10KV厂用电源快切装置的简要介绍

10KV厂用电源快切装置的简要介绍一、厂用电源快切装置概述：发电厂中，厂用电的安全可靠直接关系到发电机组、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（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入。这种方式未经同步检定，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，从而对电厂发电机组的安全稳定运行带来严重的危害。微机型备用电源快速切换装置是专门为解决厂用电的安全运行而研制的。采用该装置后，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，如失去快速切换的机会，则装置自动转为同期判别或判残压及长延时的慢速切换，同时在电压跌落过程中，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。二、厂用电源快切装置具有以下功能：●厂用电断路器的正常合闸操作；●厂用电断路器的正常合工作、切备用和合备用、切工作操作；●厂用电断路器的事故切换；●发电机变压器组相关断路器同频或差频同期操作；●起备变高压侧断路器冷备用状态自动投入；●厂用母线负荷等值阻抗实时测量；●事故前后厂用母线电压及备用分支电流自动录波；●自动存储切换操作记录；●自动打印切换操作记录；●与上位机（DCS）通讯。三、厂用电源快切装置切换条件：●装置运行正常，且各灯光、信号指示均正确，装置处于待命状态；●切换目标电源电压高于额定值的80%；●装置不处于闭锁状态；●装置出口压板按规程要求投入。四、厂用电源快切装置闭锁原因：●装置动作一次后；●PT小车摇出后；●工作和备用电源开关全合；●工作和备用电源开关全分；●装置自检异常或故障；●分支过流保护动作；●母线PT断线；●备用电源失电；●外部出口闭锁；●装置切换完毕未复归；●装置在调试状态，未复归装置到运行状态。五、厂用电源快切装置切换方式：厂用电源切换的方式可按开关动作顺序分，也可按起动原因分，还可按切换速度进行分类。尽管绝大多数情况下，采用相同的切换方式，如正常切换采用并联方式，事故切换采用串联方式，但以下所述的其他所有方式都有实际应用的场合和应用的原因及理由。1、正常手动切换功能由运行人员手动操作起动，快切装置按事先设定的手动切换方式（并联、串联、同时）进行分合闸操作。手动切换是指电厂正常工况时，手动切换工作电源与备用电源。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。它主要用于发电机起、停机时的厂用电切换。该功能由手动起动，在控制台或装置面板上均可操作。手动切换可分为并联切换、串联切换及同时切换。A、手动并联切换：a、手动并联自动切换手动并联自动切换，如并联切换条件满足要求，装置先合备用（工作）开关，经一定延时后再自动跳开工作（备用）开关。如果在该段延时内，刚合上的备用（工作）开关被跳开，则装置不再自动跳开工作（备用）开关。如果手动起动后并联切换条件不满足，装置将立即闭锁且发闭锁信号，等待复归。b、手动并联半自动切换手动并联半自动切换，如并联切换条件满足要求，装置先合备用（工作）开关，而跳开工作（备用）开关的操作则由人工完成。如果在规定的时间内，操作人员仍未跳开工作（备用）开关，装置将发告警信号。如果手动起动后并联切换条件不满足，装置将立即闭锁且发闭锁信号，等待复归。●注意：手动并联切换只有在两电源并联条件满足时才能实现，并联条件可在装置中整定。两电源并联条件满足是指：⑴两电源电压差小于整定值。⑵两电源频率差小于整定值。⑶两电源相角差小于整定值。⑷工作、备用电源开关任意一个在合位、一个在分位。⑸目标电源电压大于所设定的电压值。⑹母线PT正常。B、手动串联切换●手动串联切换指手动起动切换，先发跳工作电源开关指令，不等开关辅助接点返回，在切换条件满足时，发合备用电源开关命令。如开关合闸时间小于开关跳闸时间，自动在发合闸命令前加所整定的延时以保证开关先分后合。●先跳开工作电源，在确认工作开关跳开后，再合上备用电源。母线断电时间约为备用开关合闸时间。●切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。C、手动同时切换正常同时切换由手动起动，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、事故切换由保护出口起动，快切装置按事先设定的自动切换方式（串联或同时）进行分合闸操作。事故切换指由发变组、厂变保护（或其它跳工作电源开关的保护）接点起动，单向操作，只能由工作电源切向备用电源。事故切换有两种方式可供选择。该功能由跳开工作电源开关的保护接点起动。A、事故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。切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。B、事故同时切换这种方式介于并联切换和串联切换之间。先发跳工作命令，经短延时后再发合备用命令，短延时的目的是保证工作电源先断开、备用电源后合上。母线断电时间大于0而小于备用开关合闸时间。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（或经用户延时）发合备用电源开关命令。切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。3、非正常工况切换非正常工况切换是指装置检测到不正常运行情况时自行起动，单向操作，只能由工作电源切向备用电源。该切换有以下两种情况。A、母线低电压当母线三相电压均低于整定值且时间大于所整定延时定值时，装置根据选定方式进行串联或同时切换。母线电压低于整定电压达整定延时后，装置自行起动，并按自动方式进行切换。切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。B、工作电源开关误跳因各种原因（包括人为误操作）引起工作电源开关误跳开，装置可根据选定方式进行串联或同时切换。由工作开关辅助接点起动切换，在合闸条件满足时合上备用电源。切换条件：快速、同期判别、残压及长延时切换。快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。4、低压减载功能本装置可提供两段式定时限低压减载出口功能。该功能的设置主要为了在厂用母线电压降低时，先逐级切除部分非重要辅机，以保证重要辅机能正常自起动。六、快速切换、同期判别切换、残压切换、长延时切换是按照切换速度或合闸条件来进行分类的：1、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。2、同期判别切换：在厂用电源快速切换装置中，厂用电源母线电压（事故切换时为残压）的采样采用了自动频率跟踪技术，各电源电压的频率、相位及相位差采用软件测量，使得残压幅值计算的准确性及各相位计算的准确性、可靠性得到了有效地保证。在同期判别过程中，装置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。3、残压切换：当母线残压衰减到低于设定值时合上备用电源。一般来讲，当母线残压低于20%~40％额定电压时进行切换，冲击电流已降到可接受的范围内。但需要注意的是，不同的系统容量和备用变压器容量都会影响冲击电流值，残压切换引起的冲击电流较大。该切换可作为快速切换及同期判别功能的后备，以提高厂用电切换的成功率。4、长延时切换：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。因此在该装置中另设了长延时切换功能，作为以上三种切换的总后备。总之，切换装置设计的基本原则是尽量减小切换过程产生的冲击电流，其中最主要而且最理想的是快速切换，所以机组正常启停的切换以及故障时的切换必须首先采用快速切换，除非快切失败，才继续执行备用切换模式。七、厂用电源切换当中应注意的问题：1、采用快速切换及同期判别的目的是为了在厂用母线失去工作电源或工作电源故障时能可靠、快速地将备用电源切换至厂用母线上，从以往快切装置反馈的信息看，往往是快切装置正确动作，而备用电源因速断或过流保护动作而跳开，从某种意义上说，此时的切换也是失败的。究其原因主要是备用电源速断及过流保护定值整定的依据往往以躲过变压器励磁涌流及所带负荷中需自起动的电动机最大起动电流之和。根据经验，快速切换及同期判别切换一般在0.5秒左右完成，如果切换其间母线残压衰减较快，所带负荷中的非重要辅机可能还来不及退出，如此时合上备用电源，所有辅机将一起自起动，引起起动/备用变压器过流，其值可能超过过流定值，甚至达到速断定值。为避免出现上述情况，在快速切换及同期判别时，分别增加了母线电压的判据（可通过控制装置投退）。当母线电压小于定值时不再进行快速切换或同期判别切换，等切除部分非重要辅机后再进行残压或长延时切换，提高厂用电切换的成功率。2、由于厂用工作和起动/备用变压器的引接方式不同，它们之间往往有不同数值的阻抗，当变压器带上负荷时，两电源之间的电压将存在一定的相位差，这相位差通常称作“初始相角”。初始相角的存在，在手动并联切换时，两台变压器之间会产生环流，此环流过大时，对变压器是十分有害的。如在事故自动切换时，初始相角将增加备用电源电压与残压之间的角度，使实现快速切换更为困难。初始相角在200时，环流的幅值大约等于变压器的额定电流，在切换的短期内，该环流不会给变压器带来危害。因此在厂用工作与起动/备用变压器的引线可能使它们之间的夹角超过200时，建议采用手动串联切换方式进行。八、厂用电源快切装置的投退规定：●装置每切换一次，必须复位一次，以便于装置进行下一次切换。●双机运行，起备变备用时，两台机四个10kV段的快切装置均投入。此时若一台机组跳，则手动退出运行机组的10kV厂用电源快切装置。待跳闸机组完全停下后，再投入运行机组的10kV厂用电源快切装置。●一台机组运行，另一台机组正在启动或停机过程中，两台机组的10kV厂用电源快切装置均退出。●一台机组运行，另一台机组备用或检修时，投入运行机组的10kV厂用电源快切装置，退出备用或检修机组的快切装置。●双机全停时，两台机组的快切装置均退出。●两台机组正在启动，则两台机组的快切装置均退出。九、快切装置面板巡视项目：●运行状态指示灯“工作电源”和“备用电源”指示灯正常时应只有一个亮，“运行”灯约每秒闪3次。“就地”灯应不亮。“动作”和“闭锁”灯应不亮。●测量显示：显示出的电压、电流、频率、频差、相位差、开关位置等均应与实际状态相一致。●方式设置：各种方式设置应与整定情况相一致。●定值设置：各定值应与整定值相一致。●事件管理：当前应无异常事件发生。●异常报告：应无异常报告。SID-8BT为标准19″嵌入式机箱结构，装置面板布置如下图所示：十、厂用电源快切装置与备自投装置区别：快切和备自投最大的区别就是快切是双向的——具有正常工况下备用电源与工作电源间的双向切换，及事故或非正常工况下工作电源向备用电源的单向切换；而备自投是单向的——只能由工作切至备用。另外有一点就是快切在手动和并联切换时是要考虑频率差、电压差、相角差等小于一定的值等等。具备正常手动切换功能，该功能由手动起动，在DCS或装置面板上均可操作。本方式是双向的，既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。快切在100ms内切换成功，而备自投的切换时间在700--1000ms左右。快切具有双向切换功能：正常情况下可以由工作切至备用，也可由备用切至工