电源快速切换装置在发电厂厂用电系统的应用

电源快速切换装置在发电厂厂用电系统的应用

发表时间：2017-11-03T16:35:21.677Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：陈伟标

[导读] 摘要：目前，发电厂的容量越来越大，自动化控制程度越来越高，其厂用电系统供电的安全可靠对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节。在发电厂，发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠、快速，其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少重要辅机跳闸造成锅炉、汽机设备停运的事故。

（广东省粤泷发电有限责任公司广东省罗定市 527200）

摘要：目前，发电厂的容量越来越大，自动化控制程度越来越高，其厂用电系统供电的安全可靠对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节。在发电厂，发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠、快速，其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少重要辅机跳闸造成锅炉、汽机设备停运的事故。

关健词：电源切换、可靠性、技术、应用

1保证供电可靠性的措施

在发电厂，为保证厂用电源的安全可靠，往往实行双回路或多路供电，再辅以二次控制系统、装置来实现电源的切除和投入。通常，实现电源的切除和投入有备自投装置（备用电源自动投入装置）、厂用电源快速切换装置，通过工作开关位置辅助接点、低电压信号或操作指令作判据来启动备用电源投入，由于备自投装置一般直接采用工作开关辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入，这种方式，若合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间相角差较大，或可能接近180 ，将对电动机造成很大的合闸冲击。若采取加固定延时来躲过合闸冲击的切换方式，也因切换时系统运行方式、厂用负荷、故障类型等因素，不能可靠保证躲过反相点合闸。如待残压衰减到一定幅值后投入备用电源，则由于断电时间过长，母线电压和电动机的转速都下降很大，将严重影响锅炉运行工况，在这种情况下，一方面有些辅机势必退出运行，另一方面，备用电源合上后，由于电动机成组自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，所以由于备自投装置在实际应用中备自投实际上并没有真正起到保障供电连续性的作，难以满足发电厂等要求连续供电的要求。

2电源快速切换装置的技术优点

电源快速切换装置具有快速切换、同期捕捉切换、残压切换功能，在电源在切换过程中，采用母线电压、频率、相位实时跟踪等技术，装置实时跟踪两侧电源的电压、频率和相位，实现无冲击的“快速切换”。装置具有手动起动、保护起动、误跳起动、失压起动、无流起动、逆功率起动和频压起动方式和可实现并联切换、串联切换和同时切换三种切换方式，能够保证快速安全的投入备用电源，同时不会对电动机造成大的冲击。加上现在普遍使用真空断路器或六氟化硫断路器，大大缩短了断路器的固有分闸时间和合闸时间（目前真空断路器的合闸时间一般不大于50ms，分闸时间不大于30ms），电源快速切换装置可以在100ms内实现电源切换。几乎达到无间断切换，满足了发电厂等对供电连续性的要求。

电源切换主要有单母分段和单母线两种接线方式：单母分段方式的接线图可简化如图1所示，单母线方式的接线图可简化如图2所示。

单母线分段方式的接线中，进线 1、2可以是线路、主变、线路¬变压器组等对母线进行供电的变配电设备的一种。系统正常运行时，母线 1由进线 1供电，母线 2由进线 2供电。即进线开关 1DL、2DL闭合，母联开关 3DL断开。当任意一路进线电源失去时，电源快速切换装置均能投入3DL对失电侧母线供电。

单母线方式的接线中，正常运行时，母线由进线 1或进线 2供电。若由进线 1供电，则 1DL在合位，2DL在分位，进线 2电源为进线 1电源的备用。如因故障等原因造成进线 1电源失去时，电源快速切换装置能迅速起动，将进线 2电源投入。由进线 2供电时情况类似。 3电源快速切换装置在发电厂厂用系统的应用

在发电厂，目前大多数采用发电机-变压器单元接线方式，即发电机出口不再安装断路器，通过主变压器高压侧开关并入电网，高压厂用变接在发电机出线侧（主变低压侧）。一旦主变压器高压侧开关跳闸，高压厂用变及由其供电的厂用电系统亦将失去电压，这种情况会经常发生，如发电厂的锅炉、汽轮机、发电机、主变等发生故障，其主保护装置动作会发出指令跳主变压器高压侧开关，而当厂用电系统失电，会造成故障的进一步扩大。因此，为保证发电厂厂用电系统的供电可靠性，必须在其厂用电系统安装电源快速切换装置。

应用实例一

图3中，6KV厂用工作ⅠA段和ⅠB段由连接于发电机出线侧的高压厂用变21B供电，611DL和621DL合闸，610DL、620DL处于热备用状态，高压备用变20DL处于热备用状态。

电源切换情形1：一旦当机组发生需要机组跳闸解列故障，这此故障包括锅炉、汽轮机、发电机、主变等的故障，保护装置动作发出指令去跳开1DL的同时，也发出指令启动电源快速切换装置，电源快速切换装置执行切换操作，跳开611DL、621DL，同时快速完成20DL、610DL、620DL合闸，从而保证了6KV厂用工作ⅠA段和ⅠB段供电的连续性。

电源切换情形2：当合闸的611DL或621DL分闸，电源切换装置接收到611DL或621DL的分闸信号后启动电源切换操作，快速完成20DL、610DL或620DL合闸，保证6KV厂用工作ⅠA段或ⅠB段供电的连续性。

上述电源切换情形中，高压备用变可接于与主变同一组220KV母线，也可由附近的110KV站提供电源，20DL可处于热备用状态，也可处于合闸状态。611DL、610DL属于同1套电源快速切换装置，621DL、620DL属于另1套电源快速切换装置，电源快速切换装置一旦接到启动指令（包括手动起动、保护起动、误跳起动、失压起动、无流起动、逆功率起动和频压起动指令中某项或组合），电源快速切换装置启动，经过对母线电压、频率、相位实时跟踪等，装置实时跟踪两侧电源的电压、频率和相位，切换条件满足以最快速的时间完成切换。发电厂可根据厂用电接线情况，根据高压备用变的容量来配置多套电源快速切换装置（通常可配置3至4套）来满足多段厂用电工作段的电源切换。

图3中，当机组正常启动或正常停机时，需要进行6KV厂用工作段的电源切换，正常停机时，在机组解列前需将6KV厂用工作ⅠA段和ⅠB段从由高厂变供电转到由高压备用变供电，以满足机组停机前厂用电负荷需要；机组启动时6KV厂用工作ⅠA段和ⅠB段则先由高压备用变供电，机组并网后待机组负荷满足厂用电负荷需求后将6KV厂用工作ⅠA段和ⅠB段从由高压备用变供电转到由高厂变供电，这些电源切换都可通过电源快速切换装置完成，切换方式可选择串联切换、并联切换或同时切换的任一种方式。

应用实例二：

图4中，与图3比较，增加了#1机组脱硫6KV段，其主要为机组脱硫装置的高、低压设备供电，发电厂要实现达标排放，脱硫装置的安全运行显得非常重要，一旦脱硫装置因供电或设备故障需要退出运行，机组也需要停机，可以讲脱硫装置属于发电厂的主要设备，因此必需保证其供电的可靠性。为此，除了6KV厂用工作ⅠA段和6KV厂用工作ⅠB段装设了电源快速切换装置外，#1机组脱硫6KV段亦装设了电源快速切换装置，正常运行时#1机组脱硫6KV段由671DL供电，当671DL分闸或6KV厂用工作ⅠA段失电时，电源快速切换装置启动进行672DL合闸，实现对#1机组脱硫6KV段连续供电。

4电源快速切换装置应用要注意的问题

为保证电源快速切换装置的工作可靠，实现电源的可靠切换，实际应用中应该注意以下几点：

4.1 合理设置定值，定值是保证装置正确动作的关健，如切换频率差、切换相角差、电压差等定值都应合理。