無擾動(dòng)同期快切技術(shù)在電網(wǎng)運(yùn)行中的應(yīng)用

馬宇馳

【摘 要】電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)來說是非常重要的，對(duì)于動(dòng)力負(fù)荷（電動(dòng)機(jī)）偏多的企業(yè)來說，原來的備用電源自動(dòng)投入裝置在使用和設(shè)計(jì)上已經(jīng)滿足不了其需求，且會(huì)影響企業(yè)的正常運(yùn)營。無擾動(dòng)同期快切裝置正是基于此而設(shè)計(jì)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(gè)實(shí)例闡述了其在電力電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無擾動(dòng)同期快切技術(shù)；電網(wǎng)運(yùn)行；應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】TM732 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）03-0333-01

一、無擾動(dòng)同期快切裝置在電網(wǎng)中的作用及介紹

1、無擾動(dòng)同期快切裝置在電網(wǎng)中的作用

在電力電網(wǎng)中，對(duì)供電的可靠性要求主要有兩個(gè)方面：一是要有兩個(gè)及兩個(gè)以上的供電電源；二是當(dāng)其中的一個(gè)電源發(fā)生故障切除電網(wǎng)時(shí)，要在不損害電網(wǎng)負(fù)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(fù)荷甚至全部負(fù)荷都不會(huì)被切除，繼續(xù)保持運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，電力電網(wǎng)的供電就不會(huì)受到絲毫的影響，企業(yè)的生產(chǎn)負(fù)荷和其他用戶的生產(chǎn)負(fù)荷都會(huì)按照工藝流程正常運(yùn)行，生產(chǎn)和用電都不受到影響。因此，實(shí)現(xiàn)所有的生產(chǎn)負(fù)荷在最短的時(shí)間內(nèi)重新運(yùn)行，是無擾動(dòng)同期快切技術(shù)要達(dá)到的最終目的。在 6 kV 及其以上的電網(wǎng)中采用無擾動(dòng)快切裝置，實(shí)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(dá)到了電網(wǎng)供電的安全、可靠、持續(xù)運(yùn)行的根本目的，真正實(shí)現(xiàn)了電力電網(wǎng)系統(tǒng)的無擾動(dòng)供電。

2 技術(shù)參數(shù)

2.1 功率消耗

對(duì)于交流電流回路，當(dāng)電流為 5 A 時(shí)，每相≤1 VA；對(duì)于交流電壓回路，當(dāng)電壓為 100 V 時(shí)，每相≤1 VA；對(duì)于直流電源回路，通常≤15 W。

2.2 過載能力

對(duì)于交流電流回路而言，可在 2 倍的額定電流時(shí)持續(xù)運(yùn)行；如果在 10 倍的額定電流時(shí)工作，其極限時(shí)間為 10 s。

2.3 測(cè)量準(zhǔn)確度

電壓和電流波動(dòng)均≤±1%；頻率≤±0.01 Hz；相位角≤0.2°。

3 無擾動(dòng)同期快切技術(shù)的要求

3.1 基本切換

無擾動(dòng)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(jìn)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(shí)，進(jìn)線1、2及其對(duì)應(yīng)的發(fā)電機(jī)各自向相應(yīng)的母線供電，母聯(lián)處于斷開狀態(tài)。進(jìn)線 1、2 及相應(yīng)的發(fā)電機(jī)互為明備用，橋聯(lián)或母聯(lián)處于斷開狀態(tài)。當(dāng)任意一個(gè)工作進(jìn)線發(fā)生故障（發(fā)電機(jī)運(yùn)行正常）時(shí)，此裝置都可采用最優(yōu)的快切方式，先是跳開故障進(jìn)線的主開關(guān)，同時(shí)快速同期無擾動(dòng)地投入到橋聯(lián)或母聯(lián)的開關(guān)，把發(fā)電機(jī)及故障側(cè)的負(fù)載一起并入另外一側(cè)進(jìn)線的系統(tǒng)，以保證對(duì)區(qū)內(nèi)系統(tǒng)的穩(wěn)定供電，當(dāng)工作進(jìn)線的故障解除時(shí)，可用手動(dòng)切換重新恢復(fù)到開始的運(yùn)行方式。

3.2 快切功能

3.2.1 監(jiān)測(cè)顯示功能

此裝置具有以下監(jiān)測(cè)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(shí)時(shí)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(fēng)格的中文菜單，可以顯示電流、電壓、頻率、相位等模擬量的測(cè)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(shí)切換方式進(jìn)行同期快速切換。系統(tǒng)故障解除后，手動(dòng)恢復(fù)到切換前的供電方式。（2）區(qū)內(nèi)故障切換。當(dāng)區(qū)內(nèi)故障造成進(jìn)線 1 或進(jìn)線 2 跳閘時(shí)，裝置判斷是瞬時(shí)故障還是永久故障。若是瞬時(shí)故障，裝置起動(dòng)同期快切；若是永久故障，裝置則閉鎖。

3.2.3 自動(dòng)故障的判別閉鎖功能

自動(dòng)故障的判別閉鎖功能就是無擾動(dòng)快切裝置利用檢測(cè)進(jìn)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(fù)荷）。若是發(fā)生了區(qū)內(nèi)故障，則裝置會(huì)閉鎖切換，避免將備用電源切入到故障點(diǎn)。

二、無擾動(dòng)同期快切工作原理

現(xiàn)以無擾動(dòng)快切裝置在雙饋線方式中的運(yùn)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(tái)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(shí)合閘，應(yīng)讓雙饋線解列運(yùn)行，此時(shí)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(fù)荷通常分配在2段母線上，在正常工作時(shí)，母聯(lián)斷路器應(yīng)處于分閘的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)的主饋線側(cè)發(fā)生意外故障時(shí)，主饋線的開關(guān)會(huì)跳閘，因?yàn)闆]有勵(lì)磁和原動(dòng)力，所以頻率和殘壓的幅值將隨時(shí)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。基于此，可得出無擾動(dòng)裝置的切換方式。

三、無擾動(dòng)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(hù)跳閘。當(dāng)電機(jī)的電壓減至 70%時(shí)，由于電機(jī)設(shè)置了低電壓的延時(shí)保護(hù)，所以在0.5 s后改為電機(jī)跳閘。這時(shí)若利用以往的備自投保護(hù)裝置來進(jìn)行自投，由于母線的失壓延時(shí)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(shí)保護(hù)也會(huì)發(fā)生動(dòng)作，不符合不間斷供電的要求。投入無擾動(dòng)快切裝置后，該裝置利用設(shè)定的保護(hù)時(shí)間和計(jì)算作出相應(yīng)的動(dòng)作選擇，如果喪失快切的時(shí)機(jī)，裝置就會(huì)自動(dòng)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(jìn)行供電。當(dāng)饋線一的故障解除時(shí)，啟動(dòng)快速切換就可以用人工方式把負(fù)荷再次切換到饋線一上，從而恢復(fù)到正常的供電狀態(tài)。由于無擾動(dòng)快切裝置是按完全對(duì)稱的方式設(shè)計(jì)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(dòng)快切裝置。除這種供電方式之外，無擾動(dòng)快切裝置也可以利用各種不同的供電方式來進(jìn)行快切裝置的快速切換，以保證企業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。

四、結(jié)束語

綜上所述，無擾動(dòng)同期快切技術(shù)很好地解決了傳統(tǒng)備用電源自動(dòng)投入的缺陷，保證了供配電系統(tǒng)的正常運(yùn)行和用戶的需求。但是這種無擾動(dòng)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(chǎng)實(shí)踐中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，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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