電源快速切換裝置在石化企業(yè)110kV變電站的應(yīng)用

潘蘭蘭+周新啟+蔣蓉+許陽

摘 要： 石化企業(yè)對供電可靠性要求較高，備自投裝置動作時間過長無法滿足其要求。電源快速切換裝置能很好地滿足石化企業(yè)對供電系統(tǒng)不間斷供電的需求，本文對電源快速切換裝置在石化企業(yè)110kV變電站中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹。

關(guān)鍵詞：備自投；快速切換；主保護(hù)；后備保護(hù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.146

0 引言

石化企業(yè)工藝流程特殊，供電的中斷或異常往往會造成設(shè)備停運(yùn)或空轉(zhuǎn)、工藝流程中斷或廢品產(chǎn)生，有時甚至造成生產(chǎn)設(shè)備的報廢等嚴(yán)重后果，因此石化企業(yè)對供電可靠性要求較高。

目前，中國石化湖北化肥分公司110kV變電站解決供電可靠性的主要辦法是一次系統(tǒng)采用雙路供電，再輔以二次系統(tǒng)采用備自投裝置。對一般工業(yè)企業(yè)而言，備自投裝置可以滿足要求。而在供電連續(xù)性要求較高的石化企業(yè)，備自投的使用效果并不理想。2015年8月某石化企業(yè)變電站母線電壓下降僅僅2秒后恢復(fù)，生產(chǎn)車間裝置就已經(jīng)停車，而備自投裝置動作時間比2秒更長，因此備自投裝置根本不能滿足石化企業(yè)生產(chǎn)過程連續(xù)性的需要。中國石化湖北化肥分公司110kV省化變通過引入電源快速切換裝置解決這一問題。

1 110kV省化變電站原備投方式介紹

110kV省化變電站有枝省線和省醇線兩回110kV進(jìn)線電源，原采用北京德維特公司的DVP-653型備自投裝置實現(xiàn)互為備投。站內(nèi)兩臺雙圈變壓器并列運(yùn)行，低壓6kV側(cè)接有大量電動機(jī)負(fù)荷，并有發(fā)電機(jī)上網(wǎng)。

2 MFC5103A工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置的應(yīng)用

省化變電站選用了江蘇金智公司的MFC5103A工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置來滿足對供電系統(tǒng)不間斷供電的需求。在切換過程中，MFC5103A裝置提供了多種可靠的起動方式，縮短了起動時間，同時實時跟蹤開關(guān)兩側(cè)電源的電壓、頻率和相位，保證裝置起動后快速安全的投入備用電源，不會對電動機(jī)造成大的沖擊。

2.1 啟動方式

保護(hù)起動是快切裝置最重要的起動方式，可以在工作電源失電時瞬時起動。

MFC5103A快切裝置中“保護(hù)起動”要求將線路/線變組/主變等電源側(cè)設(shè)備的快速主保護(hù)動作接點(diǎn)作為開關(guān)輸入量引入，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時，一旦檢測到電源側(cè)主保護(hù)動作，裝置立即起動切換，斷開故障線路，投入備用電源。

而省化變枝省線和省醇線兩回110kV進(jìn)線電源均采用了南瑞繼保公司的PCS-943-G型光纖縱差保護(hù)裝置，只有一個保護(hù)動作出口接點(diǎn)，即主保護(hù)、后備保護(hù)共用一個出口接點(diǎn)，沒有專門的主保護(hù)接點(diǎn)，無法區(qū)分主保護(hù)動作與后備保護(hù)動作，因此圖紙設(shè)計時未將線路保護(hù)接點(diǎn)引入快切裝置，從而導(dǎo)致快切裝置缺少了可以瞬時起動的重要起動方式。

快切裝置廠家對我們的分析進(jìn)行了認(rèn)可，設(shè)計院修改圖紙增加了保護(hù)動作出口接點(diǎn)引入快切裝置的回路，快切裝置的保護(hù)起動方式得以實現(xiàn)。

2.2 切換方式

裝置在起動后，會按照切換方式預(yù)定的順序操作工作電源開關(guān)和備用電源開關(guān)。MFC5103A 提供的切換方式包括：并聯(lián)、串聯(lián)和同時方式。

（1）并聯(lián)切換。手動起動后，若并聯(lián)條件滿足裝置先合上備用電源開關(guān)，此時進(jìn)線 1、進(jìn)線 2 兩個電源短時并列，經(jīng)整定延時后裝置再跳開工作電源開關(guān)。并聯(lián)切換方式只能在正常情況下同頻系統(tǒng)的兩個電源之間用手動的方式來觸發(fā)。

（2）串聯(lián)切換。裝置啟動后，先發(fā)跳工作電源開關(guān)命令，確認(rèn)工作電源開關(guān)跳開后，再在滿足合閘條件的情況下使備用電源投入運(yùn)行。串聯(lián)切換多用于事故情況下自動切換。

（3） 同時切換。裝置啟動后，先發(fā)出跳工作電源的命令，經(jīng)過一定延時而不確認(rèn)工作電源開關(guān)跳開，便判斷是否滿足合閘條件，滿足時將發(fā)出合閘命令，使備用電源投入使用。

手動切換可以選用串聯(lián)和并列兩種方式，并列方式速度更快，本快切裝置選用手動切換并聯(lián)方式以縮短母線斷電時間。故障切換可以選用同時和串聯(lián)兩種方式，為了保障切換的穩(wěn)定性，避免工作電源拒跳時兩電源長時間并列，本快切裝置選用故障串聯(lián)切換方式。

2.3 合閘方式

裝置在起動后，會按照預(yù)定的切換方式跳工作電源開關(guān)和合電源備用開關(guān)，無論哪種切換方式都涉及到合備用電源開關(guān)的操作。MFC5103A 提供的合閘實現(xiàn)方式包括：快速合閘、同期捕捉合閘、殘壓合閘、長延時合閘。

快速合閘是速度最快最理想的一種合閘方式，既能保證電動機(jī)安全，又不使電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降太多。通過檢測母線和待并側(cè)電源壓差|du|、頻差|df|、相差|dq|值實現(xiàn)切換。當(dāng)快速合閘不成功時，同期捕捉合閘是一種最佳的后備切換方式。同期捕捉合閘的原理是實時跟蹤母線電壓和備用電壓的頻差和角差變化，以同相點(diǎn)作為合閘目標(biāo)點(diǎn)。

快速切換和同期捕捉是快切的主要合閘方式，必須投入，殘壓降至無壓定值合閘的殘壓切換作為一種后備切換方式定值整定也進(jìn)行了保留，長延時合閘時間過長已經(jīng)失去了快速切換的意義，本快切裝置退出長延時合閘功能。

3 結(jié)語

本文介紹了一種電源快速切換裝置在石化企業(yè)110kV變電站的應(yīng)用，對切換功能涉及的起動方式、切換方式、合閘方式在應(yīng)用中的注意事項進(jìn)行了全面分析，特別是通過分析線路后備保護(hù)的保護(hù)范圍解決了保護(hù)接點(diǎn)引入快切裝置的問題，快切裝置最重要的保護(hù)起動方式得以實現(xiàn)。當(dāng)快切裝置保護(hù)起動，串聯(lián)切換方式實現(xiàn)跳故障進(jìn)線開關(guān)合備用電源開關(guān)時，在200ms內(nèi)即可完成快速切換。

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作者簡介：潘蘭蘭（1980-），女，高級工程師，主要從事繼電保護(hù)整定工作。