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摘 要：本文介绍了微机电源快速切换装置的原理、功能并通过同备自投的比较，指出微机电源快速装置的优点，建议在化工生产供电系统中普遍推广使用。
关键词：快速切换 原理 功能 备自投
引言
供电系统在石油化工行业起着至关重要的作用，当前石油化工行业都是在高温、高压、易燃、易爆的状况下生产，一旦供电系统异常将会导致十分严重的后果。电源快速切换装置就是在某一条供电线路断电的情况下，根据系统的状态以最快的速度将负荷切换到备用线路上，以保证装置负荷不断电，使化工装置的生产始终处于安全、平稳的状态下运行。
一、电源快速切换装置原理
图1双馈线的配置方式时：双馈线之一自母线供电，两断路器中一台合闸，另一台分闸，鉴于短路电流的原因，经常不允许两条线路同时合闸，两馈线解列运行，此时，母联开关为合位；或者双馈线加母联的配置方式时：鉴于冗余的原因，电力负荷被分配在两段母线中，母联断路器处于分闸状态。
当某种原因使供电的线路出现故障，为保证断电时间最短，快速切换是最佳的切换方式。如果电网的状态不允许这种切换方式，则选择其它速度较慢的切换方式。图2所示，为母线电压衰减特性和可能的切换装置
图1 供电一次系统简图 图2 母线残压特性示意图和可能的切换位置
1.快速切换
在切换起动瞬间，如主馈线和备用馈线的参数在定值范围以内则可进行快速切换，即主馈线和备用馈线间的相角差、频差在定值范围之内。快速切换时间应小于0.2S，因而普遍采用快速开关切换。试验表明，母线电压和频率衰减的时间、速度，主要取决于该段母线的负载。负载越多，电压、频率、下降得越慢。而相同负载容量下，负荷电流越大，则电压、频率下降得越快。因而，实际应用时，快速切换通常由相角来界定，如55°，如果开关的固有合闸时间为100ms[1]，则合闸命令发出时的角度约需提前35°，即可以实现备用电源电压与母线残压向量夹角20°以内快速切换，同时对于设备是安全的。
这种情形下的无电流的切换时间只取决于断路器分合闸的时间差。对现代断路器而言，这一时间差通常在数毫秒内，因此可认为切换是在不断电的情况下实现的。
2.首次同相切换
首先，有故障的馈线应立即分闸，与其相连的用电设备上的电压按其固定的特性曲线衰减。其次，存在一系列可能满足同相切换判据的合闸时刻点。如能较精确地实现首次过零点合闸，母线电压衰减到65%-70%左右，设备出力下降不是很大，备用电源合上时冲击最小，且对设备的自起动很有利。该装置根据实时的频率、相角、幅值的变化规律，计算出在母线残压与备用电源电压向量第一次相位重合时的时间，当该时间接近合闸回路总时间时，发出合闸命令。实现精确地过零点即首次同相，且不受负荷变化影响，对设备的自起动很有利。
3.残压切换
指当残压衰减到20%-40%额定电压后实现的切换。残压切换作为快速切换及同相切换的后备功能。起动和原有馈线分闸的条件与首次同相切换方式相同，只是备用馈线的合闸条件与首次同相切换方式有所不同。只有当母线电压衰减到某个允许值时，才可合上备用馈线。合闸时无须判据相角或频率差，这是不同步的切换方式。
4.长延时切换
如果在一设定的时间结束之前无法进行上述任何一种快速切换方式，可执行延时切换。为此，时间控制切换方式仅作为安全备用方式。
二、电源快速切换装置功能
正常情况下实现馈线一、母联开关、馈线二之间的人工切换；故障情况下实现主馈线、备用馈线之间的快速、首次同相、残压和长延时切换；低电压、高低压侧联跳，开关偷跳，保护启动等其它开关量引起的事故切换；两段PT断线报警，装置提供保护闭锁、故障闭锁、开位异常闭锁等事故记录，打印及完善的录波功能。
三、传统的备自投的原理
传统的备自投采用电压继电器、时间继电器、中间继电器组成。当某段进线出现故障时，由电压继电器监控电压降数值，当压降达到额定电压的70%时，电压继电器触点闭合给时间继电器、中间继电器信号，由时间继电器和中间继电器完成条段故障母线的跳开和母联的闭合。在实际生产过程中反映到化工生产装置的现场，当备自投动作的过程中故障馈线所带的负荷已经脱落，即转机电源接触器的释压线圈已经释放，转机已经停止运转，化工装置的操作人员还得到装置现场启动各种在故障馈线所带的转机，往往在此瞬间会给化工装置带来严重的经济损失，如果处理不得当时会给人员和设备带来严重的安全隐患，即使是较为先进的电子式的综合保护器[2]在实现母联自投的过程中也同样会出现此种现象。
四、结束语
对于现代的化工生产装置的安全性、稳定性要求越来越高的条件下，电气系统采用电源快速切换装置是十分重要的，尤其是新改扩建的各种化工装置应做全面长远思考。目前，国产的各种高中压断路器的技术指标已完全能够满足电源快切装置的要求，既节约资金又能保障供电系统的安全性、稳定性。
参考文献：
[1]《TIWI系列万能式断路器使用说明书》TCL集团股份有限公司，2007年7月第1版
[2]《继电保护及自动化系统》朱海万力达电气股份有限公司，2006年3月第4版
关键词：快速切换 原理 功能 备自投
引言
供电系统在石油化工行业起着至关重要的作用，当前石油化工行业都是在高温、高压、易燃、易爆的状况下生产，一旦供电系统异常将会导致十分严重的后果。电源快速切换装置就是在某一条供电线路断电的情况下，根据系统的状态以最快的速度将负荷切换到备用线路上，以保证装置负荷不断电，使化工装置的生产始终处于安全、平稳的状态下运行。
一、电源快速切换装置原理
图1双馈线的配置方式时：双馈线之一自母线供电，两断路器中一台合闸，另一台分闸，鉴于短路电流的原因，经常不允许两条线路同时合闸，两馈线解列运行，此时，母联开关为合位；或者双馈线加母联的配置方式时：鉴于冗余的原因，电力负荷被分配在两段母线中，母联断路器处于分闸状态。
当某种原因使供电的线路出现故障，为保证断电时间最短，快速切换是最佳的切换方式。如果电网的状态不允许这种切换方式，则选择其它速度较慢的切换方式。图2所示，为母线电压衰减特性和可能的切换装置
图1 供电一次系统简图 图2 母线残压特性示意图和可能的切换位置
1.快速切换
在切换起动瞬间，如主馈线和备用馈线的参数在定值范围以内则可进行快速切换，即主馈线和备用馈线间的相角差、频差在定值范围之内。快速切换时间应小于0.2S，因而普遍采用快速开关切换。试验表明，母线电压和频率衰减的时间、速度，主要取决于该段母线的负载。负载越多，电压、频率、下降得越慢。而相同负载容量下，负荷电流越大，则电压、频率下降得越快。因而，实际应用时，快速切换通常由相角来界定，如55°，如果开关的固有合闸时间为100ms[1]，则合闸命令发出时的角度约需提前35°，即可以实现备用电源电压与母线残压向量夹角20°以内快速切换，同时对于设备是安全的。
这种情形下的无电流的切换时间只取决于断路器分合闸的时间差。对现代断路器而言，这一时间差通常在数毫秒内，因此可认为切换是在不断电的情况下实现的。
2.首次同相切换
首先，有故障的馈线应立即分闸，与其相连的用电设备上的电压按其固定的特性曲线衰减。其次，存在一系列可能满足同相切换判据的合闸时刻点。如能较精确地实现首次过零点合闸，母线电压衰减到65%-70%左右，设备出力下降不是很大，备用电源合上时冲击最小，且对设备的自起动很有利。该装置根据实时的频率、相角、幅值的变化规律，计算出在母线残压与备用电源电压向量第一次相位重合时的时间，当该时间接近合闸回路总时间时，发出合闸命令。实现精确地过零点即首次同相，且不受负荷变化影响，对设备的自起动很有利。
3.残压切换
指当残压衰减到20%-40%额定电压后实现的切换。残压切换作为快速切换及同相切换的后备功能。起动和原有馈线分闸的条件与首次同相切换方式相同，只是备用馈线的合闸条件与首次同相切换方式有所不同。只有当母线电压衰减到某个允许值时，才可合上备用馈线。合闸时无须判据相角或频率差，这是不同步的切换方式。
4.长延时切换
如果在一设定的时间结束之前无法进行上述任何一种快速切换方式，可执行延时切换。为此，时间控制切换方式仅作为安全备用方式。
二、电源快速切换装置功能
正常情况下实现馈线一、母联开关、馈线二之间的人工切换；故障情况下实现主馈线、备用馈线之间的快速、首次同相、残压和长延时切换；低电压、高低压侧联跳，开关偷跳，保护启动等其它开关量引起的事故切换；两段PT断线报警，装置提供保护闭锁、故障闭锁、开位异常闭锁等事故记录，打印及完善的录波功能。
三、传统的备自投的原理
传统的备自投采用电压继电器、时间继电器、中间继电器组成。当某段进线出现故障时，由电压继电器监控电压降数值，当压降达到额定电压的70%时，电压继电器触点闭合给时间继电器、中间继电器信号，由时间继电器和中间继电器完成条段故障母线的跳开和母联的闭合。在实际生产过程中反映到化工生产装置的现场，当备自投动作的过程中故障馈线所带的负荷已经脱落，即转机电源接触器的释压线圈已经释放，转机已经停止运转，化工装置的操作人员还得到装置现场启动各种在故障馈线所带的转机，往往在此瞬间会给化工装置带来严重的经济损失，如果处理不得当时会给人员和设备带来严重的安全隐患，即使是较为先进的电子式的综合保护器[2]在实现母联自投的过程中也同样会出现此种现象。
四、结束语
对于现代的化工生产装置的安全性、稳定性要求越来越高的条件下，电气系统采用电源快速切换装置是十分重要的，尤其是新改扩建的各种化工装置应做全面长远思考。目前，国产的各种高中压断路器的技术指标已完全能够满足电源快切装置的要求，既节约资金又能保障供电系统的安全性、稳定性。
参考文献：
[1]《TIWI系列万能式断路器使用说明书》TCL集团股份有限公司，2007年7月第1版
[2]《继电保护及自动化系统》朱海万力达电气股份有限公司，2006年3月第4版