快切裝置7VU683在中化泉州石化電力系統中的應用和分析

許明延

摘 要：本文分析了中化泉州石化電力系統基本概況，現有分段開關備自投裝置的缺陷，快切裝置7VU683的特點和功能；泉州石化電力系統快切裝置需求分析，二次接線設計和功能配置。

關鍵詞：電力系統；快切裝置；需求分析；接線設計；功能配置

中圖分類號： TM6 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2016）19-177-3

0 引言

中化泉州石化有限公司作為一家大型煉油化工企業，建成有常減壓蒸餾、渣油加氫、蠟油加氫裂化、連續重整、催化裂化、延遲焦化、聚丙烯等19套生產裝置以及配套碼頭倉儲設施。各生產裝置間工藝流程連續性強，多數裝置存在高溫高壓易燃易爆環節，一旦供電中斷或異常會造成設備停運、工藝流程中斷、設備損壞等，嚴重情況可能引起爆炸、火災、人身傷亡等重大事故，將給企業造成巨大經濟損失。

1 泉州石化電力系統現狀

1.1 泉州石化電力系統基本概況

泉州石化有限公司電力系統由雙回路220kV涂寨I、II線供電，正常運行時兩段母線并列運行；總變電所35kV配電裝置為戶內雙母線接線方式，正常運行時，母聯開關斷開，兩段母線分列運行；35kV/10kV區域變電所、10kV單元變電所、400V配電裝置均為單母線分段接線方式（10kV系統圖見圖1），分段開關設置備用電源自動投入裝置（BZT），正常運行時進線開關1DL、2DL處于合閘狀態，分段開關3DL處于斷開狀態，兩段母線分列運行；在現有配置下，某一工作電源因系統電壓波動或故障失電，通過備自投裝置合上分段開關3DL為停電的母線供電。

1.2 現有分段開關備自投裝置的缺陷

泉州石化電力系統目前使用的備自投裝置（BZT）延續了電網變電站的備自投裝置工作原理，沒有針對工業企業的需求和特點進行設計和開發。例如：在起動條件上，采用失壓起動，沒有考慮把有關的繼電保護動作作為起動條件以縮短起動時間；在合備用電源條件上，采用延時和無壓判據，沒有采用母線電壓、頻率、相位實時跟蹤技術來實現“快速切換”。

我司各區域變電所10kV、單元變電所10kV、400V備自投判斷欠壓的條件分別為60%相電壓、60%相電壓、120V（對比相電壓220V），延時時間分別為1.5S、2S、2.5S。當電網出現異常或故障，即使備自投可靠動作，此時中壓電動機已經被分批切除，即使延時較長的高壓電動機沒被切除，轉速已經嚴重下降；對400V 配電系統而言，低電壓將造成接觸器脫扣、變頻器停止，電動機也將停轉。總之，在石化行業，備自投并沒有真正起到保障供電連續性的作用。

2 快切裝置7VU683的功能介紹

西門子快切裝置7VU683，是基于新一代嵌入式軟硬件平臺而研制的新型自動切換裝置，主要優點是“快速切換”電源，即母線無故障的情況下，在工作電源跳開的同時快速合上備用電源。特別對于負載大部分為電動機的系統，失壓后電動機惰行，但由于電動機能量反饋，母線電壓下降緩慢，此時快切裝置切換成功率高、時間短、沖擊小，電動機在電壓恢復后快速恢復正常轉速運行。

快切裝置可以實現不同起動條件的切換，包括正常起動、事故起動和異常起動（ 低壓起動、低頻起動、逆功率起動、滑差起動和開關偷跳起動）。每種起動條件可以選擇不同的切換時序（ 并聯全自動切換、并聯半自動切換、同時切換和串聯切換），并根據實際需要分別選擇不同切換模式（ 快速模式、實時快速模式、同相捕捉模式、殘壓模式和長延時模式）。

在快切裝置中，為了避免在母線故障的工況下進行備用電源的切換，在裝置中設置了閉鎖元件，即由表征母線或母線聯絡線有故障的母線保護或主變后備保護啟動閉鎖元件而閉鎖快切裝置。

快切裝置還帶有母聯保護功能，包括相過流保護、零序過流保護、相電流充電保護、零序電流充電保護。母線發生故障，母聯保護功能瞬時切除故障，閉鎖電源切換，避免將故障范圍擴大。

3 快切裝置在中化泉州電力系統的應用和分析

3.1 泉州石化電力系統快切裝置需求分析

中化泉州石化共有總變電站一座、區域變電所四座、35kV直配變電所一座，10kV變電所16座，考慮初期投資規模和電力系統改造難度、調試風險，為了盡快彌補現有電力系統分段開關備自投裝置的缺陷，提高電力系統抵御電網故障時的快速反應能力，決定第一批對區域變電所一、二、三、四和單元變電所八共9套10kV單母線分段系統增加快切裝置改造。

3.2 快切裝置的二次接線設計（如圖2，圖3）

3.3 快切裝置主要功能配置

3.3.1 切換方式選擇

我司10kV電力系統為單母線分段運行方式，所以快切裝置的切換方式選擇：母線1→母線2和母線2→母線1兩種切換方式。

3.3.2 切換時序和實現模式選擇

切換時序選擇并聯全自動切換（邏輯圖見圖4）和串聯切換（邏輯圖見圖5）；切換實現模式選擇快速模式、實時快速模式、同相捕捉模式（參數設置見表2）。

并聯全自動切換時序用于手動切換，在快切屏上設置手動切換選擇開關1SW，根據工作需要對兩種手動切換方向進行選擇。手動起動方式，多用于進線檢修或故障后進線恢復時使用，以從母線1→母線2切換方向為例進行說明，如圖四所示：并聯全自動切換起動后，若并聯條件滿足（3DL開關兩側的頻差、相差、壓差分別小于設定值，并聯切換頻差8851設定0.1HZ、并聯切換相角差8853設定10.0度、并聯切換壓差8852設定2.0V）裝置先合上備用電源開關3DL，此時進線1、進線2 兩個電源短時并列，經整定延時（并聯跳閘延時8854設定100mS）后裝置再跳開工作電源開關1DL。

串聯切換用于事故起動和異常起動，以從母線1→母線2切換方向為例進行說明，如圖五所示：串聯切換被起動后，串聯切換邏輯發出“跳工作電壓開關”去跳開1DL開關，在確認1DL 跳開后，再根據實時電力系統參數、依次與“快速切換模式條件”、“實時快速切換模式條件”、“同相捕捉模式條件”判斷（判斷條件見表1），按照判斷結果分別發出合備用電源開關3DL的內部邏輯。

3.3.3 異常起動和事故起動方式配置

異常起動方式：1#、2#回路的35kV線路差動保護繼電器P521各增加1保護出口，1#、2#主變差動保護繼電器T87的差動保護、單相接地保護、主變非電量（重瓦斯）各增加1個出口，分別作為異常啟動的開入量接入1QD10和1QD11（見圖3）；事故啟動方式設置：選擇低電壓起動、低頻起動和開關偷跳起動。

在快切裝置判斷出電力系統實時條件滿足異常起動或事故起動后，將觸發內部串聯切換邏輯（見圖5）完成一系列判斷后實現快速切換，切換時間在100-200mS之間。此時，10kV母線所帶中壓電動機低電壓保護未動作，電動機可以立即恢復正常轉速運行；部分低壓電動機由于交流接觸器脫扣或變頻器保護動作或電動機綜合保護器保護動作而停機，但可以采取措施快速恢復運行。

3.3.4 快切裝置閉鎖配置

1#、2#主變差動保護繼電器T87的復壓過流、零序保護、過負荷保護各增加1個出口選擇項，10kV I＼II段進線柜綜合保護繼電器S80速斷保護和過流保護各增加1個出口選擇項，共同作為快切保護裝置的閉鎖信號開入量接入1QD9（見圖3）。

4 結語

快切裝置7VU683 的母聯保護功能和其它功能（如：PT斷線保護、母線電壓相序保護、故障錄波等），選擇投入運行，具體參數設置不再贅述。快切裝置用于實現不同電源之間平穩、安全、快速切換，具有快速、可靠、安全等優勢。本文具體闡述中化泉州石化電力系統中快切裝置的安裝使用與功能配置，以期對快切裝置在其它工業企業電力系統的應用提供一些參考。

參 考 文 獻

[1] 周金程.高壓電源快切裝置在企業電網中的應用研究[D].天津理工大學，2013.

[2] 西門子多功能電機母線快速切換裝置7VU683 V4.70用戶手冊.