WBKQ—01B型快速切換裝置切換方式及其應用

呂天濤

摘 要：文章簡要介紹了WBKQ-01B型快速切換裝置的切換方式以及應用，闡述該裝置的功能，分析其原理，以實際案例中的數據，分析計算了整個切換過程。

關鍵詞：微機；備用電源；切換裝置；發電廠

在許多大型工業企業中，企業的順利發展與供電的可靠性和連續性是分不開的，通常情況下，主要的用電設備便是電動機，供電系統中都會存在兩個相對獨立的供電電源，兩路電源之間，若一個電源出現故障，則可以使用另外一個作為備用電源使用[1]，在此過程中便需要滿足將負荷安全、快速地向另一路電源切換，來維護運行的可靠性。本文主要分析如何對兩路電源切換，針對WBKQ-01B快速切換裝置進行了探討。

1、WBKQ-01B型快速切換裝置的功能

一般的運行過程中，能夠完成工作電源與備用電源之間的雙向切換；在工作電源開關偷跳，或者事故，或者母線低電壓的情況下，可實現工作電源向備用電源的轉換；能夠實現四種切換條件，即同期判別切換、長延時切換、殘壓切換以及快速切換；母線PT小車肩袖閉鎖母線低電壓切換功能；三種切換方式：并聯、串連、同時，且可自由選擇；具有閉鎖功能，并且可自由選擇；可完成事故打印錄波功能，同時還可追憶、并完善；實現PT斷線報警。

2、WBKQ-01B型快速切換裝置的切換方式以及原理分析

WBKQ-01B型的切換方式可分為三大類，以下分別對切換原理進行詳細分析

2.1正常手動切換及原理

這種切換方式在發電機起、停機時的廠用電切換中出現較為頻繁。即正常的發電情況下，切換備用電源、工作電源，且形式為手動。

（1）手動并聯切換

并聯自動：該并聯切換必須滿足以下條件：兩電源電壓差、頻差、相角差與整定值相比均較小；備用電源、工作電源開關分別在分位、合位；設定的電壓值要低于目標電源電壓；母線PT正常運行。通常，裝備開關在最開始是閉合的，遇到延時之后便會出現自動跳開的形式。需要注意的是，如果備用開關剛剛合上，則裝置不會自動跳開。

并聯半自動：若一定時間以內，未實現人工跳開工作，那么裝置便會發出告警信號。若手動啟動之后并不能滿足以上條件，那么該裝置便會立即閉鎖，同時送出閉鎖信號，等待復歸。

（2）手動串連切換

首先，發跳工作電源的開關，進行切換，切換的方式依然是以上提到的四種，之后會合上備用電源開關。

2.2事故切換及原理

該切換方式僅僅是工作電源切換到備用電源，即是一種單向操作。主要分為事故串連切換和事故同時切換合備用（工作）開關命令兩種形式[4]。

2.3非正常工況切換及原理

與事故切換方式相同，也只能是單向操作。

（1）母線低電壓

與整定值相比，如果母線三線電壓明顯較低，但是在使用的時間上卻較多。在這種情況下的裝置便會遵循設定的內容，進行相關的串連，或者是切換。切換的方式依然是同期判別方式、快速切換方式以及殘壓切換方式、長延時切換方式。。若無法實現快速切換，則會自動傳入。

其中，快速切換與首次同期捕捉切換速度均較快，過程相對較短；同期判別切換，在WBKQ-01B廠用電源快速切換裝置內，通過自動頻率跟蹤技術來對母線電壓進行采樣，使用軟件來測量各個電源電壓的頻率和相位以及相位差[5]，可保證計算的科學性。在進行同期判別時，裝置能夠將相角差的速度和加速度計算出來，并依照最初的設定目標，來計算出合閘提前量能夠將合閘提前量詳細地計算出來，通過該方式可達到減少廠用旋轉負載對設備產生的損害的目的；對于殘壓切換，則是降低母線電壓，使其達到額定電壓的20%～40%時的切換，可用于以上兩種切換的后備，保證廠用電切換的可靠性；長延時切換，是指一些特定狀況下，母線上的殘壓不易衰減。因此，長延時切換功能能夠作為其他三種切換的后備，進一步提升了切換的成功率[6]。

（2）工作電源開關偷跳

由于多種因素導致的工作電源開關誤跳開，裝置能夠也可實現串連、同時切換，也需要滿足以上條件。

2.4備用電源的投入時機

在投入備用電源時，要注意投入的整個過程。正常運行過程中，發電機端經高廠變提供廠用工作電源，而高備則提供備用電源。若工作電源側出現故障，則工作電源開關便會跳開，而廠用母線此時處于失電的狀態。基于慣性和磁場能量的影響，在短時間內電動機依然會保持旋轉，同時將磁場的能量變為電能。但電動機的不同，其容量和參數也存在差異，電動機之間則會出現動能和電磁能的交換，在這種情況下，有少部分異步電動機實際上處于異步發電機運行狀態。因此，廠用母線的電壓實際上是多個異步發電機發出的反饋電壓的合成，也就是母線殘壓。在這種情況下，并沒有原動力以及勵磁，隨著時間的推移，殘壓的頻率以及幅值會逐漸降低，與電源電壓之間的相位差也會變大。在進行快速切換的過程中，備用電源的電壓和殘壓間的相位差減小，降低了對電機的沖擊，切換使用的時間也相對較短，此外還降低了電機轉速下降的幅度，便于系統的穩定。

3、WBKQ-01B型快速切換裝置的應用案例分析

在某次電源故障導致的自動切換中，WBKQ-01B快速切換方式觸發并且成功實現切換；在整個切換過程中，該裝置自動錄波，同時采集了相關數據。最初的設計是，在75%低電壓，并且有40ms的延時后便會啟動該裝置，啟動過程中的相角差在-7°左右，頻差在-0.02Hz左右。在裝置啟動后，到出口命令繼電器動作（同時切換類型，同時發分合閘命令）的時間在5ms左右，采用T1表示；裝置啟動之后，到工作電源斷路器分閘的時間在55ms左右，采用T2表示；整個切換所使用的時間在67.4ms左右，采用T3表示。在合閘的時間點，母線殘壓出現降低，降低至41.1V，降低幅度71.2%，相角差-12.7°左右，且頻差-0.78Hz左右。在此母線上，具有同步電動機，且容量較大，因此，其頻率、電壓等一些參量都出現了較小的波動，整個切換過程中，依照最初的設定，裝置的自動減載功能將部分負荷自動切除。便能夠通過計算得到斷路器分閘所使用的時間，即55ms-5ms=50ms，采用T4表示，則合閘的時間計算可得67.4ms-5ms=62.4ms，采用T5表示，可得到該斷路器的固有分閘時間相較于固有合閘時間明顯較短。通過計算能夠獲得合閘瞬間的電壓向量，即ER=0.3344PU<1.33PU（1PU=57.7V/50Hz）。與安全切換條件相符。

4、結語

綜上所述，WBKQ-01B快速切換裝置的切換方式較多，具有多種備用切換方式，可以滿足生產中對快速切換的需求，從而保障企業的連續性生產，同時在整個切換過程中不會對設備產生任何損壞，對企業的經濟、安全生產提供了很大的可行性，增強了供電的可靠性，是提高企業合理經濟效益的重要手段。

參考文獻：

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[2]楊紅娟， 張君， 高宏章，等. 大型鋁擠壓機擠壓桿快速更換裝置的研究和應用[J]. 重型機械， 2016（5）：17-21.

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[4]張斌， 趙東. 快速切換裝置在盤電公司廠用電系統的應用研究[J]. 中國科技縱橫， 2015（9）：170-172.

[5]潘蘭蘭， 周新啟， 蔣蓉，等. 電源快速切換裝置在石化企業110kV變電站的應用[J]. 山東工業技術， 2017（5）：167-167.

[6]熊萬洪. MFC2000-6型微機廠用電快速切換裝置的標準化研究[J]. 中國標準化， 2017（20）.