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摘 要：本文分析了快切的发展及应用、冲击电流的产快切装置投切相关因素，以期望对变压器差动保护提供借鉴。
关键词：快速切换；变压器；差动保护
0. 引言
变压器在电力系统中占有重要地位，承担着输配电力的重要任务，是电力系统中的主要设备之一。电力变压器的运行状况直接关系到整个电力系统的运行，尤其是在高压短路器中变压器所发挥的作用更是不可忽视，这就对变压器的差动装置提出了更高的要求。因此，对高压断路器快速切换对变压器差动保护进行探讨和分析是非常必要的。
1. 高压断路器快速切换对变压器差动保护概述
1.1快切的发展及应用
科技和经济的发展促进了我国电网技术的发展，电网规模也日益扩大，为了保护电力系统的安全运行，就应该在运行中创新技术和更新设备，不断对传统设备进行完善和更新。国外在20世纪50年代就开始采用快速切换装置并且我国原来采用的装置都是从国外进口的，这些电源自偷装置简称BZT。国内直到20世纪90年代才开始逐步选用快切装置。随着真空技术和SF6开关的应用，开关的闭合和关断速读已经能够满足快切的要求。也就是说能够在厂用母线上的电动机反馈电压与待投入电源电压的相角差还没有达到电动机允许的情况下，可以不使电动机的转速下降太多而合上备用电源，实现装置的快速切换。快速切换装置在投切过程中也是一个非常复杂的过程，切换方式的选择不仅受开关动作速度、系统接线、运行方式的影响，同时受负荷特性和故障类型的影响。在残压切换方式下母线负荷电动机经历电磁短暂的动态过程，此时可能产生强大的电磁转矩和冲击电流，使厂变过程电流保护产生极大的误差。
1.2接线分析
目前对电源切换要求较高的的场所基本都已经使用快切装置。南京东大金智公司生产的快切装置应经应用在金陵石化公司、山西柳林电厂、北部湾发电厂等企业。南瑞继保生产的快切装置也在全国范围内得到广泛的应用。快切装置对厂变压器差动保护主要从以下入手：母线残压特性分析、冲击电流的产生和冲击电流对差动保护。为了保证电力系统车间生产的安全性并且防止母线突然断电而造成停工的事故，同时提高车间生产的安全性和经济性应该在母线上安装SUE300快切装置。这个装置的利用可以大大提高切换的速读，可以将切换的速度提到到100m每秒，从而提高电压的稳定性。
2. 快切装置投切分析
2.1母线残压变化
厂用电源由于诸多故障经常会被切除，也就是母线的进线断路器跳闸后由于连在母线上的电动机电子流和转子流都不会立即变为零，电机内部的电磁能量因而不会立即消失，当时间为零时的切换瞬间，气隙磁链就会转换到之前的状态。转子电流力图只要转子绕不开路就会维持在气隙磁链不变的状态。母线电压就是众多电动机所合成的反馈电压，因而专业术语称其为母线残压。
残压的大小与频率都会随着时间而发生改变，衰减的速度与母线上所接的电动机台数、负荷大小等因素有关。电动机承受的电压为定值，为了保证电动机的安全启动，应该让所接入的电压小于电动机所承受的启动电压。根据电动机启动的不同条件应该将母线残压半径绘制成弧线。
由残压特性图可以看出，母线残压的幅值将按照指数规律快速衰减，因而快切装置合闸的衰减程度也是越来越小。
2.2冲击电流的产生分析
研究高压快切对差动保护的影响就应该了解产生影响的根本原因也就是冲击电流的产生的原因。第一，产生的原因分析。工作电源中断后，母线残压幅值就慢慢衰减，母线残压与备用电源电压的相角差会逐渐增大，从而电源电压之间的差压逐渐变大后又变小，接着再变大然后再变小，如此反复循环。每次变化所需要的时间则根据反向转矩的负荷来决定。如果主电源断电后启动备用电源，则母线的残压与备用电源之间的压差将附加在电机上，这个差压就会决定冲击电流的大小。第二，影响因素。电动机所受冲击电流的大小不仅与其所受到的压差幅值有关而且与投切的差压的变化率有关系。差压变化率或差压曲线斜率的正负对冲击电流的作用会与电机的运行状态有关系。第三，冲击电流的特点分析。冲击电流的特点主要取决于合闸时刻的相角、合闸过程所用的时间，压越小冲击电流越小。
2.3不同切换方式产生的冲击电流对变压器差动保护影响
工作电机和备用电源之间的差压较大，尤其是带有大容量电机的母线，使得切换后的母线残压发生复杂的变化，摆角变大，差压也变大，从而产生较大的冲击电流，这些冲击电流中含有大量的非周期分量，从而导致电流互感器发生畸形。造成变压器差动保护的误差。多功能的快切装置会减少保护影响影响。第一，快速切换的影响。由于假定正常运行时的工作电源月备用电源是相同的，因而其电压量断电的电流A是固定的，母线失电后残压相量端点将沿着残压曲线顺时针方向移动，这就不仅保证了电动机的安全又不能使电动机转速下降，从而就产生了“快速切换”。
合闸回路的时间是固定的，合闸命令发出的角度小于60度，则应该有一定的提前量，这个提前量的大小取决于频差和合闸时间，如果合闸时间内平均频差为1赫兹。快速切换的整定值有两个即频差和相角差，在装置发出合闸命令前的瞬间系统会对实际值与整定值进行比较，从而判断是否满足合闸条件。
由于快速切换总是在启动后瞬间进行的，所以频差和相差整定值就比较小，则母线残压与备用电源之间的压差就会变小，从而使产生的电流也很小。因而快切方式下一般不会导致变压器差动保护误差。
2.4同期捕捉影响
快切装置一般采用实时跟踪残压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”。如果系统能够实现同期捕捉切换，特别是同相点合闸，对于电动机自动启动有及其重要的影响，因此厂母电压衰到一定程度电动机转速就不会降低到差动保护的最小值。
当残压衰减到04额定电压后实现的切换方式一般为“残压切换”，残压切换能够保证电机的安全，但由于停电时间过长，电动机的自动开启就会受到影响。残压切换时过大的冲击电流容易引起变压器残差保护电流互感器贴心严重饱和，从而磁电感减少。然后根据冲击电流中含有的非周期分量，进一步使饱和后的磁电感减少。
3. 结语
快切装置在快速切换的方式下对变压器差动保护的影响最小，因此应该提高快切装置的性能从而减少差动保护对电机的影响。■
参考文献
[1]刘学军.继电保护原理（第二版）.北京：中国电力出版社.2007.3.5.
[2]王秋梅.厂用电快速切换原理及影响因素[J].洛阳工业高等专科学校.2012.（02）
[3]汤蕴理，史乃.电机学[M].北京机械工业出版社.2006.
关键词：快速切换；变压器；差动保护
0. 引言
变压器在电力系统中占有重要地位，承担着输配电力的重要任务，是电力系统中的主要设备之一。电力变压器的运行状况直接关系到整个电力系统的运行，尤其是在高压短路器中变压器所发挥的作用更是不可忽视，这就对变压器的差动装置提出了更高的要求。因此，对高压断路器快速切换对变压器差动保护进行探讨和分析是非常必要的。
1. 高压断路器快速切换对变压器差动保护概述
1.1快切的发展及应用
科技和经济的发展促进了我国电网技术的发展，电网规模也日益扩大，为了保护电力系统的安全运行，就应该在运行中创新技术和更新设备，不断对传统设备进行完善和更新。国外在20世纪50年代就开始采用快速切换装置并且我国原来采用的装置都是从国外进口的，这些电源自偷装置简称BZT。国内直到20世纪90年代才开始逐步选用快切装置。随着真空技术和SF6开关的应用，开关的闭合和关断速读已经能够满足快切的要求。也就是说能够在厂用母线上的电动机反馈电压与待投入电源电压的相角差还没有达到电动机允许的情况下，可以不使电动机的转速下降太多而合上备用电源，实现装置的快速切换。快速切换装置在投切过程中也是一个非常复杂的过程，切换方式的选择不仅受开关动作速度、系统接线、运行方式的影响，同时受负荷特性和故障类型的影响。在残压切换方式下母线负荷电动机经历电磁短暂的动态过程，此时可能产生强大的电磁转矩和冲击电流，使厂变过程电流保护产生极大的误差。
1.2接线分析
目前对电源切换要求较高的的场所基本都已经使用快切装置。南京东大金智公司生产的快切装置应经应用在金陵石化公司、山西柳林电厂、北部湾发电厂等企业。南瑞继保生产的快切装置也在全国范围内得到广泛的应用。快切装置对厂变压器差动保护主要从以下入手：母线残压特性分析、冲击电流的产生和冲击电流对差动保护。为了保证电力系统车间生产的安全性并且防止母线突然断电而造成停工的事故，同时提高车间生产的安全性和经济性应该在母线上安装SUE300快切装置。这个装置的利用可以大大提高切换的速读，可以将切换的速度提到到100m每秒，从而提高电压的稳定性。
2. 快切装置投切分析
2.1母线残压变化
厂用电源由于诸多故障经常会被切除，也就是母线的进线断路器跳闸后由于连在母线上的电动机电子流和转子流都不会立即变为零，电机内部的电磁能量因而不会立即消失，当时间为零时的切换瞬间，气隙磁链就会转换到之前的状态。转子电流力图只要转子绕不开路就会维持在气隙磁链不变的状态。母线电压就是众多电动机所合成的反馈电压，因而专业术语称其为母线残压。
残压的大小与频率都会随着时间而发生改变，衰减的速度与母线上所接的电动机台数、负荷大小等因素有关。电动机承受的电压为定值，为了保证电动机的安全启动，应该让所接入的电压小于电动机所承受的启动电压。根据电动机启动的不同条件应该将母线残压半径绘制成弧线。
由残压特性图可以看出，母线残压的幅值将按照指数规律快速衰减，因而快切装置合闸的衰减程度也是越来越小。
2.2冲击电流的产生分析
研究高压快切对差动保护的影响就应该了解产生影响的根本原因也就是冲击电流的产生的原因。第一，产生的原因分析。工作电源中断后，母线残压幅值就慢慢衰减，母线残压与备用电源电压的相角差会逐渐增大，从而电源电压之间的差压逐渐变大后又变小，接着再变大然后再变小，如此反复循环。每次变化所需要的时间则根据反向转矩的负荷来决定。如果主电源断电后启动备用电源，则母线的残压与备用电源之间的压差将附加在电机上，这个差压就会决定冲击电流的大小。第二，影响因素。电动机所受冲击电流的大小不仅与其所受到的压差幅值有关而且与投切的差压的变化率有关系。差压变化率或差压曲线斜率的正负对冲击电流的作用会与电机的运行状态有关系。第三，冲击电流的特点分析。冲击电流的特点主要取决于合闸时刻的相角、合闸过程所用的时间，压越小冲击电流越小。
2.3不同切换方式产生的冲击电流对变压器差动保护影响
工作电机和备用电源之间的差压较大，尤其是带有大容量电机的母线，使得切换后的母线残压发生复杂的变化，摆角变大，差压也变大，从而产生较大的冲击电流，这些冲击电流中含有大量的非周期分量，从而导致电流互感器发生畸形。造成变压器差动保护的误差。多功能的快切装置会减少保护影响影响。第一，快速切换的影响。由于假定正常运行时的工作电源月备用电源是相同的，因而其电压量断电的电流A是固定的，母线失电后残压相量端点将沿着残压曲线顺时针方向移动，这就不仅保证了电动机的安全又不能使电动机转速下降，从而就产生了“快速切换”。
合闸回路的时间是固定的，合闸命令发出的角度小于60度，则应该有一定的提前量，这个提前量的大小取决于频差和合闸时间，如果合闸时间内平均频差为1赫兹。快速切换的整定值有两个即频差和相角差，在装置发出合闸命令前的瞬间系统会对实际值与整定值进行比较，从而判断是否满足合闸条件。
由于快速切换总是在启动后瞬间进行的，所以频差和相差整定值就比较小，则母线残压与备用电源之间的压差就会变小，从而使产生的电流也很小。因而快切方式下一般不会导致变压器差动保护误差。
2.4同期捕捉影响
快切装置一般采用实时跟踪残压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”。如果系统能够实现同期捕捉切换，特别是同相点合闸，对于电动机自动启动有及其重要的影响，因此厂母电压衰到一定程度电动机转速就不会降低到差动保护的最小值。
当残压衰减到04额定电压后实现的切换方式一般为“残压切换”，残压切换能够保证电机的安全，但由于停电时间过长，电动机的自动开启就会受到影响。残压切换时过大的冲击电流容易引起变压器残差保护电流互感器贴心严重饱和，从而磁电感减少。然后根据冲击电流中含有的非周期分量，进一步使饱和后的磁电感减少。
3. 结语
快切装置在快速切换的方式下对变压器差动保护的影响最小，因此应该提高快切装置的性能从而减少差动保护对电机的影响。■
参考文献
[1]刘学军.继电保护原理（第二版）.北京：中国电力出版社.2007.3.5.
[2]王秋梅.厂用电快速切换原理及影响因素[J].洛阳工业高等专科学校.2012.（02）
[3]汤蕴理，史乃.电机学[M].北京机械工业出版社.2006.