煤化工企业厂用母线电源切换问题分析及对策

贾德研

摘要：备用电源自投装置厂用电切换一般采用工作开关辅助接点直接联动备用电源投入，这种高压厂用电自动切换存在的问题较多，甚至导致厂用电事故扩大，造成厂用电切换可靠性大大降低。本文从对用电设备安全、可靠、稳定运行的观点出发，分析了高压母线自动切换采用备用电源自投装置所存在的问题及厂用电切换过程中残压的影响，提出了采用新型的厂用电快切装置，而要采用合理的运行方式，来提高机组的安全、可靠、稳定运行。

关键词：备用电源 设备安全 合理运行可靠、稳定

Abstract: standby power source automatic switching device of auxiliary power switching generally use the switch auxiliary contact direct linkage standby power supply, the high voltage electricity automatic switching there is more problematic, even lead to electric power plant accident, cause of auxiliary power switching reliability greatly reduced. This article from the electrical equipment safe, reliable, stable operation point of view, analysis of high voltage switch automatically using the backup power automatic switch device of the existing problems and auxiliary power switching process of residual pressure influence, put forward the new auxiliary power fast switching device, and to adopt a reasonable operation mode, to improve the unit's security, reliable, stable operation.

Key words: standby power equipment reasonable and safe reliable operation, stable

中图分类号：TN86文献标识码：A 文章编号：

1.备用电源自投装置（BZT）存在的问题

10kV高压厂用电一次接线方式为单母线分段，高压电机均分在各段母线上运行。为了保证厂用电的可靠性，各段母线都设有备用电源。当工作电源跳闸或母线电压消失时，备用电源自动投入，使厂用电连续运行而不中断。但是，目前厂用电备用电源自投装置切换方式是没有快切功能，也没有母线永久性故障的闭锁，有可能造成以下问题：

一：切换时间过长有可能造成运行中断或设备冲击损坏，此外随着机组容量增大，厂用电容量不断增大，其中多为感性负载，切换过程中母线电压由于反馈电势的存在而衰减较慢，切换时必须考虑到反馈电压与备用电源电压问的压差引起电流电压冲击问题，造成备用电源跳闸厂用电中断、设备损坏或寿命缩短的后果，给厂用电稳定连续运行带来了不利的因素。

二：厂用电母线永久性故障时，由于备用电源自投装置自投，扩大了故障范围。当厂用电母线故障时，工作电源开关过流保护动作切除故障。从有关资料分析，厂用电母线故障，多数是永久性故障。由于厂用电母线故障无保护，只能靠工作电源开关速断、过流保护切除故障，工作电源开关由速断、过流保护跳开后，备用电源自投装置动作，合备用电源开关，等于向故障点又送了一次故障电流，对厂用电母线又一次冲击，引起故障扩大，损失惨重。

大型化工企业大容量负荷对厂用电运行安全性、稳定性、可靠性要求很高，厂用电切换时不应造成运行中断或设备冲击损坏。因此，厂用电切换质量直接关系到大型化工企业安全稳定运行。

2.厂用电切换过程中的残压及快切装置切换方式分析

2.1 厂用电切换过程中的残压

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，合上备用电源开关。跳开工作电源时厂用母线失电，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。

2.2 快切装置厂用电切换方式分析

2.2.1快速切换

假定正常运行时工作电源与备用电源同相，工作电源故障时，备用电源投入时的相角差δ应越小越好，一般在30°内。在第一个2O～3O°相角差内完成备用电源的投入，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“快速切换”。假定从事故发生到工作开关跳开瞬间，两电源仍同相，若采用同时方式切换，且分合闸错开时间(断电时间)整定得很小如(10ms)，则备用电源合上时相角差也很小，冲击电流和自起动电流均很小。若采用串联切换，则断电时间至少为合闸时间，假定为100ms，相角差约为2O～3O左右，备用电源合闸时的冲击电流也不很大，一般不会造成设备损坏或快切失败。

2.2.2 同期辅捉切换

同期捕捉切换是实时跟踪残压的频差和角差，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“同期捕捉切换”。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多，且备用电源合上时冲击电流也在允许范围内。

2.2.3 残压切换

当残压衰减到20～40％ 额定电压后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，电动机自起动成功与否、自起动时间等都将受到较大限制。

3.快速切换装置对永久性故障的闭锁

为防止备用电源投入故障母线，可以将反映这一故障的保护（如母线差动保护、分支过流保护）出口，引入装置的“保护闭锁”入口。当这些保护动作时，装置就会立即关闭所有跳合闸出口，发出“保护闭锁”信号和“闭锁报警”接点信号。

4．10kV厂用电切换对策

4.1：对10kV高压开关的要求

根据《继电保护和自动装置设计技术规程》的规定：“用于高压厂用电快速切换装置，与其相配合的断路器固有合闸时间应小于100ms”。ABB生产的10kV高压开关真空断路器，其固有合闸时间为：<=75ms，固有分闸时间为：<=50ms，SF6断路器分合闸时间也为实现快速切换提供了必要条件，因此110KV及10kV高压开关已能满足快速切换的要求。

4．2 选用微机性厂用电快切装置

起动(备用)电源则由附近110kV变电站提供，在正常情况或某些运行方式下，厂用工作电源与备用电源间存在较大的初始相角差，且该相角差随运行方式改变而改变，有些时候甚至大于20。，这对厂用电切换非常不利。针对上述传统的备用电源自投装置存在的问题及厂用电切换过程中的残压及其特性分析。所以对于大容量机组10kV高压厂用电切换采用微机型厂用电快速切换装置会有良好的效果。