浅谈快切装置的实际应用

浅谈快切装置的实际应用

黄庭轩

（中国石化长岭分公司热电部 湖南 岳阳 414012）

摘要：

快切装置是电网中两个互为备用的电源之间实现快速切换的装置。某厂现有110kV变电所两处，分为110kVⅠ、110kVⅡ站。110kVⅠ站电网系统共有6套快切装置，110kVⅡ站电网系统有1套快切装置，全厂共有9套。从2005年启用第一套快切装置起，其运用已达17年。在17年的实际使用过程中，快切装置在电网系统的多次突发事故当中既起到了至关重要的作用。

关键词：快切 备自投 保护 应用 

一、快切装置应用情况

作为一家专业生产油品及附属化工产品的生产企业，其特殊的工艺流程决定了对供电的质量要求极高。即便是短暂的停电、或者晃电，都将导致大面积的工艺流程中断或废品产生；如果因为停电导致锅炉停炉，将造成原油凝管、全厂停产，且短时间无法恢复生产的严重后果。

为了保障供电的连续性和稳定性，我厂早期在厂用电系统中，使用备自投装置。后来，又将备自投装置应用于主6kV系统和110kV系统。

相较于现在投用的快切装置保护动作时间在100MS内完成电源切换，500断路器的保护动作时间0.5S，200断路器保护动作时间为1S，并且200快切在电源切换之前，必须将发电机进行隔离，必须跳开诸如加氢压缩机、催化主风机之类的大型电机，才能进行切换，两种装置的优劣是非常明显的。

从2005年起启用第一套快切装置，其克服了以往备自投装置的缺点，并将其陆续应用到电网系统的关键节点中。至今共启用了9套快切装置，Ⅰ站110kV系统中1套，35kV系统中2套，主6kV系统中1套，C6kV系统中2套，动力炉系统2套，Ⅱ站35kV系统中1套。

二、快切装置应用方式

快切装置的每种起动方式、实现方式、切换方式的实现都设定了相应的条件，以应对各种可能发生的供电系统中的突发异常状况，使快切装置对每种异常状况都能做出相应保护反应，来保障供电系统的稳定性、安全性、长效性。

（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手动起动功能非常灵活，对单母分段运行方式，手动起动可以实现 1DL到3DL之间的互相切换，也可以实现 2DL和3DL之间的互相切换。

（2）保护起动，将进线及主变的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，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，合上另一侧电源以保证母线供电。

（4）失压起动，当检测到母线三相电压均低于失压起动整定值且进线无流，经整定延时装置起动切换功能。

（5）无流起动，当检测到线路电流从有流（大于无流起动整定值）到无流（小于无流起动整定值），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。当进线线路发生故障且被其它保护（线路对侧的保护）跳开时，进线电流必定降低，同时频率也会下降。

我厂根据实际电力系统运行情况，每个快切装置的动作要求都进行了验证，其实际投运情况如下：

表1：快切装置投运情况

每种方式根据每个电压等级和实际运行方式都做了相应调整，以力求对各种突发意外情况都可以起到作用，达到供电的最大稳定性、连续性、安全性。快切装置在我厂的广泛运用后，先后在十几起突发事故情况下稳定动作，快速有效的保证了供电系统的稳定性、安全性，保障了生产装置的连续生产和主要设备的安全。

三、快切装置实际运用

从十七年快切使用状况来看，快切装置的最终实现成功与否，对于装置本身来说关联并不大，更多的在于相关设备的软件、硬件条件能否同步。在近几年的实际案例中可以看出，快切装置的动作指令均正确，但与装置实际运行情况匹配不高，至使快切装置本该达到的效果未达到，从而导致严重后果，如未及时有效控制事故影响或事故影响进一步扩大等情况。

图1 事故前系统运行方式

2021年8月21日8:27左右，某220kV依江变电站母线侧刀闸瓷瓶击穿放电短路，110kVⅡ母母差保护动作，跳母线侧所有开关，导致某炼厂110kV依长Ⅱ线线路失电，110kVⅡ站400母联开关电源快切装置瞬时启动，投切成功，由110kV依长Ⅰ线线路带全站负荷运行。

图2 110kVⅡ站110kV母线电压波形图

从跳420开关（35kV 2#进线）到400开关（35kV母联）合闸成功历时219ms。通过分析可知快切装置检测到2#进线无流无压后先发出跳420开关命令，然后发出合400开关命令；从发出跳420开关命令到400开关合闸完毕历时219ms，快切动作正确。

但此次系统波动中虽然快切装置正确动作，未对电气主系统造成影响，但造成生产装置140余台电机跳停，从而影响了装置平稳生产。且由于目前主变容量已不满足“N-1”原则，当外部系统发生波动影响依长线进线时，只能靠单主变带Ⅱ站全部负荷，这样的情况下有可能在没有采取措施之前，会拖垮Ⅱ站电气系统，造成大面积停电。

图3 事故前系统运行方式

同样本次依江变电站母线侧刀闸瓷瓶击穿放电短路，造成另一炼化企业依化线502线路国网侧出线开关跳闸，系统如图3所示。由于线路母差保护未设置电源侧开关联跳负荷侧开关逻辑，进线开关未跳闸,备用线路峡化线504进线开关未备投，被迫孤网运行，虽低周减载保护正常启动切除部分负荷，但由于负荷缺额占比仍然较大，机组转速持续下降，汽轮机润滑油压低联锁停机，最终导致该企业电网系统周波、电压崩溃，装置停车。

四、优化建议

结合2021年这两家炼化企业因外电网因素造成电气系统波动情况以及快切与备自投装置的动作情况来看，由于一家炼化企业未配置快切装置，且变电站内母差保护动作时，未设置电源侧开关联跳负荷侧开关逻辑，导致备自投不满足动作条件，从而造成生产装置停车，扩大了事故影响。且当事故发生时，110kV系统未配置快切装置，由35kV侧快切装置动作，容易对电气系统造成较大冲击，从而影响到生产装置的正常运行。

因此，提出以下三点优化建议：

1、收集故障全过程的电网和发电机组相关数据资料，进一步深入分析，加强风险识别管控，完善电网稳定控制措施和事故预案，工艺、机炉、电气、仪表等多专业协调研究，提高电力系统的抗扰动能力；

2、设置出线开关断开联跳对侧进线开关的保护，当上级变电所出线故障导致出线开关跳闸时，应联跳对侧进线开关；

3、基于目前联网条件和运行方式，尽快配置110kV线路快切设施，同时将线路保护启动35kV系统快切改由启动110kV系统快切。

五、结束语

快切装置对于现代电厂来说是个关键装置，不可或缺。这样的成熟技术在广泛应用的同时，也会存在不同的应用问题，如何与电厂装置匹配适用达到效果最大化是电厂未来逐步解决改进的课题。本文研究了快切装置在企业供电系统中的运用，并通过对两起系统波动的案例，对快切装置在运行过程中的存在的问题进行记录和分析，明确了快切装置能够保证化工企业供电系统的稳定运行，具有非常好的应用价值和市场前景，可以在我国化工企业的供电系统中大力推广并广泛应用。

参考文献

[1]MFC5103A工业企业电源快速切换装置说明书

[2]蓝如平.微机型快切装置在电力系统中的应用与分析.机电工程技术，2009年第1期

[3]陈志勇.浅谈快切装置切换方式及优化建议.农村电工，2021年第7期

作者简介：黄庭轩（1995-），男，2017年毕业于湖南工程学院电气工程及其自动化专业，本科，助理工程师，从事电气运行工作。