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(yáng)

摘 要： 石化企業(yè)對(duì)供電可靠性要求較高，備自投裝置動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)無(wú)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(duì)供電系統(tǒng)不間斷供電的需求，本文對(duì)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(huì)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(shí)甚至造成生產(chǎn)設(shè)備的報(bào)廢等嚴(yán)重后果，因此石化企業(yè)對(duì)供電可靠性要求較高。

目前，中國(guó)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(duì)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(chē)間裝置就已經(jīng)停車(chē)，而備自投裝置動(dòng)作時(shí)間比2秒更長(zhǎng)，因此備自投裝置根本不能滿足石化企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)性的需要。中國(guó)石化湖北化肥分公司110kV省化變通過(guò)引入電源快速切換裝置解決這一問(wèn)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(shí)現(xiàn)互為備投。站內(nèi)兩臺(tái)雙圈變壓器并列運(yùn)行，低壓6kV側(cè)接有大量電動(dòng)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(lái)滿足對(duì)供電系統(tǒng)不間斷供電的需求。在切換過(guò)程中，MFC5103A裝置提供了多種可靠的起動(dòng)方式，縮短了起動(dòng)時(shí)間，同時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤開(kāi)關(guān)兩側(cè)電源的電壓、頻率和相位，保證裝置起動(dòng)后快速安全的投入備用電源，不會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成大的沖擊。

2.1 啟動(dòng)方式

保護(hù)起動(dòng)是快切裝置最重要的起動(dòng)方式，可以在工作電源失電時(shí)瞬時(shí)起動(dòng)。

MFC5103A快切裝置中“保護(hù)起動(dòng)”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(dòng)作接點(diǎn)作為開(kāi)關(guān)輸入量引入，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，一旦檢測(cè)到電源側(cè)主保護(hù)動(dòng)作，裝置立即起動(dòng)切換，斷開(kāi)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(gè)保護(hù)動(dòng)作出口接點(diǎn)，即主保護(hù)、后備保護(hù)共用一個(gè)出口接點(diǎn)，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的主保護(hù)接點(diǎn)，無(wú)法區(qū)分主保護(hù)動(dòng)作與后備保護(hù)動(dòng)作，因此圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)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(shí)起動(dòng)的重要起動(dòng)方式。

快切裝置廠家對(duì)我們的分析進(jìn)行了認(rèn)可，設(shè)計(jì)院修改圖紙?jiān)黾恿吮Ｗo(hù)動(dòng)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(dòng)方式得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 切換方式

裝置在起動(dòng)后，會(huì)按照切換方式預(yù)定的順序操作工作電源開(kāi)關(guān)和備用電源開(kāi)關(guān)。MFC5103A 提供的切換方式包括：并聯(lián)、串聯(lián)和同時(shí)方式。

（1）并聯(lián)切換。手動(dòng)起動(dòng)后，若并聯(lián)條件滿足裝置先合上備用電源開(kāi)關(guān)，此時(shí)進(jìn)線 1、進(jìn)線 2 兩個(gè)電源短時(shí)并列，經(jīng)整定延時(shí)后裝置再跳開(kāi)工作電源開(kāi)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(gè)電源之間用手動(dòng)的方式來(lái)觸發(fā)。

（2）串聯(lián)切換。裝置啟動(dòng)后，先發(fā)跳工作電源開(kāi)關(guān)命令，確認(rèn)工作電源開(kāi)關(guān)跳開(kāi)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(dòng)切換。

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

手動(dòng)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(dòng)切換并聯(lián)方式以縮短母線斷電時(shí)間。故障切換可以選用同時(shí)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(shí)兩電源長(zhǎng)時(shí)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(dòng)后，會(huì)按照預(yù)定的切換方式跳工作電源開(kāi)關(guān)和合電源備用開(kāi)關(guān)，無(wú)論哪種切換方式都涉及到合備用電源開(kāi)關(guān)的操作。MFC5103A 提供的合閘實(shí)現(xiàn)方式包括：快速合閘、同期捕捉合閘、殘壓合閘、長(zhǎng)延時(shí)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(dòng)機(jī)安全，又不使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降太多。通過(guò)檢測(cè)母線和待并側(cè)電源壓差|du|、頻差|df|、相差|dq|值實(shí)現(xiàn)切換。當(dāng)快速合閘不成功時(shí)，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(shí)時(shí)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(wú)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(zhǎng)延時(shí)合閘時(shí)間過(guò)長(zhǎng)已經(jīng)失去了快速切換的意義，本快切裝置退出長(zhǎng)延時(shí)合閘功能。

3 結(jié)語(yǔ)

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(duì)切換功能涉及的起動(dòng)方式、切換方式、合閘方式在應(yīng)用中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了全面分析，特別是通過(guò)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(wèn)題，快切裝置最重要的保護(hù)起動(dòng)方式得以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)快切裝置保護(hù)起動(dòng)，串聯(lián)切換方式實(shí)現(xiàn)跳故障進(jìn)線開(kāi)關(guān)合備用電源開(kāi)關(guān)時(shí)，在200ms內(nèi)即可完成快速切換。

參考文獻(xiàn)：

[1]DL/T 584—2007，3～110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)算[S].[2]崔家佩，孟慶炎，陳永芳等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)裝置整定計(jì)算[M].北京：水利電力出版社，1993.

[3]裝置說(shuō)明書(shū)V2.03[R].南京：金智科技股份有限公司出版，2015.

[4]馬強(qiáng).電源快速切換裝置原理及應(yīng)用[J].化工管理，2013（20）：217.

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