微机型厂用快速切换装置在油田电厂的应用

2014-03-09栾笛辽宁工业大学

油气田地面工程 2014年5期

栾笛辽宁工业大学

微机型厂用快速切换装置在油田电厂的应用

栾笛辽宁工业大学

厂用电是油田电厂最重要的负荷，它的可靠性决定着整个电厂的安全发电，为提高其供电可靠性应采用备用电源自动投入装置。微机型厂用快速切换装置在油田电厂6 000 V厂用电系统已经广泛应用。该装置动作的灵敏性及可靠性很高，虽然原理比较复杂，但具有接口简单的特点，有助于设备维护，对于机组的安全、平稳运行具有重要意义。

备用电源自动投入；母线残压；同期切换；残压切换；快速切换装置

电是油田生产企业的命脉，安全、优质、平稳供电至关重要。厂用电是油田电厂最重要的负荷，它的可靠性决定着整个电厂的安全发电，为提高其供电可靠性应采用备用电源自动投入装置（BZT）。随着技术的发展，微机厂用电快速切换装置在化工厂、石化工业、煤矿和冶金等发电厂的厂用电系统领域得到了广泛应用。快速切换装置的任务是在供电线路断电的情况下，根据系统的状态以最快的速度把负荷切换到备用线路上，避免在电源切换时造成运行中断或设备冲击损坏，简化切换操作并减少误操作，以保证负荷不断电连续运行。

1 备用电源的自动投入

备用电源自动投入的过程比较复杂。正常运行时，厂用工作电源由发电机端经高厂变提供，备用电源由高备变提供。当工作电源侧发生故障时，工作电源开关跳闸，此时厂用母线失电，由于惯性及存储的磁场能量，电动机在短时间内将继续旋转，并将磁场能转变为电能。由于各电动机的容量、参数不一致，电动机之间将有电磁能与动能的交换，此时部分异步电动机实际上已转入异步发电机运行工况，因此厂用母线的电压即是多台异步发电机发出的反馈电压的合成，称为母线残压。由于不存在原动力和励磁，因此残压的幅值和频率将随时间逐渐衰减，残压与备用电源电压间的相位差将逐渐增大。

厂用电源采用快速切换时，备用电源的电压和残压之间的相位差小，对电机冲击小，切换时间短，电机转速下降幅度小，有利于机炉系统的稳定运行。

电厂BZT原定值为：无电压元件Udz=26 V，动作延时t=1.0 s，属于残压切换。而SN型少油断路器合闸时间在0.2 s左右，加上继电器的动作时间，残压相量可能进入到不安全区，因此也不能采用快速切换。近几年推广更换的厂用电电源开关为大容量真空断路器，其合闸时间均在70 ms以下，为实现快速BZT提供了有利条件。

2 微机型厂用快速切换装置

微机型厂用快速切换装置是专门为解决厂用电的安全运行而研制的。采用该装置后，可避免母线电压（残压）与备用电源电压的差压过大，合闸时对电机造成冲击；尽量缩短断电时间，可采用快速切换，如失去快速切换的机会，则装置自动转换为同期判别或残压判别的慢速切换，并在电压衰减的过程中，可分段切除部分非重要负荷，以利于重要辅机的自启动。不仅提高了厂用电切换的成功率，而且确保了电厂设备安全。

2.1 BZT的启动方式

（1）正常启动。通过人工启动，可实现工作到备用、备用到工作的双向切换。

（2）事故启动。使用保护接点启动，可实现工作到备用的单向切换。

（3）非正常启动。开关闪跳和低电压启动，可实现工作到备用的单向切换。

2.2 BZT断路器的动作顺序

（1）正常时启动快切，按并联自动方式切换，此时两路电源并联，和运行人员的习惯一致。

（2）事故时启动快切，按串联方式切换，不使用时防止备用电源与故障电源并联。

（3）非正常启动快切，按串联方式切换。

2.3 BZT的闭锁

（1）保护闭锁。为防止备用电源误投入故障母线，装置提供了保护闭锁开关量接口回路，当某些保护动作时（如分支过流、厂用母差等），装置将闭锁出口回路，同时给出保护闭锁信号并等待复归。

（2）出口闭锁。当装置因软压板退出或控制台（或DCS）闭锁装置投入时，装置将闭锁出口并给出出口闭锁信号，如装置软压板投入或控制台（或DCS）解除闭锁时，装置将自动解除闭锁，恢复运行。

（3）装置闭锁。在以下几种情况下，需对装置进行复归操作，以进行下一次操作：进行了一次切换操作后；发出开关位置异常、保护闭锁、PT断线等闭锁信号后，且为不可自动恢复；发生装置故障后。此时，将不响应任何外部操作及启动信号，只能手动复归解除，如闭锁或故障仍存在，需待故障或闭锁条件消除后复归才有效。