工業(yè)企業(yè)供電切換技術(shù)及運(yùn)用實(shí)踐微探

李海峰

（白銀有色集團(tuán)股份有限公司銅業(yè)公司 甘肅省白銀市 730900）

工業(yè)企業(yè)供電切換技術(shù)及運(yùn)用實(shí)踐微探

李海峰

（白銀有色集團(tuán)股份有限公司銅業(yè)公司 甘肅省白銀市 730900）

供電切換技術(shù)近幾年在工業(yè)企業(yè)得到廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著巨大作用，然而，從實(shí)踐活動(dòng)來(lái)說(shuō)，整體效果并非特別理想。筆者將結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)，圍繞供電切換展開(kāi)探討，首先介紹供電切換的主要原理，然后重點(diǎn)探究供電切換技術(shù)，最后探討仿真計(jì)算，希望可為工業(yè)企業(yè)供電提供參考。

工業(yè)企業(yè)；供電切換；技術(shù)；運(yùn)用實(shí)踐

電網(wǎng)110kV和低于該等級(jí)的供電系統(tǒng)包含兩個(gè)電源，且相互獨(dú)立，分別是工作與備用電源。在常規(guī)運(yùn)行過(guò)程通過(guò)工作電源面向系統(tǒng)進(jìn)行供電，其中備用電源處在熱備用狀態(tài)，待工作電源由于檢修而引發(fā)供電停止問(wèn)題時(shí)，為實(shí)現(xiàn)供電的穩(wěn)定性，一定要立即把負(fù)荷切換至備用電源?，F(xiàn)階段，供電切換只是在某些場(chǎng)合具有成效，但在另外場(chǎng)合并非十分理想，亟待進(jìn)一步改進(jìn)。

1 供電切換技術(shù)基本工作原理

圖1 主接線示意圖

上述圖1即110kV供電系統(tǒng)內(nèi)部主線的基本示意圖，其中進(jìn)線1和2屬于獨(dú)立供電電源，基于此，筆者作出如下設(shè)定：設(shè)定前者是工作電源，后者是備用電源。

若進(jìn)線1由于檢修等原因出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí)便立即切斷IQF斷路器，且2QF和3QF隨即自主連接?；谶@一情況，進(jìn)線1內(nèi)部的電力負(fù)荷便轉(zhuǎn)移至進(jìn)線2中，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)切換目的。另外，依照切換判據(jù)，可將備用電源對(duì)應(yīng)的自動(dòng)投切劃分成殘余、首次同相和快速切換這三種類型。其中殘余切換的基本切換判據(jù)是通過(guò)工作電源母線內(nèi)部的殘壓幅值來(lái)達(dá)成?；颈憩F(xiàn)是，在工作電源由于檢修引發(fā)故障問(wèn)題，導(dǎo)致供電終止時(shí)，對(duì)應(yīng)母線殘余幅值隨著時(shí)間推移逐步減小，待該母線殘余值降低至某一范圍時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)供電切換。而首次同相切換的基本判據(jù)是通過(guò)母線殘壓和備用電源內(nèi)部的相差角來(lái)達(dá)成?；颈憩F(xiàn)是，待工作電源由于檢修而引發(fā)供電終止問(wèn)題時(shí)，其中母線殘壓頻率隨著時(shí)間推移逐步減小，但備用電源頻率卻處于穩(wěn)定狀態(tài)。由此可知，母線殘壓和備用電源內(nèi)部的速率存在差異。恰恰因?yàn)檫@一點(diǎn)，當(dāng)工作電源停止供電時(shí)，則母線殘壓和備用電源便實(shí)現(xiàn)了供電切換。另外，快速切換的基本切換判據(jù)是通過(guò)頻率與相位差內(nèi)部的變化值不超過(guò)實(shí)際設(shè)定值來(lái)達(dá)成?；谶@種判據(jù)，能夠有效調(diào)整電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，但在沖擊力較小的條件下，能夠改善供電切換的可靠性，提升有效性。

2 供電切換技術(shù)探究

對(duì)于供電切換技術(shù)而言，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程，通常會(huì)包含兩方面標(biāo)準(zhǔn)。①時(shí)效性，待工作電源由于檢修引發(fā)故障不能正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部的備用電源一定要能夠全面、可靠的完成供電切換。一般，工作和切換電源內(nèi)部的切換需保持在0.9s左右，進(jìn)而調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際下降幅度，讓整個(gè)供電系統(tǒng)保持穩(wěn)步和連續(xù)供應(yīng)。②穩(wěn)定性，待工作和備用電源實(shí)施供電切換操作時(shí)，應(yīng)全面規(guī)避切換過(guò)程帶來(lái)的沖擊，讓供電系統(tǒng)保持安全和穩(wěn)定。即便供電切換技術(shù)包含多種切換方式，然而，它們一定要滿足上述兩標(biāo)準(zhǔn)，如若不然將會(huì)引發(fā)電源切換失敗問(wèn)題，進(jìn)而達(dá)不到最初的效果。

2.1 各個(gè)工業(yè)企業(yè)的主要負(fù)荷特性

目前，供電切換在電廠和電網(wǎng)等領(lǐng)域得到了高度應(yīng)用，且對(duì)應(yīng)的負(fù)荷特性也存在差異，分別具有不同的特點(diǎn)。

對(duì)于電網(wǎng)，具體存在三方面負(fù)荷，分別是旋轉(zhuǎn)、恒功率與恒阻抗負(fù)荷，對(duì)應(yīng)的負(fù)荷比例是3：3：4；對(duì)于大規(guī)模工業(yè)企業(yè)而言，一般均自備電廠，同時(shí)，超九成負(fù)荷均為旋轉(zhuǎn)負(fù)荷。且自備電廠容量和規(guī)模均有限，因此，僅僅能帶動(dòng)某些負(fù)荷，而無(wú)法帶動(dòng)整體負(fù)荷。

2.2 供電切換技術(shù)

待電力系統(tǒng)內(nèi)部工作電源暫停供電時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的殘壓幅值和頻率等均會(huì)遭受一定的干擾，也可能阻礙電源供電切換的具體判據(jù)。因此，基于這一情況，應(yīng)圍繞不同系統(tǒng)的實(shí)際特點(diǎn)來(lái)研究，采取科學(xué)的切換方式。

對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)，因旋轉(zhuǎn)負(fù)荷在整個(gè)負(fù)荷中占據(jù)著三成的比重，但大量的負(fù)荷均是按照恒功率和恒阻抗負(fù)荷來(lái)存在，由此可知，待系統(tǒng)內(nèi)部的工作電源暫停時(shí)，將引發(fā)母線殘壓幅值高度減退的問(wèn)題，且母線殘壓幅值便馬上達(dá)到預(yù)期值。不難發(fā)現(xiàn)，此種切換可在較短時(shí)間實(shí)現(xiàn)供電切換。同時(shí)，考慮到電源實(shí)施供電切換操作時(shí)，瞬間狀態(tài)母線內(nèi)部殘留電壓幅值可能非常小，因此，一般不會(huì)產(chǎn)生顯著的沖擊。所以，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)而言，殘壓切換十分有效。

但對(duì)會(huì)形成較多旋轉(zhuǎn)負(fù)荷系統(tǒng)而言，待工作電源暫停供電時(shí)，則將引發(fā)電動(dòng)機(jī)面向系統(tǒng)進(jìn)行電能輸出操作，使得系統(tǒng)母線內(nèi)部的殘壓值不斷減退，一般需要花費(fèi)較多時(shí)間方可讓殘壓母線幅值符合預(yù)先標(biāo)準(zhǔn)，致使達(dá)成電源供電切換這一效果會(huì)花費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間。因此，基于這一情形，對(duì)于存在眾多旋轉(zhuǎn)負(fù)荷的電廠等系統(tǒng)，不適合應(yīng)用上述方式。然而，在此種情形中，系統(tǒng)并不存在發(fā)電機(jī)，但母線殘壓相位還會(huì)馬上出現(xiàn)變化，且母線殘壓相位能夠在短時(shí)間和備用電源相位保持一致。顯而易見(jiàn)，首次同相這一切換具有優(yōu)良的效果。同時(shí)，當(dāng)母線殘壓和備用電源殘壓近乎等同時(shí)，能夠全面調(diào)控系統(tǒng)沖擊，讓系統(tǒng)保持安全和穩(wěn)定。

在不同的大規(guī)模工業(yè)企業(yè)中，通常自備電廠，待系統(tǒng)工作電源暫停供電時(shí)，即便自備電廠無(wú)法帶動(dòng)整個(gè)負(fù)荷，然而，自備電廠能夠有效調(diào)整工作電源的實(shí)際電壓幅值和相位的具體變化速率，以此來(lái)迎合實(shí)際需要?；谶@一情況，殘壓切換和首次同相切換無(wú)法達(dá)到供電切換可靠、高效的標(biāo)準(zhǔn)，因此，應(yīng)發(fā)揮快速切換功效。

3 仿真計(jì)算

殘壓切換對(duì)應(yīng)的仿真計(jì)算主要存在兩種情形，分別是少量旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，且不具備發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和存在大量旋轉(zhuǎn)負(fù)荷、配有發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。對(duì)于前者，待工作電源完全失壓后，則母線電壓幅值顯著變化，它會(huì)馬上降低至設(shè)定值。經(jīng)由一段時(shí)間，隨即完成供電切換。而對(duì)于后者，待工作電源暫停供電后，因具有較多電動(dòng)機(jī)負(fù)荷，則母線電壓幅值一般下降緩慢，因此，待工作電源真正失電后，通過(guò)一段時(shí)間便可完成切換。

首次同相切換主要包含存在大量旋轉(zhuǎn)負(fù)荷但不存在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和存在大量旋轉(zhuǎn)負(fù)荷、具備兩個(gè)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)這兩種情形，對(duì)于前者，它能夠在短時(shí)間成功完成電源投切，然而存在發(fā)電機(jī)系統(tǒng)因首次通向時(shí)間偏長(zhǎng)，這一方式可能不會(huì)達(dá)到切換標(biāo)準(zhǔn)。為此，一定要思量發(fā)電機(jī)容量，權(quán)衡運(yùn)行狀態(tài)，同時(shí)依照運(yùn)行狀態(tài)與負(fù)荷特性開(kāi)展防震計(jì)算工作，清楚首次同相是否符合電源切換標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合來(lái)說(shuō)，因供電切換運(yùn)行存在不同的影響因素，其中系統(tǒng)負(fù)荷特性所帶來(lái)的影響最為顯著，因此，一定要在全面思量后，確定最理想的切換方式。若系統(tǒng)形成的旋轉(zhuǎn)負(fù)荷不多，則可選擇殘余供電切換這種方式。相反，若系統(tǒng)形成較多旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，則可選擇首次同相這切換方式，若系統(tǒng)形成較多的旋轉(zhuǎn)負(fù)荷，且自備電廠保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，能夠選擇快速供電切換。

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TM72

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1004-7344（2016）32-0119-02

2016-10-21

李海峰（1973-），男，滿族，遼寧興城人，工程師，本科，主要研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化技術(shù)及管理。