快切装置在变电所应用前景分析

快切装置在变电所应用前景分析

丁,健

中国石化扬子石油化工有限公司电气仪表中心，江苏南京  210048

摘要：指出传统备自投装置存在的不足，介绍了快切装置的技术优势，分析了快切装置提高供电可靠性的原因。以一个变电所为例，讨论了快切装置的改造方案和预计达到的效果，更好的说明了快切装置在提高供电可靠性方面的优势以及在化工装置应用的广阔前景。

关键词：快切装置  备自投装置  可靠性

石化装置由于生产的连续性，对供电电网的平稳性要求很高，电网波动或者失电都会造成整个化工装置生产波动甚至停车，因此如何提高石化装置供电的可靠性是一个很重要的问题。

现在，快切装置技术已日益成熟，在一定条件下能保证系统电源故障及晃电时真正实施快速有效的切换，保证了供电系统的连续性，获得了大家的认可，应用前景广泛。

1  备自投装置切换时存在的问题

备自投装置动作的判据是电压低于设定值，并经延时后跳开进线电源开关，确认开关跳闸后，再合上母联开关，也就是说从一路电源出现问题到另一路电源投入的总时间为电压降低时间、延时时间、开关跳闸时间和开关合闸时间的总和。

当母线电压低于额定电压30%时，备自投装置起动，整个过程至少需要0.5秒，如果考虑到备自投的上下级配合则会更长。这样除了具有再启动功能的电机能保证正常运转外，其余电机均会停机。

2  快切装置的优势及功能介绍

2.1  快切装置的优势

快切装置能够很好的解决备自投装置存在的不足：

（1）启动方式多样，可以实现“快速启动”，对于某些特定的电网故障可以实现负载的无扰动切换，保证工艺装置的稳定运行。如果失去快速切换的机会，则装置自动转为检同期或判残压及长延时的慢速切换，实现基本的备自投功能。

（2）实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位，保证快速安全的投入备用电源，同时不会对负载造成大的冲击。

2.2  快切装置的功能介绍

2.2.1  合闸方式

（1）快速合闸。快速合闸是最理想的一种合闸方式，既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多。在快切起动瞬间、如果工作电源和备用电源之间的相角差、频率差满足合闸条件，则可进行快速切换。

（2）同期捕捉合闸。同期捕捉合闸是一种最佳的后备切换方式。当快速合闸不成功时，母线电压衰减到65%-70%，电动机转速下降还不是很大，如果能较精确的实现过零点合闸，则当备用电源合闸时，冲击最小。

（3）残压合闸。当母线电压衰减到20%-40%实现的切换称为残压合闸，该切换可作为快速合闸和同期捕捉合闸的后备，以提高切换的成功率，这种方式与备自投装置大致相同。

（4）长延时合闸。某些情况下，如备用电源的容量不足以承担通过残压合闸过去的负载的自起动，只能考虑长延时合闸，断开相对不重要的负载，保住重要负载。

2.2.2  启动方式

（1）手动起动。手动起动方式多用于进线检修或故障后进线恢复时使用，由人工通过开入量起动装置的切换功能。

（2）保护起动。将线路/线变组/主变等电源侧设备的快速主保护接点引入到快切装置中，系统正常运行时，一旦检测到电源侧主保护动作，快切装置立即起动切换，断开故障线路，投入备用电源。

（3）误跳起动。当系统正常运行时，若本处于合位的开关跳开且进线无流，则装置起动切换。

（4）无流起动。当装置检测到进线电流从有流到无流，且母线频率小于无流起动频率定值时，装置经整定延时起动切换功能。无流起动方式主要用于进线本侧保护无法接入到装置的情形。

（5）失压起动、逆功率起动和频压起动等方式。  

3  快切装置实现快速切换原理分析

快切装置能实现快速切换首先在于它起动切换的判据与备自投装置不同，其他继电保护装置的保护出口接点（如变压器的纵差保护等）和模拟量的频差、频差无流均能起动切换，快切起动的时间可以很短。

快切装置起动后会立即跳开故障侧电源，如果在这段时间内，投入备用电源的时机合适，将时绝大部分甚至全部负荷不被切除，迅速再受电继续运转，这就实现了快速切换，表3.1列出了快速切换、同期切换和残压切换三种切换大致所需要的时间。普通高压电机低压保护动作时间一般为0.5s，对比发现只要能做到同期切换，就可以首先保证高压电机的运行不受影响。

表3.1 某几种切换方式对应的切换时间比较

4  变电所快切装置改造的设想

在讨论和分析了快切装置的特点和原理后，现在就以我们在运的一个变电所为例，考虑将传统备自投改造成快切装置的实施方案。

4.1  变电所的系统结构

变电所6KV系统运行方式是两段母线分列运行，母线使用了传统的备自投装置，6KV母线上有42台电动机，感性负载较重，这非常有利于提高快速切换的成功率。此外，变电所需要给两套装置的下级变电所转供电，因此减少系统晃电和失电对装置的影响，提高供电的可靠性，对装置带来的收益是很高的，这也是我们改进的目标。变电所的系统图如下：

4.2  改造方案设想

在6KV母线上装设快切装置，快切装置改造二次回路图如下：

图4.2改造后快切装置的二次回路图

①两路进线三相电压信号

②两路进线三相电流信号

③开关量输入信号：保护起动、、手动切换、接断路器的辅助接点

④开关量输出信号：跳Ⅰ段进线、跳Ⅱ段进线开关、合母联开关

⑤闭锁信号

4.3  快切装置动作情况分析

改造后6KV母线的供电稳定性将会有很大提高，以主变短路故障为例，主变保护动作信号送快切装置，如果检测开关两侧的频差和相差符合要求，快切装置将迅速切除本侧进线开关并将母联开关迅速投入，6KV母线由并列运行方式切换至一变带两线运行，因为是快速合闸切换时间很短，6KV的高压电机负载的运行将不会受到影响。

5    结论

从经济效益和生产安全的角度考虑，化工装置对供电可靠性的要求会越来越高，而传统的备自投装置已不能满足需要，于此同时快切装置的技术功能也已经很成熟，技术优势很明显，价格也趋于合理，因此快切装置取代传统的备自投装置是必然的趋势，其运用前景非常广阔。

参考文献

[1]  MFC5103A工业企业电源快速切换装置说明书.

[2]  误杰.快切装置替代备自投装置提高供电系统可靠性[J]. 电力通用机械，2015,（3）：68.

姓名：丁健（1981.11--）；性别：男；籍贯：江苏省南京人；民族：汉族；学历：本科，毕业于南通工学院；现有职称：工程师；研究方向：电气自动化；

单位及邮编：中国石化扬子石油化工有限公司210048；（单位信息是刊登书上得，必填）

单位所在地：江苏省南京市