厂用电无扰动快切装置

汪 帅

中国石油天然气第七建设公司 山东青岛 266300

厂用电无扰动快切装置

汪 帅

中国石油天然气第七建设公司 山东青岛 266300

结合尼日尔Agadem油田一体化项目炼厂部分全厂总配电所无扰动快切装置（无扰动备用电源替续控制系统）的调试工作，简单介绍了快切装置的工作原理和调试方法，并将无扰动快切装置与传统备自投装置作了简单的比较。

串联 并联 失压 快切 备自投

电力供应的不间断是国民经济各领域正常运作的重要保证，电力系统的发展和技术进步正沿着这一目标不断前进。对供电可靠性提高的重要前提首先是要有不少于两个的供电电源，其次是在一个电源因故障被保护切除时，要快速且在不损害供、用电设备的前提下投入备用电源，不仅要保证对电力用户电力供应不间断，而且使绝大部分乃至全部负荷不被切除，迅速再受电继续运转。但传统的备自投装置已无法满足当今各类用户必需的要求，特别是对拥有大量电动机负荷的工业企业更是无益反害，在这种情况下，无扰动快切装置就应运而生了。

1 快切装置与传统备自投装置的主要区别

1.1 启动原因不同

快切装置的启动原因包括手动切换、事故切换和非正常工况切换3种；传统备自投装置的启动原因仅有母线失压和工作电源开关误跳即非正常工况切换1种。故快切装置的可靠性要远远高于传统备自投装置。

1.2 切换方式不同

快切装置在不同原因的情况下启动，拥有4种切换模式、5大切换准则，不仅能检测各开关状态，还能通过检测母线电压和备用电源电压的幅值、相位等模拟量，保证在切换过程中不会对系统和设备产生较大的冲击；快切装置可以在本级线路发生故障时闭锁装置，防止将备用电源投入到故障线路上，在安全性上要优于传统备自投装置。

1.3 切换速度不同

传统备自投装置是靠进线开关的辅助接点动作的，也就是说装置只有在检测到工作开关断开后才会发出闭合备用开关的命令；而快切装置闭合备用开关命令的发出与各开关的状态并无必然联系，拥有比传统备自投装置更高的灵敏性。

另外快切装置具备手切功能，在保障安全的前提下便于对设备的停电检修和系统的运行维护，拥有着比传统备自投更广阔的应用前景。

2 快切装置切换准则

无扰动快切装置的快切功能通俗来讲就是指该装置具有快速完成工作电源和备用电源切换的功能。装置可以完成因不同原因启动的切换，包括手动切换（由装置手动启动或由后台、DCS等远方启动）、事故切换（由上级差动保护启动或由频差、逆功率等模拟量启动）、非正常工况切换（由母线失压启动或工作电源开关误跳启动）；每种切换都可以选择不同的切换模式，主要包括串联切换（先跳开工作电源开关，确认工作电源开关跳开后再合备用电源开关）、并联自动切换（先根据并联切换准则合备用开关，确定备用开关合上后，再自动跳开工作开关）、并联半自动切换（先根据并联切换准则合备用开关，备用开关合上后，再由操作员手动跳开工作开关）和同时切换（先跳工作开关，经合闸延时后在未确定工作开关是否跳开时就发合备用开关命令）；每种切换模式都可以根据实际需要分别选择不同的切换准则，包括快速切换准则、捕捉耐受电压点准则、捕捉首次同相点准则、残压切换准则和长延时切换准则等5种。

（1）快速切换准则。在切换启动后，若母线与备用电源进线的角差、频差在定值范围之内，且母线电压不低于快切低压闭锁定值，则可以在启动瞬间进行“快速切换”，立刻合闸出口，完成切换；

（2）捕捉耐受电压点准则。通过实时监测工作电源与备用电源的相角差ΔΦ及电压差ΔU，并根据已采样的数据预测ΔU的变化，在ΔU值增大到超过允许值之前，计及备用电源开关的合闸时间发出合闸命令，完成切换；

（3）捕捉首次同相点准则，工作电源因故障被切除后，母线上残压相量将绕备用电压相量向滞后方向旋转，在首次出现相角差为零时完成切换，该准则经常作为耐受电压准则切换的备用准则；

（4）残压切换准则是捕捉首次同相点准则的后备准则，当母线三个线电压均衰减至小于或等于残压切换电压定值（20%～40%额定电压），且持续残压切换延时定值后完成切换；

（5）长延时切换准则仅作为一种备用切换准则，在给定的时间（整定值）结束之前无法进行上述的任何一种切换方式时执行，通常只有当短时间内同时发生多次故障时才可能发生这种切换。

另外快切装置具备“自动故障判别闭锁”功能，装置通过检测母线电压、进线电流等模拟量来判别是否发生了区内故障（区内故障包括母线故障、母线上的负荷、电源支路故障）；如发生了区内故障，装置将闭锁切换，以免将备用电源投入到故障点。图1是闭锁原理说明：

3 快切装置工作原理

当检测到工作电源进线的三相电流方向均为流入母线，且任一相电流幅值大于“最大负荷电流定值”，同时至少任一路母线线电压低于“低压闭锁电压定值”（建议整定为60%～70%额定电压），装置马上闭锁所有切换启动判据（包括保护信号启动、模拟量启动），并启动故障闭锁计时器；如在“自动故障判别时间定值”到来前，故障电流消失或电流方向改变，装置马上开放所有启动判据，否则，装置将自动退出监视状态，直至系统恢复到正常工况（母线电压恢复正常数秒后）。该判据也适用于一些特大型电动机起动时造成母线电压突降的工况。至于“自动故障判别时间定值”的整定，分为两种情况考虑：

3.1 现场没有装设母线保护的情况

现场没有装设母线保护，应在确保小于工作电源的远后备保护动作时间的前提下，取值尽量的大。这是因为当母线故障时，如果现场没有装设母线保护，就必须依靠进线远后备保护动作来切除故障点，而且母线故障多数考虑为永久性故障，所以装置须在远后备保护动作前退出监视状态，以确保不会因低压切换启动而将后备电源投入到故障母线上（远后备保护动作后，故障电流消失）。对于负荷支路发生的故障，则相应保护动作后，装置马上开放所有启动判据，以免发生相继故障时拒动。所以对于这种现场工况，工作电源进线的远后备保护动作时间越长，该判据对母线故障和负荷支路故障的选择性越好。对于装设有全线速动纵差保护的工作电源进线，将其二段、三段后备保护的动作时间设置稍长一些是合理的。

3.2 现场装设了母线保护，或者基本不存在母线故障的风险的情况

现场装设了母线保护，或者基本不存在母线故障的风险，则仅考虑大于负荷支路保护动作时间就可以了，同时将母线保护的动作信号作为40A、40B的保护闭锁信号。此时仅当负荷支路保护拒动时，装置退出监视状态。

4 快切装置调试方法

下面结合尼日尔Agadem油田一体化项目炼厂部分全厂总配电所配置的无扰动快切装置的调试工作简要介绍其具体工作原理和调试方法。

4.1 工程概况

尼日尔Agadem油田一体化项目炼厂内设发电厂一座，发电厂设2台12MW发电机组，为该厂正常供电提供电源。全厂总配电所设在发电厂电控楼内，配电所设2段6.3kV炼厂母线段，2路6.3kV电源分别引自1#、2# 电抗器发电机母线侧出线断路器，采用单母线分段接线方式，正常时两段母线分列运行，隔离开关柜设无扰动切换装置，该装置采用的是由深圳国立生产的SID-40B型无扰动备用电源替续控制系统。

4.2 调试方法

装置调试前应仔细对照设计蓝图及设备说明书核对装置到货及接线情况，装置的调试可以分为以下四个部分：4

.2.1检查装置各开入量及显示是否正常

该装置的开入量包括各开关输入量和各测量信号开入量。

开关输入量主要有两段进线及母联开关的状态开入，本级进线保护闭锁装置开入，上级保护启动装置开入，模式选择输入，手动切换开入，手动闭锁及信号复归开入。

测量信号开入量包括两段母线的电压、频率及其相角差，母联柜三相电流值，两段进线的电压、电流、频率及其与各自供电母线段的相角差，试验时可先将各模拟输入量直接加在装置开入量引出线的二次端子上。

根据不同的备用电源投入方式该装置具有多种备投方案可供选择，该工程选用的是母联开关替续控制（暗备用）方案，其正常运行时主界面及其测量显示如图2所示：

4.2.2 检查装置开出回路是否正常

主要是对各开出继电器及开出回路的调试，该切换装置自身具备传动调试功能，调试时可以在装置面板上通过面板操作控制各开出继电器动作，从而达到控制两段进线及母联开关合分闸的目的。

4.2.3 整组传动试验

相关定值（包括母线和进线的失压、有压定值，切换允许角差、频差定值等）的校验可以安排在这一环节同时进行。装置上电后，若检测到系统工作正常即两段进线开关均在合位、母联在分位，两段母线电压正常，两段进线电压正常且无进线故障，装置开始充电，10s后充电完成，装置进入对故障监控状态。该装置能完成的3种不同原因的切换，其详细工作过程如下。

(1)手动切换选择并联切换模式

手动切换选择并联切换模式时其控制逻辑如下：

在检测到1DL和2DL为合位，母联开关为分位，须检测开入信号：模式选择1和模式选择2。当模式选择1为合位，模式选择2为分位时，即选择进线1为主工作进线，在1母线电压合格时，装置开放手动切换功能，如检测到手动切换信号，则合母联跳2DL开关；当模式选择2为合位，模式选择1为分位时，即选择进线2为主工作进线，在2母线电压合格时，装置开放手动切换功能，如检测到手动切换信号，则合母联跳1DL开关；当模式选择1和模式选择2均为分位或均为合位时，装置闭锁手动切换功能。

在检测到母联开关和1DL为合位，2DL为分位，进线2电压合格时，装置开放手动切换功能。如检测到手动切换信号，则合2DL跳母联开关。

在检测到母联开关和2DL为合位，1DL为分位，进线1电压合格时，装置开放手动切换功能。如检测到手动切换信号，则合1DL跳母联开关。

本装置手动切换选择的是并联半自动模式，其控制逻辑与并联自动模式相似。不同之处在于并联自动模式时，装置检测到手动切换信号后，根据并联切换准则合备用开关跳相应工作开关；而并联半自动模式时，装置检测到手动切换信号后，根据并联切换准则合备用开关，之后由操作员手动分相应工作开关。

(2)非正常工况切换选择串联模式

当选择双方向切换，在非正常工况切换选择串联模式（本装置工作模式）时，在装置已完成充电后，系统发生母线失压或断路器偷跳时，装置将进行非正常工况切换，其切换逻辑如下：确认1段母线失压或1DL偷跳时，在2段母线电压合格的情况下，跳1DL，合母联开关；确认2段母线失压或2DL偷跳时，在1段母线电压合格的情况下，跳2DL，合母联开关。

(3)事故切换选择串联模式

当选择双方向切换，在事故切换选择串联模式（本装置工作模式）时，在装置已完成充电后，若确认进线故障，装置将启动事故切换，切换逻辑如下：如进线1故障，2段母线电压合格，则跳1DL合母联开关保证正常供电；如进线2故障，1段母线电压合格，则跳2DL合母联开关保证正常供电。

4.2.4 后台与无扰动快切装置之间的通讯调试

装置本身具备“通讯调试”功能，可先通过面板上传虚拟开入量信号、虚拟测量数值到后台监控软件，校对装置通讯参数设置、通讯线路及后台参数设置是否正常。之后再进行整体的后台调试，后台调试中对于装置的开入量部分与保护动作、开出传动等内容与装置调试的前三个部分内容基本相同，故无扰动快切装置的后台通讯调试工作可穿插安排在其早期的调试工作中进行。

近年来，随着工程项目逐渐向国际化、大型化、专业化、自动化方向发展，不少炼厂都有自备电站，特别是随着公司逐步迈向国际化发展，公司承建的配备有自备电站和大型发电厂的项目也将越来越多，无扰动快切装置及其调试方法的应用也将越来越广泛。

1 《火力发电厂基本建设工程启动及竣工验收规程（1996版）》；

2 《火电工程启动调试工作规定》；

3 《火电工程调整试运质量检验及评定标准》；

4 《大型火电机组电气运行技术问答》。

TE682

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1672-9323（2013）02-0058-03

2012-11-14）