浅谈ABB快速切换装置的逻辑与动作原理

浅谈ABB快速切换装置的逻辑与动作原理

【摘要】为了保障现代企业电力系统运行的稳定性，引入了快速切换装置来降低系统波动对电力稳定性造成的风险。本文针对单母分段的运行方式，将快速切换与备自投的特性原理进行对比，体现了快速切换装置的优越性。并且通过对快速切换装置的就绪条件、启动方式、闭锁条件、切换方式、切换执行进行了详细的分析与比较，着重介绍了ABB快速切换装置的逻辑与动作原理，分析了快速切换装置在现代企业电力系统中应用的优势所在。

【关键词】快速切换；备自投；快切逻辑

1.概述

1.1前言

工矿企业在生产运行中，电压下降或不稳会导致电力系统的波动或停电，给整个生产装置带来波动或停产，将会给企业造成巨大的经济损失甚至危及人身安全。为了保证供电系统的安全稳定，电力系统一次通常采取单母分段双电源的接线方式，同时配以备用电源自投装置，在一路电源失电时，备自投执行残压切换，合上分段，保证了母线的持续供电。为满足电力系统的稳定性更高的要求，实现更快更平稳的切换，我们引入了ABB快速切换装置。在下面将对快速切换与备自投的特性原理作一个比较。

1.2 备自投与快速切换

备自投：检测到母线无压，进线无流时，备自投装置发出跳进线命令；进线开关跳开后，再发出合分段命令，从而实现自投切换。由于电感回路的储能，失电母线电压不可能马上降为零，就会有残压。残压降到足够低时才会启动备自投，切换方式属于残压切换。

快速切换：快切装置被启动，如果满足同期条件，装置同时发出跳进线、合分段的命令，从而实现快速切换。快速切换的动作时间非常短，通常在100ms 左右，基本上就是开关分合闸的动作时间。

只有当进线开关跳开后，备自投才会去合分段。而快速切换是分合闸命令同时发出，在系统同期的情况下执行切换，对系统产生的冲击较小。

2.快切装置

2.1 ABB SUE3000简介

SUE3000基于实时微处理器系统，测量和模拟信号的处理功能由数字信号处理器完成，而微控制器则负责逻辑信号处理和与二进制输入和输出器件的通

信。通讯处理器用于负责与变电站控制系统的连接。

正常情况快切装置采集进线PT与母线PT的线电压值、进线CT的电流值，而大多企业6kV电力系统的进线不设PT，此种情况快切装置采集母线PT的线电压UAB来作为母线电压值，而以母线PT的线电压UBC来作为进线电压值输入给快切装置。如图1所示。

图1 快切装置与6kV系统一次接线图

2.2投入与就绪

将快切装置通电，快切屏上可以查看到装置的基本状态。装置若想成功执行切换，首先通过远方后台或者快切屏就地将装置投入。只有快切装置处于就绪状态，切换才能有效地执行。快切的就绪条件有以下几个方面：

2.2.1两路进线的刀闸、开关在合位，分段刀闸在合位，开关在分位。

2.2.2开关无故障，即进线及分段开关接点返回的状态正常。

2.2.3控制回路无断线，即通过综保判进线及分段的控制回路状态，传给快切装置。

2.2.4快切装置动作后15秒内才能就绪。

2.3启动与闭锁

快切装置的启动方式有四种：手动启动、误跳启动、保护启动及低电压启动。四种启动方式相互不兼容，它们有不同的外部闭锁条件和内部处理时间。

2.3.1手动启动

通过后台或在快切屏上进行操作，可以实现进线至分段的快速切换，可以通过手动启动来进行进线停送电的操作，快速切换某段母线的电源，保证系统的稳定性，也免除了系统并网的繁冗操作。

2.3.2误跳启动

人为地拉开进线开关时，快切装置会被启动，根据当时的系统条件，选择不同的切换方式执行切换。

2.3.3保护启动

通过综保发出的保护动作信号来启动快切。通常的保护有线路差动保护、主变差动保护、主变非电量保护。在保护柜面投入相应的出口压板，保护动作后，

即刻发信号，启动快切装置。

2.3.4低电压启动

母线电压低于额定值的85%，持续60ms后启动快切（低电压启动定值按照系统的实际情况整定，后面所提到的一些定值也是按实际要求整定）。

PT断线时闭锁低电压启动。母线电压取UAB、线路电压UBC。电压突降低于15%、PT二次空开的位置在开位，是PT断线的判据。

2.3.5过流闭锁

主变过流保护动作时，发信号给快切装置，立刻将其闭锁。主变过流保护作为低压侧母线及下级配出的后备保护，动作跳开主二次后，若分段合闸，将会合到母线或下级配出的故障点上，造成运行主变跳闸，扩大事故范围。因此过流保护动作要闭锁快切装置。

2.4切换方式与执行

快切装置启动后立刻向断路器发出跳进线的命令，而何时合分段，采取什么方式进行切换，由当时的系统情况决定。有四种切换方式：快速切换、首次同相切换、残压切换、延时切换。我们用相量U1与U2分别来表示失压母线与有压母线电压来分析不同切换方式。

2.4.1快速切换

快速切换是快切装置的主要切换方式，其动作时间仅为100ms左右。系统只有满足同期条件时，才会发生快速切换。母线刚失电时，U1的幅值在衰减，与U2之间的相角差φ开始变化，同时失压母线的频率也在衰减。执行快速切换必须满足以下四点同期条件：一、U1大于65%；二、U2大于90%；三、U1与U2的相角差φ不超过20°；四、失压与有压母线的频率差不超过1Hz。

当执行快速切换时，快切装置将分合闸命令同时发给进线及分段断路器。快速切换的动作时间几乎就是断路器的动作时间。若分段的合闸时间大于进线的分闸时间，母线将会有一段时间无流。若分段的合闸时间小于进线的分闸时间，母线将会有一段的时间处于耦合状态。当快切装置检测到分段和进线同在合位时，经过50ms跳开分段开关，快切装置将解除耦合，以避免两段母线的并列。2.4.2首次同相切换

如果错过了同期条件，将不能执行快速切换。失压母线的电压U1继续衰减，U1与U2之间的相位差φ也继续变化，失压后U1与U2即将第一次出现同相位，若此时U1电压仍大于25%，且失压母线的频率变化率不超过15Hz/s，则在U1与U2第一次同相时执行切换。在错过同期条件后第一次同相点，U1与U2压差最小的时候执行切换，这就是所谓的首次同相切换。当检测到进线开关已在跳位