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简介： 具体论述了厂用电系统的各类切换模式及对切换的全进程进行了细致的分析，经由过程比力突出新的快切理念的特点和快切在厂用电系统切换中的需要性。后论述了快切装配的功能特点。
引言
火力发电厂厂用电系统一般都具有两个电源：即厂用工作电源和备用（启动）电源，其典型接线如图1所示 。今朝尽年夜大都年夜型机组火力发电厂都采用单元接线，正常运行时机组厂用电由单元机组供电，停机状态由备用电源供电，机组在启动和停机进程都必需带负荷进行厂用电切换。另外，当机组或厂用工作电源发生故障时，为了保证厂用电不中断及机组平安有序地停机，不扩年夜事故，必需尽快把厂用电电源从工作电源切换到备用电源。厂用电系统切换分为两类：即机组启动、停机进程的正常切换和故障情况下的事故切换。
图1 常见 厂用电系统简图
厂用母线残压特征
对于年夜容火力发电厂，尤其是300MW及以上的机组，厂用电高压电念头的容年夜且数目较多，当厂用电源中断时，由于高压机电及负载的机械惯性，电念头将维持较长时间继续旋转，且将转变为异步发机电运行工况，是以厂用电母线在一段时间内会维持一定的残压并缓慢衰减，频率也会随着转速下降而缓慢下降。图2 为典型的厂用母线电压衰减曲线。从图中可以看出，在厂用电源中断瞬间，母线残压的衰减还不年夜，但残压与备用电源电压的矢角差已起头拉开，若是备用电源投进的时机不妥，将发生很年夜的冲击电流，直接作用于电念头，这不单影响了机电的使用寿命，甚至可能致使切换失败造成厂用电中断，其后果是十分严重的。是以，厂用电切换必需凭据系统的残压衰减特征，选择合适的切换时机。凭据现实运行经验得出，为保证厂用电的成功切换且不发生年夜的冲击电流，备用电源断路器合适的合闸时刻是厂用母线残压与备用电源电压的相角差不跨越30°，即厂用电系统切换全进程在100ms之内。
图2 极坐标下的母线残压向图
Vs备用电源电压 Vd厂用母线残压 DU差拍电压
A-A’ 与B-B’为分歧负荷情况下允许电源切换的鸿沟
厂用电切换必需具有的外部条件
为能成功地进行厂用电系统的切换，必需具有以下3个条件：
应具有源于统一系统的两个自力的供电电源：工作电源和备用电源。正常运行情况下两个电源电压之间允许有一定的相角差，但一般不宜年夜于20°。
快速断路器。少油式断路器因其合分闸时间较长，不适合运用于厂用电系统的切换，今朝普遍使用的真空断路器，其合、分闸时间一般在40～80ms左右，均适用于厂用电系统的切换。如ABB 公司生产的VD4型真空断路器，其合闸时间约70ms，分闸总时间约60ms。
发机电组和厂用工作电源应配备快速动作庇护继电器，今朝普遍使用的微机庇护继电器都可使用。
厂用电系统常见的切换模式和启动方式
并联切换：按“先合后断”的原则，先合上备用电源，两电源短时并列，然后发跳闸指令，跳开工作电源，可是若是在切换进程中，机组或工作电源发生故障，由于电源的并列，将加重故障，扩年夜事故范围，是以，并联切换制止使用于事故切换，可是手动切换进程中仍可能存在上述风险。
串联切换：按“先断后合”的原则，先跳工作电源，确认工作开关跳开后，再发合闸指令，合上备用电源，串联切换切换时间长，一般都在150ms以上，是以切换对系统和装备酿成的冲击较年夜，而且由于允许切换的条件是工作电源的成功分闸，其辅助接点的靠得住性极可能是致使切换失败的身分。
快速切换：按“同时断合”的原则，同时发出断路器的分、合闸指令，系统现实无流时间仅为断路器合、分闸时间之差，一般不跨越15ms，所以快速切换可到达极短的切换时间，知足系统对冲击电流的要求，切换成功率高，平安性好。
快速切换一般有两种启动方式：即手动启动和庇护启动。机组开停机进程的厂用电切换采用手动启动方式，即由主控制室工钱发出启动指令；事故情况下的切换采用庇护启动方式，由机组或厂用工作电源的主庇护发送启动饬令。在某些特殊条件下，厂用电系统的切换也可由失压旌旗灯号启动。
快切装配的功能特点
快切装配一般包括快速切换、同期点切换（也称同期捕捉切换）、残压切换和延时切换4项功能。
快速切换是当母线电源中断后，同时发出断路器的分、合闸指令，跳开工作电源，同时合上备用电源。厂用电快速切换时，母线残压和备用电源电压之间的相位差拉开不跨越30°，系统现实无流时间仅为断路器合、分闸时间之差，一般不跨越15ms。快速切换可到达极短的切换时间，切换全进程不跨越100ms，完全知足系统对冲击电流的要求，平安性好。
正常运行情况下，由于快速切换装配接连监视厂用母线电压与备用电源的电压、频率和相位，同时监视断路器的控制回路，当接到启动饬令时，若快切的逻辑条件知足要求，立即执行快切功能，所以在现实运用中，快速切换的成功率几近到达100%。图3暗示采用快速切换模式进行切换的波形图，从图中可以看到，厂用电母线的现实无流时间为12.5ms，且电气装备现实所受的冲击电流几近可疏忽。
图3 快速切换录波图
同期点切换是当母线残压和备用电源电压相对旋转一周又回到同期点，这时候角差为0，差压也较小，若在这一时刻合上备用电源，电气装备遭到的冲击也较小，这类切换称为同期点切换。切换装配凭据收集的电压可计较母线残压向相对备用电源电压向旋转到个同期点的时间，并设定备用电源合闸的导前时间。图4 为同期点切换的录波图。从波形图我们看到，冲击电流比快速切换增年夜了许多，但仍是在系统可接受的范围内。
图4 同相切换录波图
残压切换是当母线残压衰减到低于设定值时合上备用电源。一般来说，当母线残压低于40％的额定电压时进行切换，冲击电流已降到可接受的范围内，但需要注重的是，分歧的系统容和备用变压器容城市影响冲击电流值。图5为残压切换的录波图。从波形图中可看到，差压包络线的周期逐渐减小，反映了电念头减速的进程，残压切换引发的冲击电流较年夜。延时切换是在发出切换指令后经过一定的延时后合上备用电源的切换方式，一般可设定1.5s的期待时间。
图5 残压切换的录波图
综合以上四种切换模式的分析，切换装配设计的基来源根基则是尽减小切换进程发生的冲击电流，其中主要而且理想的是快速切换，所以机组正常启停的切换和故障时的切换必需首先采用快速切换，除非快切失败，才继续执行备用切换模式。需要出格指出的是，切换装配的所有4种切换模式是在统一时刻同时启动的，即4种分歧的逻辑法式同时运行。表1 为典型机组在分歧切换摸 式下的切换总时间。
表1
| 切换方式 |
切换总时 |
| 快速切换 |
30－100ms |
| 同相切换 |
250－500ms |
| 残压切换 |
400－1200ms |
| 延时切换 |
>1700ms |
切换方式 切换总时间
快速切换 30－100ms
同相切换 250－500ms
残压切换 400－1200ms
延时切换 >1700ms
ABB公司推出的SUE3000是ABB公司于1960年月研制成功并经不竭改良的新一代厂用电快切装配，采用了新的快切理念及完整的庇护逻辑，并将同期点切换，残压切换和延时切换等后备切换方式有机地和快切功能设计成一个整体，ABB快切装配在范围已具有多年的运行经验，至今已投进运行的装配跨越1600套。SUE3000快切装配具有以下特点：
装配按双向对称进行设计，即可从工作电源切换到备用电源，也能够从备用电源切换到工作电源。
切换装配具有自动解列功能，在切换进程中，如泛起工作断路器拒跳而致使两电源并列，将自动解列系统。
切换装配提供远方、就地的投退功能，并可经由过程通讯接口与后台综合自动化系统毗连，支持通用的通讯规约，如MODBUS等，为系统综合自动化提供便当。
切换装配具有完全灵活的PLC功能，改变功能简单利便。
当系统容太年夜时，装配在快切失败后将执行自动减载功能，甩失落一些次要的负荷，下降发生的冲击。
切换装配采用双位旌旗灯号方式，确保输进旌旗灯号的靠得住。
切换装配具有录波功能，可录制切换进程的母线电压、工作电源与备用电源的电压、工作电源及备用电源的电流等8个模拟和可凭据用户界说的32个开关。
切换装配具有在线监视和测试功能，所有功能都可经由过程灵活的编程方式实现。
用户界面友好、简单，且能动态反映开关状态及各类旌旗灯号，丈值。
参考文献：
《电力工程电气设计手册 》 能源部西北电力设计院编 中国电力出书社，1991
ABB SUE3000厂用电快速切换装配用户手册
ABB SYNCHROTACT HBT High Speed Busbar Transfer user catalogue.
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