动、误跳 起动等。切换方式有：快速切换、首次同相（检同 期）、残压切换（剩余电压）延时切换。输出方式有： 同时分合（特殊的串联切换）、串联切换、并联切换。 当检测到起动信号时，通过对故障母线与工作 母线的电压幅值、频率、电压相角差相比较，满足切 换方式的条件，按该切换方式动作。最后通过输出 方式的选择，发分合闸指令。 满足快速切换时，装置同时发分合指令。由于 断路器的固有合闸时间大于分闸时间，能够在故障 发生ｌＯＯｍｓ内（真空断路器７４ｍｓ左右），迅速恢复 供电。 不满足快速切换时，装置跳故障进线，后判首次 同相（检同期）。当两母线之间的电压、频率达到同 相点时，条件满足，发合闸指令。不满足首次同相 （检同期）时，判残压，当故障母线低于设定值，发合 闸指令。 上述切换均不满足时，延时切换设置的延时时 间到，发合闸指令。 ２．２装置特点 １）快切装置判据全面，功能齐全。提出了低电 压、保护、无流启动、逆功率启动、频率及电压变化量 启动等快速启动方式，有效地解决了变电站所特有 的故障情况下的快速启动问题。 ２）人机界面显示，面板操作简单。故障排除 后，在装置面板上操作能实现回切功能，恢复故障前 母线运行方式，减少操作，降低失误机率。 ３）考虑使用工况的复杂性，装置设计了完善的 闭锁逻辑，并引入方向过流闭锁功能。通过在工业 企业的成功应用，充分验证了快切装置在该领域的 先进性和适用性。 ４）快速切换速度快，能实现安全、可靠、无扰动 切换。 ３对比分析 ３．１装置定值及动作时间 备自投与快速切换装置定值及动作时间如表１ 所示。 表１装置定值及动作时间 ３．２装置投资与需求 备自投与快速切换装置投资及设备需求如表２ 所示。 表２装置投资与需求 彭敏．高压变电所电源快速切换装置的应用 ·２９· 参考文献： ４ 结束语 ［１］ 电力工程电气设计手册［ｓ］． 对比发现，快切装置虽然前期投入比较大，但是 ［２］ 国家发展和改革委员会．ＤＬ／Ｔ１０７３—２００７电厂厂用 比备自投装置理论考虑全面、功能齐全、动作迅速， 电源快速切换装置通用技术条件［ｓ］． 能克服备自投起动单一、延时动作的缺点，提高变电 金智科技公司．ＭＦＣ５１０３Ａ工业企业电源切换装置说 所供电稳定可靠性，保障石化、冶金行业装置持续平 明书［ｚ］． ＡＢＢ公司．快速切换控制装置ＳＵＥ３０００说明书［ｚ］． 稳运行。 Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｗｉｔｃｈ ｖｉｃｅ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｐｏｗｅｒ ＰＥＮＧ Ｍｉｎ （Ｐｏｗｅｒ Ｐｌａｎｔ，Ｌａｎｚｈｏｕ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ ７３００６０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｉｇｈ ｖｏｌｔａｇｅ ａｌｔｅｒｎａｔｅ ｐｏｗｅｒ ｉｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｄｅｖｉｃｅ．Ｂｕｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔａｒｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｓｗｉｔｃｈ ｄｅｖｉｃｅ，ｔｈｅ ａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ｌｏｎｇ，ＳＯ ｉｔ ｉｓ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｌａｒｇｅ ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ，ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃａｎ ｍａｋｅ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｓｔｏｐｐａｇｅ ｏｒ ｉｄｌｉｎｇ；ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｖｉｃｅ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅ ｉｍｐａｃｔ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅ ｂｅａｒ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｌｏｓｓｅｓ．Ｔｏ ｑｕｉｃｋｌｙ ｓｗｉｔｃｈ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｐｏｗｅｒ ｆａｉｌｕｒｅ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ． Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｄｅｖｉｃｅ，ａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｉｓ ｓｈｏｒｔｅｒ；ａｎｄ ｉｔ ｉｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｏｒｋｐｌａｃｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｏｆ ｒｅｓｅｒｖｅ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ；ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｍｆ；ｓｗｉｔｃｈ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｄｅｖｉｃｅ
