SID-40B微机同期快切装置在循环发电机组中的应用

刘宝　武文科　位帅　唐圣华　秦炜

摘要：主要论述了SID-40B微机同期快切装置特点、工作原理、厂用电切换方式及该装置在本公司循环发电项目中的应用。

关键词：快速切换装置;发变组;厂用电切换

随着我公司3#高炉及配套设施的建设，2009年我公司新建一套循环发电机组，由于首次采用了SID-40B微机同期快切装置，其厂用电系统得以采用发变组单元接线方式，对一次系统进行了简化，优化了10kV厂用电系统运行方式，节省了高压配电装置占地面积，经运行实践证明，其安全、可靠、经济性高，大大缩短了厂用电倒路操作及故障切换时间。

1 厂用电接线方式

循环发电机组采用发变组单元制连接方式。发电机机端采用离相封闭母管与主变、高厂变连接。厂用10kV系统分为两段，10kVⅡ段取自本公司变电站，10 kVⅠ段取自高厂变;发电机并网前，厂用电由10 kVⅡ段经母联开关带10 kVⅠ段运行，发电机并网后，当发电机负荷升至50MW时，采用SID-40B微机同期快切装置对10 kV厂用电系统进行手动无扰动切换，实现10 kVⅠ、Ⅱ段母线分段运行，10 kVⅠⅡ段母联热备用。正常运行后，10 kV 1#、2#电源进线开关、通过10 kVⅠⅡ段母联开关互为备用，提高了厂用电系统的可靠性。

2  SID-40B快切装置概述

循环发电机组采用发变组接线方式，传统的备用电源自动投入装置已无法满足厂用电源切换的要求。SID-40B微机同期快切装置，将同期及快切有机地结合起来，实现无扰动的正常切换及事故切换，事故切换过程中不损失任何厂用负荷，特别适用于发变组接线方式的厂用电切换，其主要特征为：快速切换准则、捕捉电动机群耐受电压点准则、捕捉首次同相点准则、捕捉残压准则及长延时准则;可根据现场负荷的性质作出最佳选择，实现备用电源快速、可靠投入。

3 快速切换原理

快切功能指的是SID-40B具有快速完成工作电源和备用电源切换的功能。装置可以完成不同原因启动的切换，包括：事故切换、非正常工况切换及手动切换。每种切换都可选择不同的切换模式，并根据实际需要分别选择不同的切换准则。

3.1 正常运行时：1DL合位，进线1通过1DL向Ⅰ段母线供电;2DL合位，进线2通过2DL向Ⅱ段母线供电。

母联开关分位，1母、2母通过母联开关形成互为备用。

装置上电后，Ⅰ段、Ⅱ段母线电压合格，且无进线故障，装置开始充电，充电10秒后，充电完成，系统开始进入对故障监控状态。

3.2 手动切换逻辑：

1）在检测到母联开关和1DL（或2DL）为合位，2DL（或1DL）为分位，进线2（或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，合2DL（或1DL）跳母联开关。

2）在检测到1DL和2DL为合位，母联开关为分位，须检测开入信号：“切1#进线”和“切2#进线”。

当“切2#进线”为合位，“切1#进线”为分位时，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，合母联跳2DL开关;

当“切1#进线”为合位，“切2#进线”为分位时，选择进线2为主工作进线;且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，合母联跳1DL开关;

当“切1#进线”和“切2#进线”均为分位或均为合位时，装置闭锁手动切换功能。

手动切换成功后，装置返回到正常运行模式。

3.3 非正常工况切换：

在装置已完成充电后，系统发生母线失压或断路器偷跳时，装置进行非正常工况切换，切换逻辑如下：

确认Ⅰ段母线失压或1DL偷跳时，在Ⅱ段母线电压合格的情况下，跳1DL，合母联开关;

确认Ⅱ段母线失压或2DL偷跳时，在Ⅰ段母线电压合格的情况下，跳2DL，合母联开关。

3.4 事故切换：

在装置已完成充电后，若确认进线故障，故障进线进行事故切换，切换逻辑如下：如进线1故障，Ⅱ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，Ⅰ段母线电压合格，则跳2DL合母联开关保证正常供电。

4 切换启动原因说明

4.1 手动切换。手动切换是手动操作启动，而后自动进行的。在检测到就地手动切换信号，或接收到远方切换命令时，启动工作线路与备用线路之间的快速切换操作。

4.2 非正常工况切换。非正常切换是自动进行的，包括以下两种情况：1） 母线失压启动：当母线三个线电壓均低于整定值且时间大于所整定延时定值时，装置根据选定方式进行串联或同时切换。2） 工作电源开关误跳启动：因各种原因引起工作电源开关误跳开，装置可选择串联切换模式。

4.3 事故切换。事故切换由保护接点或模拟量启动。保护启动接点可并接进线纵差保护、发电机、变压器或发-变组保护出口接点;模拟量启动包括：频差启动、频差无流启动、逆功率启动、频差逆功率启动、频压品质启动。

5 自动故障判别闭锁功能

当发生了区内故障（包括母线、电源支路故障），该装置通过检测母线电压、进线电流等模拟量来判别、闭锁切换功能，以免将备用电源投入到故障点，扩大事故范围。

5.1 功率方向闭锁：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”（70%Un），装置马上闭锁所有切换启动判据，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。

5.2 电压不平衡闭锁：该判据的出发点是，当故障点在区外时，工作电源开关跳开以后，母线三相电压应该基本平衡。具体实现如下：在确认工作开关跳开后，装置检测母线线电压是否平衡，如不对称率超过20%额定值时马上闭锁 “快速切换”、“异步电动机群耐受电压”、“首次同相点捕捉”三个快切判据，直至三相平衡;但不闭锁残压和长延时切换。

6 结论

通过实践，SID-40B微机同期快切装置在循环发电机组厂用电源切换过程中是较理想的，动作灵敏、安全可靠且灵活性强，缩短了厂用电倒路操作及故障切换时间，提高了厂用电的可靠性，在新建或改造项目中是值得推荐和选择的厂用电源切换装置。

参考文献：

[1]杨红军.浅析快切装置在厂用电中的应用[J].机电信息.2011（30）.

[2]SID-40B技术说明书 深圳国立智能电力科技有限公司.

（作者单位：北京首钢股份有限公司）

作者简介：刘宝（1981-），男，2006年毕业于燕山大学电气工程及其自动化专业;东北大学控制工程专业工程硕士，发电专业工程师，现主要从发电专业技术工作。