浅谈发电厂厂用电系统快速切换方式的特点

浅谈发电厂厂用电系统快速切换方式的特

点

发电厂中，厂用电的安全可靠关系到发电机组、电厂乃至整个电力系统的安全运行。以往厂用电切换大都采用工作电源的辅助接点直接起动备用电源投入。这种方式未经同步检定，厂用电动机易受冲击。合上备用电源时，母线残压与备用电源电压之间的相角差已接近180°，将会对电动机造成过大的冲击。若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源，由于断电时间过长，母线电压和电机的转速均下降过大，备用电源合上后，电动机组的自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而对电厂的锅炉系统的稳定性带来严重的危害。国外早在二十世纪七十年代就已广泛采用快速切换方式，而国内近年来随着真空及SF6快速开关的广泛使用以及对厂用电源的安全可靠运愈来愈重视，厂用电系统采用快速切换方式已成为一种必然趋势。快速切换方式可避免备用电源电压与母线残压在相角、频率相差过大时合闸而对电机造成冲击，同时也可自动转为同期判别或判残压及长延时的慢速切换，即使在电压跌落过程中，也可按延时甩去部分非重要负荷，以利于重要辅机的自起动，提高厂用电切换的成功率。

厂用电系统切换方式主要有串联切换、并联切换、快速切换等几种。

一、串联切换方式串联切换：按“先断后合”的原则，首先跳开工作电源，在确认工作电源跳开后，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，因此串联切换对系统和设备造成的冲击较大，而且由于允许切换的条件之一是工作电源的成功分闸，其辅助接点的可靠性很可能是导致切换失败的因素之一。

二、并联切换方式并联切换：按“先合后断”的原则，首先合上备用电源，使两电源短时并列，然后发跳闸指令，跳开工作电源，但是如果在切换过程中，机组或工作电源发生故障，由于电源的并列，将加剧故障，扩大事故范围，因此，并联切换禁止使用于事故切换，但是手动切换过程中仍可能存在上述风险。国内外火力发电厂中，厂用电的正常切换基本上都采用了并联切换，即先合后断的不断电切换，而不采用先断后合的断电切换。因为断电切换可能会出现断路器万一合不上会失去厂用电，或者如果断电时间长会影响机炉的稳定运行。但并联切换也不是无懈可击的，其也有一定隐患，即在并联切换过程中，厂用电系统的短路容量增大，如在并联切换过程中恰巧遇到厂用电系统发生故障，其比断电快速切换时碰到开关拒合造成的后果更严重，如以影响发电量和设备损坏来衡量，其严重程度要大10倍。只是在并

联切换过程中恰巧遇到厂用电系统发生故障的几率极其低而已。

三、快速切换方式快速切换：按“同时断合”的原则，同时发出断路器的分、合闸指令，系统实际无流时间仅为断路器合、分闸时间之差，一般不超过15ms，所以快速切换可达到极短的切换时间，满足系统对冲击电流的要求，切换成功率高，安全性好。

快速切换一般有两种启动方式：

一是手动启动。机组起停机过程中的厂用电切换采用手动启动方式，即由主控制室的运行值班员发出启动指令，这种方式可由工作电源切换至备用电源，也可由备用电源切换至工作电源。手动切换可分为手动并联切换和手动串联切换。手动并联切换只有在两电源并联条件满足时才能实现，即两电源电压差小于一定值、频率差小于一定值、相角差小于一定值、目标电源电压大于一定的电压值时。手动串联切换有四种切换条件，即快速、同期判别、残压及长延时，当快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。在同期判别过程中，通过计算出目标电源与残压之间相角差速度及加速度，按照设定的目标电源开关的合闸时间进行计算得出合闸提前量，从而保障了在残压与目标电压向量在第一次相位重合时合闸。减小了对厂用旋转负载的冲击。而当母线电压下降至20％～40％额定电压时实现的切换称为“残

压切换”。厂用电源母线电压的采样一般采用自动频率跟踪技术，各电源电压的频率、相位及相位差一般采用软件测量，使得残压幅值计算的准确性及各相位计算的准确性、可靠性得到有效地保证。当某些情况下，母线上的残压有可能不易衰减，此时如残压定值设置不当，可能会推迟或不再进行合闸操作，因此可根据延时来切换。

二是保护启动。事故情况下的切换采用保护启动方式，由机组或厂用工作电源的主保护发送启动命令，单向操作，只能由工作电源切向备用电源。保护切换也可分为保护并联切换和保护串联切换。保护串联切换由保护接点起动，先跳开工作电源开关，在确认工作电源开关已跳开且切换条件满足时，合上备用电源开关。保护并联切换由保护接点起动，先发跳工作电源开关指令，在切换条件满足时发合备用电源开关命令。在某些特殊条件下，厂用电系统的切换也可由失压信号启动。

快速切换能否实现，不仅取决于开关条件，还取决于系统结线、运行方式和故障类型。系统结线方式和运行方式决定了正常运行时厂用母线电压与备用电源电压间的初始相角，若该初始相角较大，(如大于20°)，则不仅事故切换时难以保证切换成功，连正常并联切换也将因环流太大而失败或造成设备损坏事故。故障类型则决定了从故障发生到工作开关跳开这一期间厂用母线电压和备用电源电压的频率、相

角和幅值变化。此外，保护动作时间和各有关开关的动作顺序也将影响频率、相角等的变化。西山热电有限责任公司陈刚