厂用电快切装置原理及整定实例

厂用电快切装置原理及整定实例

刘芳芳张庆伟

（华电邹县发电厂山东省邹城市273522）

摘要：文章介绍了厂用电快切的必要性，简介各种切换方式，并且通过整定计算实例，分析在应用中的注意事项。

关键词：快切；切换方式；整定计算

1.概述

厂用电快速切换装置是发电厂厂用电气系统的一个重要设备对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。对厂用电切换的基本要求是安全可靠，其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏或人身伤害，而可靠性则体现为保障切换成功，避免保护跳闸、重要辅机跳闸等造成机炉停运的事故。

2.厂用电快切装置切换方式及功能介绍

2.1厂用电快切装置简介

快切装置其实就是电源快速切换装置的简称，常常被应用在电厂的供电系统中。从本质上来讲，在电厂供电系统中应用快速切换装置，目的就是为了使高电压、高负荷的电源得以迅速切换，从而保证供电的正常，进而避免因电源切换而使某些设备受损。

快切装置的主要启动方式有：手动启动切换、自动启动切换。手动切换兼有并联切换、同时切换和串联切换功能；并联切换具有并联自动和并联半自动功能。自动切换分事故切换和不正常情况切换两种，包括失压启动、断路器位置启动、保护启动等几种方式，自动切换兼有串联和同时切换功能。

切换方式有三种：既快速切换、同期捕捉切换和残压切换，其中同期捕捉切换可选恒定越前时间和恒定越前相角两种方法。

各种切换方式和功能以简图方式表示如下：

2.2切换功能介绍

2.2.1正常切换

正常切换由手动启动，在控制台、DCS系统或装置面板上均可进行，根据远方/就地控制信号进行控制。正常切换是双向的，可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。正常切换有以下几种方式：

2.2.1.1并联切换

手动启动，若并联切换条件满足，装置将先合备用（工作）开关，经一定延时后再自动跳开工作（备用）开关，如在这段延时内，刚合上的备用（工作）开关被跳开（如保护动作跳闸），则装置不再自动跳工作（备用），以免厂用电失电。若启动后并联切换条件不满足，装置将闭锁发信，并进入等待人工复归状态。

并联切换方式适用于同频系统间且固有相位差不大的两个电源切换，此种方式下只有一种实现方式：快速切换。

2.2.1.2正常串联切换

正常串联切换由手动启动，先发跳工作（备用）开关命令，在确认工作（备用）开关已跳开且切换条件满足时，合上备用（工作）电源。正常串联切换适用于差频系统间或同频系统固有相位差很大的两个电源切换，此种方式下可有四种实现方式：快速、同期捕捉、残压、长延时。快切不成功时可自动转入同期捕捉、残压、长延时。

2.2.1.3正常同时切换

正常同时切换由手动启动，跳工作及合备用命令同时发出，因通常固有合闸时间比分闸时间长，在发合命令前可有一人工设定的延时，以使分闸先于合闸完成。同时切换适用于同频、差频系统间的电源切换，可有四种实现方式：快速、同期捕捉、残压、长延时。快切不成功时可自动转入同期捕捉、残压、长延时。

2.2.2事故切换

事故切换由保护出口启动，单向，只能由工作电源切向备用电源。事故切换有两种方式：

2.2.2.1事故串联切换

保护启动，先跳工作电源开关，在确认工作开关已跳开且切换条件满足时，合上备用电源。串联切换有四种实现方式：快速、同期捕捉、残压、长延时，快切不成功时可自动转入同期捕捉、残压、长延时。

2.2.2.2事故同时切换

保护启动，先发跳工作电源开关命令，在切换条件满足时同时（或经设定延时）发合备用电源开关命令。事故同时切换也有四种实现方式：快速、同期捕捉、残压、长延时，快切不成功时可自动转入同期捕捉、残压、长延时。

2.2.3不正常情况切换

不正常情况切换由装置检测到不正常情况后自行启动，单向，只能由工作电源切向备用电源。不正常情况指以下两种情况：厂用母线失压、工作电源开关误跳。

3.整定计算实例

3.1相关参数收集

3.1.1断路器合、分闸时间

计算过程中，断路器固有合闸时间统一取50ms；考虑合闸回路动作时间，断路器全部合闸时间取ton=60ms。

3.1.2正常运行时，实测6kV工作母线电压和备用电源之间的相位差约在3°~8°，工作电源断开后，快切装置合备用电源断路器过程中频差约1.0Hz。

3.2并联切换定值

3.2.1正常并联切换频差

正常运行时的频差较小，取0.5Hz。

3.2.2正常并联切换相差

正常运行时的最大相差约在3°~8°，取15°。

3.2.3正常并联跳闸延时

为防止变压器长时间并联运行，正常并联跳闸延时取0.5s。

3.2.4正常并联切换压差

并联切换实现方式必须为快速切换，并联切换相差在整定值15°时，对应压差为26V，故压差取最大可设定值20%，20V。

3.3快速切换整定

实际快速切换整个过程频差约1.0Hz。

3.3.1切换频差：

有同期捕捉合闸时，切换频差整定值取：

Δfmax。SET=KrelΔfmax=（1.3~1.5）×1=1.3~1.5Hz，取1.5Hz。

3.3.2切换相角：

3.3.2.1允许合闸极限角

根据电动机自启动时端电压不超过1.1Un为条件，可求得允许合闸极限角，最严重情况是合闸过程中反馈电压还未衰减：

3.2.3正常并联跳闸延时

为防止变压器长时间并联运行，正常并联跳闸延时取0.5s。

3.2.4正常并联切换压差

并联切换实现方式必须为快速切换，并联切换相差在整定值15°时，对应压差为26V，故压差取最大可设定值20%，20V。

3.3快速切换整定

实际快速切换整个过程频差约1.0Hz。

3.3.1切换频差：

有同期捕捉合闸时，切换频差整定值取：

Δfmax。SET=KrelΔfmax=（1.3~1.5）×1=1.3~1.5Hz，取1.5Hz。

3.3.2切换相角：

3.3.2.1允许合闸极限角

根据电动机自启动时端电压不超过1.1Un为条件，可求得允许合闸极限角，最严重情况是合闸过程中反馈电压还未衰减：

3.3.2.2合闸过程角

δon=360°×Δfmax×ton=360°×1.0×0.06=21.6°

取Δfmax=1.0Hz。

3.3.2.3切换相角

δ=δmax-δon=66°-28.80=44.4°，取30°

3.4同期捕捉整定

3.4.1切换频差：

有同期捕捉合闸时，切换频差整定值取：

Δfmax。SET=KrelΔfmax=（1.3~1.5）×3=3.9~4.5Hz，取5.0Hz。

3.4.2同捕越前时间：

取断路器的固有合闸时间加合闸回路动作时间，约为：ton=50+10=60ms。

3.4.3同捕越前相角

δ=-360°×Δfmax×ton=-360°×3.0×0.08=-86.4°。取-90°

由于MFC2000-6型快切装置设定值不能为负，装置内部自动添加“-”号，故取90°

取Δfmax=3.0Hz。

3.5初始相角差整定

3.5.1一般来说，初始相角的说明如下：

初始相角差1：用于补偿由于接线等原因造成的接入装置的备用变压器电源电压和母线电压之间的相角差，缺省取值为0。定值不能为负，因此须按0-360°整定，举例说明，假定母线电压与备用电源电压间是同相的，二者间通过Y/Y-12变压器联系，如果备用取UAN,母线取UAB，整定初始相角差1为330度。

初始相角差2：用于补偿由于接线等原因造成的接入装置的工作电源电压和母线电压之间的相角，缺省取值为0。整定方法同初始相角差1的整定方法。举例说明，假定母线电压与工作电源电压间是同相的，二者间通过Y/Y-12变压器联系，则，如果工作取UAC,母线取UAB，整定初始相角差2为300度。

现场实际接线方式，工作与备用情况一致，以母线电压为基准，工作、备用分支电压均与母线电压同相，即初始相角1：0°，初始相角2：0°。

4.结论

保持电力系统的稳定运行，对供电企业本身及社会具有重要意义。快速切换装置作为保障电厂正常生产的重要技术措施，确保其在电厂中合理、有效的应用尤为必要。由于每个电厂母线所带的负荷情况不同，相应的快速切换装置使用的具体情况也是千差万别。本文就常见厂用电快切装置的工作原理及整定方法进行了介绍，希望对于提高厂用电快切装置的应用起到一定作用。

参考文献：

[1]高春如《大型发电机组继电保护整定计算与运行技术(第二版)》

[2]DL/T5153-2014《火力发电厂厂用电设计技术规定》