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[摘 要]本文分析了大型炼化企业备用电源自动投入方式的选择，分析了无扰动快切装置提高连续生产企业供电可靠性的实施方案。
[关键词]备自投，无扰动快切装置，供电可靠性
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0188-01
为保证主接线方式合理性，大型炼化企业供电网络普遍采用双电源供电，当一路电源出现故障时，依靠备自投切换保证供电连续性，下面是此炼化企业原有备用电源自动投入方式的介绍。
该公司电力系统引自两座110kV总降压变电站-石化东站、石化西站。两座110kV站内各有两台主变压器，正常情况下两台主变分列运行，各带约一半的负荷，能满足n-1配电原则。公司内部共有14座6kV开闭所，正常运行方式为单母线分段运行，两段母线互为备用电源。
进线柜低电压启动备自投逻辑后，备自投发出母联合闸命令，进线分闸命令。母联合闸回路中，串接了进线柜常闭接点。当备自投启动后，进线柜断开，母联柜才能合闸，从而避免母联合环。备自投典型逻辑图如下：
备自投切换未经同步检定，合上备用电源时，母线残压与备用电源电压之间的相角差是随时间变化的，在120°～240°时切换最危险，电动机受到的冲击最大，有可能造成电机损坏、损伤或进线过流跳闸。为减少这种影响，在切换过程中采用低电压检测并加时间闭锁的处理方式，即切换条件为：
1、母线电压低于某定值才允许切换，一般设定为0.25Un。
2、在经过一定延时后才进行切换，一般设定为1s左右。由于切换时母线电压低，切换时间长，即使可靠切换也会造成设备停车，装置生产也会发生大幅波动。
显而易见，此种切换方式存在切换时间长的问题。在实际应用过程中，不可避免的在备用电源投入成功后，部分设备已经停车，生产装置会出现波动。
一、快速切换技术的技术要点
当厂用电源中断时，由于高压电机及负载的机械惯性，电动机将维持较长时间继续旋转，且将转变为异步发电机运行工况，此时母线在一段时间内会维持一定的残压并缓慢衰减，频率也会随着转速降低而缓慢下降。在电源中断瞬间，母线残压的衰减量还不大，但残压与备用电源电压的矢量角差已开始拉开，如果备用电源投入的时机不当，将产生很大的冲击电流，直接作用于电动机，这不但影响了电机的使用寿命，甚至可能导致切换失败。因此，进线电源切换必须根据系统的残压衰减特性，选择合适的切换时机。
快切装置共有四种切换方式，即“快速切换”、“首次同相切换”、“残压切换”、“延时切换”。快切装置通过频率变化、相角变化等逻辑计算，适时将备用电源投入，使工作母线电压降幅最小，断电时间最短，从而对负荷的冲击最小。
二、改造技术方案
1、启动方式设计：
作为故障切换设备快切装置可以由光差保护、低电压启动切换。快切装置启动需同时满足以下条件：工作电源开关是否合状态，备用电源开关是合闸状态，母联柜是否是在分闸状态，备用进线有电，主、备进线之间角差在允许范围内，频差在允许范围内。
2、模拟量及开关量的采集
快切装置实时采集两段进线电压信号、电流信号，并对断路器状态进行监测，以做好切换准备。快切装置需采集输入信号为AB线电压、BC线电压、A相电流，断路器状态常开接点，断路器状态常闭接点、进线过流闭锁信号、差动保护启动信号。输出信号为合闸信号、分闸信号。
3、PT断线的处理
当电压互感器（PT）一次保险熔断或二次回路故障断线时，快切装置检测到低电压信号，快切装置启动切换，为避免快切装置误动，在PT断线状态下需进行闭锁。闭锁可以通过外部信号输入实现，也可以通过有流闭锁方式来实现。
4、过流闭锁
大型企业内高压线路较多，发生短路故障几率较大，短路瞬间出现巨大的短路电流，造成进线过流/速断保护启动，此时应闭锁快切装置，避免母联合闸，扩大事故。若出线开关正确动作，切除故障点，应解除闭锁，恢复快切装置热备用状态。若出线开关拒动，造成越级跳闸，则快切装置应保持闭锁状态，避免母联合闸后短路点再次带电，造成全所失电。
三、改造效果
改造完毕后进行了快切装置切换试验，检验接线正确性及快切装置性能。图2为模拟差动保护启动，快切装置切换电源后两段进线的波形图，从图中可以看到，快切装置瞬间启动，同时发出分闸、合闸命令，跳开进线开关，合上母联开关。1#进线电压波形仅有半个周波的抖动，持续时间约为10ms。此次切换从断路器分闸到母联合闸，全过程时间小于100ms，切换过程中工作母线电压抖动时间仅为断路器合、分闸时间的差值，对所带电气设备的运行影响极小。
四、需要注意的问题
1、备自投方式与快切均为电源故障切换装置，两套装置采用了不同的定值及接线方式，快切改造后，备自投逻辑应退到冷备用方式，避免与快切装置发生逻辑冲突。
2、快切装置的切换与负荷有关，大电机失电后，电机惰转的反电势支撑了系统电压，快切装置“快速切换”的成功率高。负荷较小情况下，反馈电压下降很快，切换启动瞬间残压下降到40V以下，快切装置的切换模式可能是以“残压切换”方式完成，时间也在100ms左右。
3、快切装置与开关柜控制系统的配合
快切改造后必须核对开关柜控制系统原理，确保开关柜各保护压板的投退与快切装置合理配合。该公司开闭所改造前为备自投方式，属于串联切换模式，母联柜“允许合环”压板退出。改造后，快切装置“快速切换”属于并联切换模式。经过分析母联柜原理，母联“允许合环”压板需投入运行，才能保证“快速切换”模式的顺利执行。当然，由于各开关柜厂的控制原理不同，保护压板的投退也不能一概而论，而应结合图纸详细分析。
结束语
大型企业对电源的连续性要求很高，虽然备自投切换方式能快速恢复供电，但是由于原理限制，切换时间长，生产装置受到较大影响。快切装置可以提高供电的连续性，大大减小切换的时间。快切装置能有效避免备用电源电压与母线残压在相角、频率相差过大时合闸对电机造成冲击，如失去快速切换的机会，快切也会切换到其他三种备用切换方式，提高了切换的成功率，切換效果优于备自投切换，对保证生产装置供电稳定提供了保障。
参考文献
[1] 快速切换装置产品说明书.
[2] 龚大德.高压厂用电备用电源是否需要装设快切装置的分析 [J] 电力勘测设计，2006，（6），35-39.
[3] 李荣华，夏艳梅. 备自投在自备电厂进线上的应用[J] 大众科技，2008，（6）；151-153.
[关键词]备自投，无扰动快切装置，供电可靠性
中图分类号：TM732 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0188-01
为保证主接线方式合理性，大型炼化企业供电网络普遍采用双电源供电，当一路电源出现故障时，依靠备自投切换保证供电连续性，下面是此炼化企业原有备用电源自动投入方式的介绍。
该公司电力系统引自两座110kV总降压变电站-石化东站、石化西站。两座110kV站内各有两台主变压器，正常情况下两台主变分列运行，各带约一半的负荷，能满足n-1配电原则。公司内部共有14座6kV开闭所，正常运行方式为单母线分段运行，两段母线互为备用电源。
进线柜低电压启动备自投逻辑后，备自投发出母联合闸命令，进线分闸命令。母联合闸回路中，串接了进线柜常闭接点。当备自投启动后，进线柜断开，母联柜才能合闸，从而避免母联合环。备自投典型逻辑图如下：
备自投切换未经同步检定，合上备用电源时，母线残压与备用电源电压之间的相角差是随时间变化的，在120°～240°时切换最危险，电动机受到的冲击最大，有可能造成电机损坏、损伤或进线过流跳闸。为减少这种影响，在切换过程中采用低电压检测并加时间闭锁的处理方式，即切换条件为：
1、母线电压低于某定值才允许切换，一般设定为0.25Un。
2、在经过一定延时后才进行切换，一般设定为1s左右。由于切换时母线电压低，切换时间长，即使可靠切换也会造成设备停车，装置生产也会发生大幅波动。
显而易见，此种切换方式存在切换时间长的问题。在实际应用过程中，不可避免的在备用电源投入成功后，部分设备已经停车，生产装置会出现波动。
一、快速切换技术的技术要点
当厂用电源中断时，由于高压电机及负载的机械惯性，电动机将维持较长时间继续旋转，且将转变为异步发电机运行工况，此时母线在一段时间内会维持一定的残压并缓慢衰减，频率也会随着转速降低而缓慢下降。在电源中断瞬间，母线残压的衰减量还不大，但残压与备用电源电压的矢量角差已开始拉开，如果备用电源投入的时机不当，将产生很大的冲击电流，直接作用于电动机，这不但影响了电机的使用寿命，甚至可能导致切换失败。因此，进线电源切换必须根据系统的残压衰减特性，选择合适的切换时机。
快切装置共有四种切换方式，即“快速切换”、“首次同相切换”、“残压切换”、“延时切换”。快切装置通过频率变化、相角变化等逻辑计算，适时将备用电源投入，使工作母线电压降幅最小，断电时间最短，从而对负荷的冲击最小。
二、改造技术方案
1、启动方式设计：
作为故障切换设备快切装置可以由光差保护、低电压启动切换。快切装置启动需同时满足以下条件：工作电源开关是否合状态，备用电源开关是合闸状态，母联柜是否是在分闸状态，备用进线有电，主、备进线之间角差在允许范围内，频差在允许范围内。
2、模拟量及开关量的采集
快切装置实时采集两段进线电压信号、电流信号，并对断路器状态进行监测，以做好切换准备。快切装置需采集输入信号为AB线电压、BC线电压、A相电流，断路器状态常开接点，断路器状态常闭接点、进线过流闭锁信号、差动保护启动信号。输出信号为合闸信号、分闸信号。
3、PT断线的处理
当电压互感器（PT）一次保险熔断或二次回路故障断线时，快切装置检测到低电压信号，快切装置启动切换，为避免快切装置误动，在PT断线状态下需进行闭锁。闭锁可以通过外部信号输入实现，也可以通过有流闭锁方式来实现。
4、过流闭锁
大型企业内高压线路较多，发生短路故障几率较大，短路瞬间出现巨大的短路电流，造成进线过流/速断保护启动，此时应闭锁快切装置，避免母联合闸，扩大事故。若出线开关正确动作，切除故障点，应解除闭锁，恢复快切装置热备用状态。若出线开关拒动，造成越级跳闸，则快切装置应保持闭锁状态，避免母联合闸后短路点再次带电，造成全所失电。
三、改造效果
改造完毕后进行了快切装置切换试验，检验接线正确性及快切装置性能。图2为模拟差动保护启动，快切装置切换电源后两段进线的波形图，从图中可以看到，快切装置瞬间启动，同时发出分闸、合闸命令，跳开进线开关，合上母联开关。1#进线电压波形仅有半个周波的抖动，持续时间约为10ms。此次切换从断路器分闸到母联合闸，全过程时间小于100ms，切换过程中工作母线电压抖动时间仅为断路器合、分闸时间的差值，对所带电气设备的运行影响极小。
四、需要注意的问题
1、备自投方式与快切均为电源故障切换装置，两套装置采用了不同的定值及接线方式，快切改造后，备自投逻辑应退到冷备用方式，避免与快切装置发生逻辑冲突。
2、快切装置的切换与负荷有关，大电机失电后，电机惰转的反电势支撑了系统电压，快切装置“快速切换”的成功率高。负荷较小情况下，反馈电压下降很快，切换启动瞬间残压下降到40V以下，快切装置的切换模式可能是以“残压切换”方式完成，时间也在100ms左右。
3、快切装置与开关柜控制系统的配合
快切改造后必须核对开关柜控制系统原理，确保开关柜各保护压板的投退与快切装置合理配合。该公司开闭所改造前为备自投方式，属于串联切换模式，母联柜“允许合环”压板退出。改造后，快切装置“快速切换”属于并联切换模式。经过分析母联柜原理，母联“允许合环”压板需投入运行，才能保证“快速切换”模式的顺利执行。当然，由于各开关柜厂的控制原理不同，保护压板的投退也不能一概而论，而应结合图纸详细分析。
结束语
大型企业对电源的连续性要求很高，虽然备自投切换方式能快速恢复供电，但是由于原理限制，切换时间长，生产装置受到较大影响。快切装置可以提高供电的连续性，大大减小切换的时间。快切装置能有效避免备用电源电压与母线残压在相角、频率相差过大时合闸对电机造成冲击，如失去快速切换的机会，快切也会切换到其他三种备用切换方式，提高了切换的成功率，切換效果优于备自投切换，对保证生产装置供电稳定提供了保障。
参考文献
[1] 快速切换装置产品说明书.
[2] 龚大德.高压厂用电备用电源是否需要装设快切装置的分析 [J] 电力勘测设计，2006，（6），35-39.
[3] 李荣华，夏艳梅. 备自投在自备电厂进线上的应用[J] 大众科技，2008，（6）；151-153.