基于厂用电快切装置的分析与探讨白雪

基于厂用电快切装置的分析与探讨白雪

白雪石大伟

（神华榆林能源化工有限公司陕西榆林719302）

摘要：厂用电电源的安全可靠将直接关系到电厂的安全运行。在启动、停机、消缺、解列以及工作电源故障等情况下，成功、快速地进行厂用电切换，是确保厂用电系统乃至整个发电机组安全的重要环节之一。厂用电快切装置迅速发展，充分显示出它在生产实际运行中的优越性。如果厂用电的供电电源因某种原因中断时，厂用电母线失电，连接于上面的负荷将失去电源而停运，极有可能造成发电厂锅炉MFT，机组降负荷，甚至更为严重的后果。基于此，本文针对厂用电快切装置进行了简要分析。

关键词：厂用电；快切装置

电力系统的正常运转时，要求各个运行装置都保持最好的状态运行，而当电力系统出现故障时，就可能导致全面停电，对我国的经济造成直接的损失。所以，在日常生活中，保持电力系统的稳定运行是我们必须做到的。尤其是在发电厂中，厂用电的安全关系着整个工厂电力系统的安全运行。在电厂的用电时，电切换过程涉及着多种数值的变化，包括电流、频率和电压等，需要消耗一定的人力物力。在对电切换的实际执行过程中，切换人员或者机器都应该考虑上述参数进行对电切换的执行。为了保证这个过程中电动机不会受到损害，需要选择性能较好的设备，才能更好地配合厂用电的切换，使执行操作更加有效和安全。

1厂用电快切装置的工作原理

1.1正常并联切换

正常切换方式指的是一种双向的切换方式。电厂的电源有两种，分别是工作电源和备用电源，双向切换指的是能够在工作电源和备用电源之间进行自由切换。正常切换是先启动快切装置，将工作电源切换到备用电源，也能由备用电源切换到工作电源。在这两个电源之间实现相互切换。而正常并联切换指的是在切换过程中，先打开快速切换装置，然后合上备用电源，等待人工去进行开关的跳开工作。这种切换方式是手动启动，满足快切条件时先合备用，在经过调整后，延时后跳工作。并联半自动和并联自动的切换工作过程类似，先经过手动启动，在满足快切条件时，自动合备用，并且等待手动跳工作。它们实现的方式是快速切换。

1.2正常同时切换

正常同时切换是对工作电源和备用电源的开关同时进行操作，在一定程度上减少断电的时间。正常同时切换能够通过三种实现方式对实现对电源的切换，分别是快速、同期捕捉、残压切换，如果进行快切切换操作时出现失误，那么将快速切换将自动转换为同期捕捉和残压。正常同时切换的切换工作过程是先跳工作，在经过整定延时后，当条件满足时即可进行合备用。残压切换指的是通过对母线的电压进行降低，当电压只有正常电压的20％～40％时，对电源实行的切换。同期捕捉切换指的是在根据实时的电压的变化，能够让反馈电压和备用电源电压之间出现相位重合点，有固定的切换方法。

1.3事故串联切换

事故切换方式有两种，分别是串联切换和同时切换。事故切换的启动方式为自动的、单向的切换。事故串联切换的切换工作和正常串联切换的切换过程是一样的，都是先跳工作并确认，在条件满足时合备用。事故串联切换和正常串联切换的切换工作过程是一致的，这二者的实现方式也是一样的，都有快速切换、同期捕捉切换、残压切换和长延时切换四种实现方式。不同的地方在于这几种切换方式的启动方式不同，是一种保护装置不受损害的装置，在工作中，先关闭工作电源的开关，在对开关进行确认后，符合切换的条件，在合上另一电源的开关。

1.4事故同时切换

事故同时切换是一种事故切换，即发生事故的情况下对电源进行切换过程。事故同时切换和事故串联切换是一种避免装置受到损害的启动方式。在切换过程中，先跳开工作电源的开关，在符合切换提条件以后，再对备用电源的开关进行操作。这两种切换方式的切换工作过程是一致的，都需要经过整定延时以后，在条件满足时才合备用。事故同时切换和正常同时切换在启动方式上存在着差异，事故同时切换在工作电源和被备用电源之间只存在着单向启动，启动方式是自动启动，而正常同时切换则是在工作电源和被备用电源之间存在着双向切换，启动方式是手动启动。

2厂用电源快切方式说明

2.1正常手动切换功能

手动切换方式指的是通过手动切换方式来选择接点，一直都保持着这个接通方式，在需要断开时则选择并联的方式来断开，在用电厂正常工作时，在电源的选择上，可以通过手动的方式来选择工作电源或者备用电源。通过发电机起、停机时厂用电的过程对工作电源切换至备用电源的相互切换。由于正常切换方式的启动方式是手动切换，所以启动工作可以在控制台和装置面板上直接进行操作，是一种较为简单的操作方式。同时，每个工厂的厂用工作和起动的方式不同，他们之间存在着阻抗，且阻抗的大小未定，带变压器有电流经过时，两个电源之间存在着相位差，该相位差被命名为初始相角。当初始相角产生较大的环时，变压器将会受到一定程度上的损伤。当初始相角为20°时，环流和额定的环流大小相等，符合电流的大小，不会对变压器造成损害，而如果初始相角超过20°时，通常采用手动串联的切换方式进行切换。

2.2事故切换

事故切换发电组合厂变进行启动时，对备用电源和工作电源的单向切换过程，将工作电源切换成备用电源是这一阶段能做的。在进行该操作时，由保护接点最开始运转，跳开工作电源的开关，对电源进行确认，在工作电源的开关跳开以后，确认符合切换的条件，合上备用的电源。切换方式一共有三种，和正常同时切换的方式相同。如果出现快速切换不成功的例子，那么实现方式也在一定程度上有所改变，将实现方式自动切换为同期判别、残压及长延时切换。同时，由于初始相角的存在，会增加快切装置的切换难度。

2.3非正常工况切换

非正常工作状况指的是在装置检测到不正常的工作状况时，跳开工作电源的开关，合上备用电源的开关。母线有三线电压，如果三线电压和整定延时定值之间存在着一定的差距，主要指的是前者低于后者时，装置会选定切换的方式，切换的方式通常会避免选用并联切换而选择串联切换或者同时切换。

3厂用电快切装置使用中

3.1厂用电切换方式

厂用电源切换的方式，按开关动作顺序可分为并联切换、串联切换、同时切换二种方式；按起动原因可分为正常手动切换、事故自动切换和异常失压或误跳自动切换二种方式；另外，按切换速度也可以分为快速、短延时、同期捕捉切换、残压切换四种方式。正常手动切换采用手动启动接线方式，接线较为简单。这里主要讨论的是事故发生后保护的切换方式及其启动接线中需要完善的问题。

3.2故障启动厂用电切换接线

当发变组出现系统问题或者是汽机和锅炉出现问题时，会出现问题机组被迫停运的情况，此时厂用电切换装置会进行事故切换。打闸MFT或者是发变组保护动作后，启动电气逆功率保护跳闸程序，发变组保护动作接点实现快切装置的“保护启动”，“保护启动”的接线，发变组保护出口动作接点通过压板LP1、LP2、LP3回路来启动厂用电切换继电器ZJ，它们的动作接点接人快切装置开关量“保护启动”；但也可以取消发变组保护动作接点，直接接人快切装置开关量“保护启动”回路。

3.3快切装置的“言区”

发电机组运行中，若主变高压侧断路器DL误跳，需要立即切换厂用电。此时发变组保护没有动作，厂用电就无法切换，形成切换的“盲区”，会给运行带来严重事故。

主变高误跳，厂用电不能切换的原因如下：高压DL跳闸后，高压DL常闭接点信号引入机组控制系统DCS后引发锅炉MFT、汽轮机相继跳闸，主汽门关闭。由于DL跳闸，发电机逆功率保护又不能动作，2DL也在合闸状态，装置不能由保护或2DL误跳来启动厂用电快速切换。发电机灭磁开关在合位，随着主汽门关闭，发电机转速、电压也在缓慢下降，装置只能靠“厂用母线失压”这一启动方式来缓慢地切换厂用电。

厂用母线失压启动定值是根据开关合闸速度来整定的。当开关合闸速度在60～100ms时，失压整定约为40%Un。这时，母线的电压并不是电动机的合成反馈电压，而是随着发电机转速下降的励磁电压，频差和相差大。这样失压启动均不满足快速和同期切换，只是转入残压切换。

大多数使用厂用电的辅机（磨煤机、风机）的低压辅助润滑油压、流量等电机控制等回路，即使残压切换成功，它们已经跳闸，造成很多重要辅机如风机、给水、磨煤机等因油压低等原因而停运，给机组造成很大安全隐患甚至引发事故。因此残压切换只能是‘种亡羊补牢措施，是不能够保证机组的安全运行的。

如果在DL跳闸后运行处理不当，若手动切换厂用电，手动采用的是并联切换，由于条件不满足，装置闭锁，进人等待复归状态。厂用电迟迟切换不了，只能手动恢复厂用电，导致更严重的厂用电事故，严重影响机组的运行。

3.4强化应用管理

①加强“两票”管理，做到执行到位、监督到位，把“两票”制度的篱笆扎牢、扎密。②加强技术培训，提高培训的针对性和实用性，使运行人员熟练掌握设备操作和使用技能。③完善操作票，在电气操作票上确认快切装置在“串联”或“并联”方式下的操作项目，同时修改规程，做到查缺补漏。④要求职工工作中关注细节，养成认真、严谨、细致的工作习惯。⑤交接班前后暂不进行重大操作项目，待确认熟悉设备状态后再进行监护操作。⑥机组启动初期，锅炉尽量选择双送、引风机启动，以提高机组的安全性。⑦加强职工的职业道德教育，并建立健全事故差错汇报制度，对主动汇报工作存在失误的人员可减轻处罚或不处罚，避免真相被隐瞒。这有利于及时查清问题，真正做到防患于未然。

4厂用快切的应用

某厂用电有A、B两段，每段配置一套独立的快切装置。正常手动切换为双向，切换方式为并联方式；事故自动切换为单向，只能从工作段切向备用段，切换方式为串联方式。厂用电工作电源由高厂变经1611、1612开关提供，备用电源由0号启备变经备用段再经1601、1602开关提供。1601、1602、1611、1612四个开关均为真空断路器，合跳闸时间均满足快速切换要求。A套快切装置作用于1611和1601开关，保证厂用6kVA段供电；B套快切装置作用于1612和1602开关，保证厂用6kVB段供电。快切装置取电压量分别来自工作段母线PT、厂用分支PT和备用段PT。其中，工作段母线电压取A、B、C、N四相，工作电源电压和备用电源电压只取A相，但工作电源电压与备用电源电压必须在6kV侧同相。

结语

快速切换装置是在电厂在用电过程中维持电厂正常工作的重要措施，根据实际情况对电厂的用电进行对快切装置的分析。尤其是对于那些大型的机组，厂用电的快切装置的安全性和速度是我们特别注意的，如果发生了故障，快切装置可以通过自动启动的方式在工作电源和备用电源之间切换，这样，能够在一定程度上降低故障的影响范围。除此之外，在将工作电源切换到备用电源时，切换时间受到电动机电流大小的影响，电流的倍数大小受到断电时间的影响，断电的时间越短，电流的倍数越小，能够更加容易地实现对备用电源的快速切换，我们在厂用电中，应该加强对快切装置的管理和维护，能够提高快切装置切换的成功率，让机组能够安全的运行。厂用电快切装置能够安全地实现同期切换，在一定程度上能够避免设备的损坏。

参考文献

[1]刘文亮.厂用电快速切换装置的研究[D].重庆大学，2010（01）.

[2]史慧峰.厂用电快切装置原理分析及应用研究[D].华北电力大学，2013（02）.

作者简介

第一作者：白雪，女，陕西榆林人，榆林学院化学工程与工艺，单位:神华榆林能源化工有限公司

第二作者：石大伟单位:神华榆林能源化工有限公司