無擾動同期快切技術(shù)在電網(wǎng)運行中的應(yīng)用

馬宇馳

【摘 要】電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、持續(xù)運行對于整個電網(wǎng)來說是非常重要的，對于動力負荷（電動機）偏多的企業(yè)來說，原來的備用電源自動投入裝置在使用和設(shè)計上已經(jīng)滿足不了其需求，且會影響企業(yè)的正常運營。無擾動同期快切裝置正是基于此而設(shè)計和研發(fā)的，現(xiàn)已在不少企業(yè)成功應(yīng)用，方便快捷。本文首先介紹了同期快切裝置的組成、技術(shù)參數(shù)和各種功能，然后講述了快切裝置的工作原理，最后通過 2 個實例闡述了其在電力電網(wǎng)中的實際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無擾動同期快切技術(shù)；電網(wǎng)運行；應(yīng)用

【中圖分類號】TM732 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）03-0333-01

一、無擾動同期快切裝置在電網(wǎng)中的作用及介紹

1、無擾動同期快切裝置在電網(wǎng)中的作用

在電力電網(wǎng)中，對供電的可靠性要求主要有兩個方面：一是要有兩個及兩個以上的供電電源；二是當其中的一個電源發(fā)生故障切除電網(wǎng)時，要在不損害電網(wǎng)負荷和電力系統(tǒng)的條件下快速、安全地投入備用電源，使電網(wǎng)供電正常，且要保證重要負荷甚至全部負荷都不會被切除，繼續(xù)保持運轉(zhuǎn)。這樣，電力電網(wǎng)的供電就不會受到絲毫的影響，企業(yè)的生產(chǎn)負荷和其他用戶的生產(chǎn)負荷都會按照工藝流程正常運行，生產(chǎn)和用電都不受到影響。因此，實現(xiàn)所有的生產(chǎn)負荷在最短的時間內(nèi)重新運行，是無擾動同期快切技術(shù)要達到的最終目的。在 6 kV 及其以上的電網(wǎng)中采用無擾動快切裝置，實現(xiàn)了饋線一高、饋線一低和饋線二高、饋線二低、母聯(lián)等多開關(guān)之間的快切，達到了電網(wǎng)供電的安全、可靠、持續(xù)運行的根本目的，真正實現(xiàn)了電力電網(wǎng)系統(tǒng)的無擾動供電。

2 技術(shù)參數(shù)

2.1 功率消耗

對于交流電流回路，當電流為 5 A 時，每相≤1 VA；對于交流電壓回路，當電壓為 100 V 時，每相≤1 VA；對于直流電源回路，通?！?5 W。

2.2 過載能力

對于交流電流回路而言，可在 2 倍的額定電流時持續(xù)運行；如果在 10 倍的額定電流時工作，其極限時間為 10 s。

2.3 測量準確度

電壓和電流波動均≤±1%；頻率≤±0.01 Hz；相位角≤0.2°。

3 無擾動同期快切技術(shù)的要求

3.1 基本切換

無擾動同期快切裝置用在橋聯(lián)或母聯(lián)開關(guān)的替續(xù)控制（暗備用）以及

2 條進線開關(guān)的替續(xù)控制（明備用）。在這種替續(xù)控制方式下，正常工作時，進線1、2及其對應(yīng)的發(fā)電機各自向相應(yīng)的母線供電，母聯(lián)處于斷開狀態(tài)。進線 1、2 及相應(yīng)的發(fā)電機互為明備用，橋聯(lián)或母聯(lián)處于斷開狀態(tài)。當任意一個工作進線發(fā)生故障（發(fā)電機運行正常）時，此裝置都可采用最優(yōu)的快切方式，先是跳開故障進線的主開關(guān)，同時快速同期無擾動地投入到橋聯(lián)或母聯(lián)的開關(guān)，把發(fā)電機及故障側(cè)的負載一起并入另外一側(cè)進線的系統(tǒng)，以保證對區(qū)內(nèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，當工作進線的故障解除時，可用手動切換重新恢復到開始的運行方式。

3.2 快切功能

3.2.1 監(jiān)測顯示功能

此裝置具有以下監(jiān)測顯示功能：（1）液晶顯示系統(tǒng)的主接線圖上顯示開關(guān)、分支電纜和母線等電器元件，并在其旁實時地顯示這些元件的電流、電壓和開關(guān)合分狀態(tài)。（2）Windows 系統(tǒng)風格的中文菜單，可以顯示電流、電壓、頻率、相位等模擬量的測量值以及功能投退狀態(tài)整定值、切換方式選擇等。

3.2.2 事故切換功能

（1）區(qū)外故障切換。系統(tǒng)意外失電后，快切裝置快速判斷并立即投用，選用同時切換方式進行同期快速切換。系統(tǒng)故障解除后，手動恢復到切換前的供電方式。（2）區(qū)內(nèi)故障切換。當區(qū)內(nèi)故障造成進線 1 或進線 2 跳閘時，裝置判斷是瞬時故障還是永久故障。若是瞬時故障，裝置起動同期快切；若是永久故障，裝置則閉鎖。

3.2.3 自動故障的判別閉鎖功能

自動故障的判別閉鎖功能就是無擾動快切裝置利用檢測進線的電流、母線的電壓等模擬量來分析和判斷發(fā)生區(qū)內(nèi)故障與否（區(qū)內(nèi)故障有母線故障、電源支路的故障、母線上的負荷）。若是發(fā)生了區(qū)內(nèi)故障，則裝置會閉鎖切換，避免將備用電源切入到故障點。

二、無擾動同期快切工作原理

現(xiàn)以無擾動快切裝置在雙饋線方式中的運行為例，來介紹快切裝置的基本工作原理。雙饋線配置方式有 2 種：（1）雙饋線之一向電源母線供電。2 臺斷路器分別處于合閘和分閘的狀態(tài)，由于環(huán)路電流存在安全隱患，一般不允許 2 條線路同時合閘，應(yīng)讓雙饋線解列運行，此時母聯(lián)開關(guān)應(yīng)為閉合狀態(tài)。（2）雙饋線加上母聯(lián)的方式。由于存在冗余，電力負荷通常分配在2段母線上，在正常工作時，母聯(lián)斷路器應(yīng)處于分閘的狀態(tài)。當系統(tǒng)的主饋線側(cè)發(fā)生意外故障時，主饋線的開關(guān)會跳閘，因為沒有勵磁和原動力，所以頻率和殘壓的幅值將隨時間逐漸減弱，殘壓和備用饋線的電壓間相位之差將逐漸變大?；诖?，可得出無擾動裝置的切換方式。

三、無擾動快切技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

若饋線一或者變壓器發(fā)生故障，斷路器1DL 開關(guān)保護跳閘。當電機的電壓減至 70%時，由于電機設(shè)置了低電壓的延時保護，所以在0.5 s后改為電機跳閘。這時若利用以往的備自投保護裝置來進行自投，由于母線的失壓延時往往超過 0.5 s，因此即使快切成功，0.5 s 后低電壓的延時保護也會發(fā)生動作，不符合不間斷供電的要求。投入無擾動快切裝置后，該裝置利用設(shè)定的保護時間和計算作出相應(yīng)的動作選擇，如果喪失快切的時機，裝置就會自動變換為同期判斷或殘壓判別的慢速切換，不僅增加了不間斷供電切換的成功幾率，還保證了設(shè)備安全。在確保切換后，母線則交給備用饋線來進行供電。當饋線一的故障解除時，啟動快速切換就可以用人工方式把負荷再次切換到饋線一上，從而恢復到正常的供電狀態(tài)。由于無擾動快切裝置是按完全對稱的方式設(shè)計的，所以無論線路是備用饋線還是主饋線，均可以在任一饋線啟動快切裝置。除這種供電方式之外，無擾動快切裝置也可以利用各種不同的供電方式來進行快切裝置的快速切換，以保證企業(yè)生產(chǎn)的順利進行。

四、結(jié)束語

綜上所述，無擾動同期快切技術(shù)很好地解決了傳統(tǒng)備用電源自動投入的缺陷，保證了供配電系統(tǒng)的正常運行和用戶的需求。但是這種無擾動快切技術(shù)是近幾年才發(fā)展起來的新興電力控制技術(shù)，因此需要在現(xiàn)場實踐中總結(jié)經(jīng)驗，并不斷地創(chuàng)新和完善，以獲得更好的推廣和應(yīng)用。

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