快切装置范文

快切装置范文（精选6篇）

快切装置 第1篇

关键词：发电厂,厂用电,备用电源,快切装置,实际应用

1 厂用电接线方式

西山热电公司1#、2#、3#机组分别设置高压厂变, 1#、2#机组接入220 k V系统, 3#机组接入110 k V系统, 1#、2#、3#高压厂变采用SF10-25000/10.5, 10.5/6.3 k V, 25 MVA, △/△-0, 自然油循环风冷变压器, 3台高压厂变采用相互备用的暗备用接线方式。发电机出口10.5 k V侧设断路器, 厂用电由发电机端引出, 经高压厂用变压器降压为6 k V按机炉对应原则, 分为三段, 向6 k V厂用电设备和380 V厂用变压器馈电。厂用6k V I、Ⅱ、Ⅲ段互为备用, 6 k VⅡ段通过6102开关给6 k V I段备用, 6 k VⅢ段通过6203开关给6 k VⅡ段备用, 6 k V I段通过6301开关给6 k VⅢ段备用。3台高厂变均不允许由系统反送厂用电。0#启备变作为我厂的应急/启动电源, 通过35 k V电源接入我厂, 然后带上6 k V 0段, 作为3台机组公用段, 为厂用6 k V I、Ⅱ、Ⅲ段提供应急/启动电源。

2 问题的提出

厂用电系统常见的切换模式和启动方式, 并联切换:按“先合后断”的原则, 先合上备用电源, 两电源短时并列, 然后发跳闸指令, 跳开工作电源。但是, 如果在切换过程中, 机组或工作电源发生故障, 由于电源的并列, 将加剧故障, 扩大事故范围, 因此, 并联切换禁止使用于事故切换。串联切换:按“先断后合”的原则, 先跳工作电源, 确认工作开关跳开后, 再发合闸指令, 合上备用电源, 串联切换时间长, 一般都在150 ms以上, 因此切换对系统和设备造成的冲击较大。而且由于允许切换的条件之一是工作电源的成功分闸, 其辅助接点的可靠性很可能是导致切换失败的因素之一。由于我厂3台发电机的出线取的电压等级及系统都不一样, 合环电流过大, 不能并列运行, 所以在启、停机的正常厂用电切换中无法使用“先合后断”方式来进行厂用电的切换。同时6 k V厂用电各段的电压及角度差距都比较大, 如使用“先断后合”的方式进行切换, 传统的备自投装置不具备再启动, 停机过程中保证厂用电的不停电切换, 因为备自投装置大都采用工作电源的辅助接点直接 (或经低压继电器、延时继电器) 起动备用电源投入。这种方式未经同步检定, 厂用电动机易受冲击。合上备用电源时, 母线残压与备用电源电压之间的相角差已接近180°, 将会对电动机造成过大的冲击。若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源, 由于断电时间过长, 母线电压和电机的转速均下降过大, 备用电源合上后, 电动机组的自起动电流很大, 母线电压将可能难以恢复, 从而对电厂的锅炉、汽机系统的稳定性带来严重的危害。

3 快切装置介绍

微机型备用电源快速切换装置是专门为解决厂用电的安全运行而研制的。采用快切装置后, 可避免备用电源电压与母线残压在相角、频率相差过大时合闸而对电机造成冲击, 如失去快速切换的机会, 则装置自动转为同期判别或判残压及长延时的慢速切换, 同时在电压跌落过程中, 可按延时甩去部分非重要负荷, 以利于重要辅机的自起动, 提高厂用电切换的成功率。

快切装置的功能特点:快切装置一般包括快速切换、首次同期点切换 (也称同期捕捉切换) 、残压切换和延时切换4项功能。

快速切换是当母线电源中断后, 立刻同时发出断路器的分、合闸指令, 跳开工作电源, 同时合上备用电源。厂用电快速切换时, 母线残压和备用电源电压之间的相位差拉开不超过30°, 系统实际无流时间仅为断路器合、分闸时间之差, 一般不超过15 ms。快速切换可达到极短的切换时间, 切换全过程不超过100 ms, 完全满足系统对冲击电流的要求, 安全性好。正常运行情况下, 由于快速切换装置连续监视厂用母线电压与备用电源的电压、频率和相位, 同时监视断路器的控制回路, 当接到启动命令时, 若快切的逻辑条件满足要求, 立即执行快切功能, 所以在实际应用中, 快速切换的成功率几乎达到100%。

首次同期点切换是当母线残压和备用电源电压相对旋转一周又回到同期点, 这时角差为0, 差压也较小, 若在这一时刻合上备用电源, 电气设备受到的冲击也较小, 这种切换称为首次同期点切换。切换装置根据采集的电压可计算母线残压向量相对于备用电源电压向量旋转到第一个同期点的时间, 并设定备用电源合闸的导前时间。虽然冲击电流比快速切换增大了许多, 但还是在系统可接受的范围内。

残压切换是当母线残压衰减到低于设定值时合上备用电源。一般来讲, 当母线残压低于40%的额定电压时进行切换, 冲击电流已降到可接受的范围内, 但需要注意的是, 不同的系统容量和备用变压器容量都会影响冲击电流值。残压切换引起的冲击电流较大。

延时切换是在发出切换指令并经过一定的延时后合上备用电源的切换方式, 一般可设定1.5 s的等待时间。

需要注意的是残压切换和延时切换时的冲击电流都比较大, 所以使用时应根据本单位具体情况决定是否投用。

4 快切装置在西山热电公司的实际应用

综合以上分析, 最后西山热电公司采用了国电南自产的WBKQ-61B型快切装置作为厂用电切换装置。

该快切装置有两种启动方式:即手动启动和保护启动。

手动切换是指电厂正常工况时, 手动切换工作电源与备用电源。这种方式可由工作电源切换至备用电源, 也可由备用电源切换至工作电源。机组启停机过程的厂用电切换采用手动启动方式, 即由主控制室人为发出启动指令。手动切换可分为并联切换及串联切换。

结合我厂的厂用电运行的实际情况, 来自不同系统、不同电压等级, 电压差和角度偏差比较大。我厂选用了手动串联切换作为我厂启停机过程中的厂用电切换方式。

手动串联切换指手动起动切换, 先跳开工作 (备用) 电源开关, 待切换条件满足后, 再合上备用 (工作) 电源开关。

切换条件:

该切换有四种切换条件, 快速、同期判别、残压及长延时, 快速切换不成功时自动转入同期判别、残压及长延时切换。

事故情况下的切换采用保护启动方式, 由机组或厂用工作电源的主保护发送启动命令。在某些特殊条件下, 厂用电系统的切换也可由失压信号启动。该操作为单向操作, 只能由工作电源切向备用电源。事故切换只有串联切换一个模式, 由保护接点起动, 先跳开工作电源开关, 在确认工作电源开关已跳开且切换条件满足时, 合上备用电源开关。

5 实际应用中遇到的问题

采用该套装置后能完全满足我厂厂用电切换的需要, 保证了机组的稳定运行。但也曾经出现过一次问题, 在一次西山热电厂用电切换的过程中, 当时我厂机组全停, 准备启动1#炉1#机, 当时的厂用电运行方式为600开关合上带上6 k V 0段, 是我厂的应急/启动电源, 然后通过6200开关带6 k VⅡ段, 然后再过6102开关带至6 k V I段, 1#机启动运行正常后, 此时准备通过快切装置将6 k V I段的厂用电切换至611开关, 由1#机自带厂用电。但是在切换过程中, 由于1#机属于220 k V系统, 6 k V 0段带过来的电源来自35 k V系统, 电压及角度差大, 装置未能及时快切, 转入同期后也未成功, 最后转为长延时切换, 导致611开关合闸时间长, 1#机炉的电机转速下降过多, 冲击电流大, 1#机炉的电机停止运行。最后, 我厂询问厂家后决定退出了长延时功能。

6 结语

厂用电快切装置工作原理及应用分析 第2篇

厂用电快切装置是一种自动装置,它的主要作用是在正常工作或者是非正常工作状态下,自动实现工作和备用电源之间的切换。厂用电快切装置可分为三类 :正常切换、事故切换及非正常切换。

正常切换 :正常切换是指机组运行正常情况下进行的厂用电源切换。正常切换属于典型的同期操作,在切换过程中都有可能出现合环同期或者是差频同期,因此,厂用电快切装置应该具备自动识别同期性质的功能,对切换过程进行严格控制。串连切换及检同期并联切换等方式容易造成母线失电。

事故切换是单向的,是由于厂用工作电源出现问题而进行的切换。它是两个待并电源 :厂用电动机群失电后的反馈电压和备用电源的同期操作,厂用工作母线上电动机群反馈电压电压和频率不断下降甚至有可能出现突变情况,备用电源电压和频率均是正常值。因此,需要使用快速算法来捕捉切换备用电源的时机,在差、频差及相角差值都能确保备用电源快速安全切换时,切换至备用电源。

不正常切换是单向的,它是由母线非故障性低压而引发切换。

2 厂用电切换方式

目前大部分发电厂采用图1所示的单元接线。如图1所示,高厂变是工作变,发电机在并网运行时,它的高压厂用电6k V工作母线的供电通过6k V工作断路器2DL和高厂变实现 ;启备变是厂用备用变。当发电机因为故障或者是检修而时,合上低压断路3DL及启备变高压1DL,断开2DL。厂用电快切装置的功能就是保证厂用电的不间断,实现厂用电源6k V工作断路器2DL与启备变高低压1DL、2DL之间的控制,控制范围包括事故的单向切换控制及正常双向切换控制。

2.2 故障启动厂用电切换接线

当发变组出现系统问题或者是汽机和锅炉出现问题时,会出现问题机组被迫停运的情况,此时厂用电切换装置会进行事故切换。打闸MFT或者是发变组保护动作后,启动电气逆功率保护跳闸程序,发变组保护动作接点实现快切装置的“保护启动”,“保护启动”的接线方式如图2所示。图2中,发变组保护出口动作接点通过压板LP1、LP2、LP3回路来启动厂用电切换继电器ZJ,它们的动作接点接入快切装置开关量“保护启动”;但也可以取消发变组保护动作接点,直接接入快切装置开关量“保护启动”回路。

2.3 快切装置的“盲区”

由图1可知,如果发电机组在运行过程中,如果主变高压侧断路器DL出现误跳的情况,为了保证正常运行,需马上切换厂用电。此时,发变组不启动保护,无法实现厂用电切换,形成切换“盲区”,从而造成严重事故。

主变高压侧断路器误跳,不能实现厂用电切换的原因如下所述 :高压DL跳闸后,机组控制系统DCS开始对发电机组运行进行控制,断闸保护锅炉MFT、和汽轮机,关闭主汽门。由于DL跳闸,不能启动发电机逆功率保护装置,2DL也处于合闸状态,因此不能由2DL误跳或者是发电机逆功率保护实现厂用电装置快速切换。发电机灭磁开关在合位,由于主汽门关闭,出现发电机转速降低和电压下降的情况,因此,也不能实现厂用电装置快速切换。厂用电装置快速切换只能应用靠“厂用母线失压”这一方式来缓慢启动。

开关合闸速度决定着厂用母线失压启动定值的大小,当开关合闸速度处于60-100ms之间时,失压整定为40% Un左右。此时,母线电压值是励磁电压,不是电动机的合成反馈电压,其值会随着电动机转速而减小,相差和频差大。因此,失压启动不能实现厂用电装置的快速切换和同期切换,只能进行残压切换。即使残压切换成功,很多重要辅机也会出现因油压低等原因而停运的现象,出现安全问题,甚至引发严重事故。因此残压切换不能保证机组的安全运行。如果在DL跳闸采取手动切换厂用电方式,会因为不满足并联切换条件,造成装置闭锁,处于等待复归状态,严重影响机组的运行。某电厂曾发生过2次主变高压侧断路器DL跳闸,手动切换厂用电不成功,造成机组停机。

因此,在主变高压侧断路器DL跳闸后,必须及时以“保护启动”方式快速实现厂用电切换,才能确保机组的安全运行。并接主变高保护动作接点和开关常闭接点能够快速启动厂用电快切装置。即图1中的DL常闭接点通过LP4压板启动切换继电器ZJ。

3 厂用电快切装置实际应用中的故障实例分析

厂用电快切装置在实际应用中难免会出现一些问题,本文以某发电厂的厂用系统失电事件对其故障进行说明。某发电厂的l号、2号机组快切装置运行状况一直良好,但是也发生过故障不能实现厂用电的自动切换,具体以1号机组正常切换失败为例进行分析。该发电厂的厂用电系统一次接线图如图3所示。

1号机组正常切换失败具体过程如下所述 :根据计划l号机组滑停,6k V厂用段由1号高厂变带切换至1号启动变带,6k V厂用11段1BA切换成功,切换6k V厂用12段1BB时,因为未合上开关12BM06,开关1BB03手动断开 ;进行第二次切换,第二次切换厂用电时,仍不能合上开关12BM06,再次采取手动方式断开开关1BB03 ;最后先手动合上开关12BM06,再进行1BB段厂用段切换,切换成功。立即检查l号机组6k V厂用电快切装置二次回路,外观查看发现继电器3ZJ动作后,常开接点4-12及3-1l接触不到,所有中间继电器情况采用继电器进行校验,校验结果如表l所示。

由表1可知,ZJ3和ZJ4都出现常开接点接触电阻值无穷大的情况,ZJ3中的常开接 点为3-11和4-12,ZJ4中的常开接点为4-12,进行更换。推动1BB段1BB02工作开关至试验位置,12BM06开关和备用开关1BB03到工作位置,开始传动试验。开关12BM06、开关1BB03合闸,开关1BB02分闸,启动快切装置进行“正常切换”,开关12BM06、开关1BB03分闸,开关1BB02合闸,厂用电切换成功 ;再次启动快切装置的“正常切换”,开关12BM06、1BB03合闸,开关1BB02分闸,切换成功,故障维修成功,厂用电快切装置正常运行。快切装置部分原理图如图4所示。

4 结束语

对于现代的大型机组来说,厂用电切换装置的可靠性和快速性非常重要,一旦发生故障,厂用电切换装置可自动启动事故切换,可以降低故障的影响范围。此外,由于备用电源切换时间受到电动机启动电流倍数影响,断电时间越短,启动电流倍数越小,越易实现备用电源的快速切换。所以,要加强厂用电快切装置的管理和维护,提高其快速切换的成功率,确保机组安全运行。厂用电快切装置安全实现同期切换,能有效避免设备受到损坏。

摘要：厂用电快切装置是保证大型机组安全稳定运行的基础,因此本文对厂用电快切装置进行研究。分析了厂用电快切装置的工作原理、厂用电切换方式,最后分析了厂用电快切装置实际应用中的故障实例,期望提高快切装置稳定可靠性。

快切装置 第3篇

南京梅山能源公司新风机站是2009年新投产的一个项目,由2台AV90式风机组成,担负着向“梅钢”新高炉供风的任务。为保证低压400 V系统向风机提供可靠稳定的电源,开发应用东大金智MFC2000-3A型微机厂用电快切装置,通过它来实现低压电源的连续性和稳定性,保证“梅钢”生产的稳定运行。

1 快切装置工作原理

快切按切换速度分类可分为:快速切换、短延时切换、同期捕捉切换和残压切换4类,切换的速度越快,对备用电源的冲击越小。400 VⅠ、Ⅱ、Ⅲ段都可以通过转换开关选择备用电源,将厂用母线三相电压及进线电流互感器一相电流作为快切装置判断母线无压无流的条件,并将进线开关与母联位置作为备自投判断母联是否动作的前提。

在事故情况下,工作电源跳开后,由于400 VⅠ段上带有1#(2#)风机的凝泵、油泵等异步电动机,电动机将惰走,此时母线电压为这些电动机的合成反馈电压,即残压,残压的频率和幅值将逐渐衰减。工作电源失电后,装置对备用电源的电压和母线残压的相位进行比较,在两者相位相差最小的时候进行切换,这样不仅切换冲击电流很小,而且切换时间短,既能保证电动机安全,又不使电动机转速下降太多,并且母线电压易恢复,可大大提高整个400V系统的运行可靠性。

此外除了借助装置的事故追忆和切换过程功能对试验数据进行分析外,在每次装置动作后,都必须在快切屏上对装置进行复归,用以防止装置的重复动作。

2 快切装置在梅山能源公司的应用

2.1 备用电源的灵活应用

2.1.1 风机进线电源的分段布置

梅山能源公司新风机站低压400 V系统共分为3段,主要负责新高炉鼓风机辅机电源的可靠供电(系统主接线图见图1)。图1中,Ⅰ段与Ⅱ段的进线电源分别来自高炉10 kV系统,Ⅲ段的进线电源来自热力鼓风高配6 kV系统。原设计院一次系统图中,将1#(2#)风机辅机的两路进线电源都设计在400 V某一段上,这样运行方式不够灵活,而400ⅤⅠ(Ⅱ)段一旦失电,由于1#(2#)风机辅机没有备用电源,存在风机休风的安全隐患。利用扩建的机会,为每一段风机母线增加一路备用电源,这样,即使400 VⅠ(Ⅱ)段失电,通过另一段备用电源,也不会影响风机的正常运行,提高了运行方式的灵活性、可靠性。

2.1.2 母线备用电源的转换

由于400 VⅢ段目前无风机的辅机,因此400 VⅢ段作为400 VⅠ、Ⅱ段的备用电源。正常运行方式时,400 VⅠ、Ⅱ段之间都与400 VⅢ段互为备用,如当400 VⅢ段进行检修时,400 VⅠ段与400 VⅡ段之间就互为备用,这样提高了运行方式的灵活性。以400 VⅠ段为例,用转换开关通过对400VⅡ、Ⅲ段的母线电压、备用电源开关的辅助接点和出口的切换,实现用一套快切装置对两段备用电源之间的灵活投退。图2为400 VⅠ段快切装置的接线图。

2.2 快切动作的防误动及快速性

改造过程中，在400 V进线PT处取三相电压信号作为快切装置的闭锁信号，PT旦断线，装置闭锁切换，即可有效预防因PT断线引起的快切误动，当后备电压恢复时，不需人工复归可解除闭锁。当PT检修时，停用“后备失电闭锁切换”功能，虽然装置检测不到正常的后备电源电压，但通过残压切换和长延时切换，装置可以启动，因此可满足对任何检修的需要或运行方式的改变。

为保证系统的可靠性，增加快切后加速保护。改造过程中，将400V母线过流保护的出口接点接至快切装置，这样在启动任何切换时，装置将同时输出一个短时闭合的接点信号， 当母线发生短路故障时，本段的快切后加速保护启动，减少对备用电源的影响。

2.3 手动切换方式的选用

手动切换时，有同时和并联2种方式，同时为传统意义的冷翻，并联为传统意义的热翻。根据现场运行的需要，使用同时方式，当在两段母线电压相位和压差都满足条件时切换，而且合闸和分闸时间只相差几十毫秒,母线几乎不失电,保证了系统的稳定性。图3为备用电源与母线电压接线图。

3 应用快切装置后的效果

在常规备自投切换过程中，断电时间将近150m8，整个动作过程约为600 mS，冲击电流很大，因此直接影响系统电压。而采用快切装置后，整个动作过程约90 ms,系统几乎没有断电时间，只有轻微的电压波动现象，冲击电流很小，更主要的是没有对系统电压造成影响。

与常规切换方式相比，这种快切装置在切换过程中有很大的优势：停电时间短;切换过程中冲击电流小，减少了对运行设备的干扰。在经过约30次成功的静态试验后，成功完成3次动态试验，快切装置工作正常，效果良好。

4 结语

梅山能源公司通过开发应用MFC-2000-3型微机厂用电快切装置，不仅能够缩短400 V母线失电时间，而且为风机的安全运行提供了可靠稳定的电源，快切装置不但动作可靠，而且动作迅速，既减小了对设备的维护量，又体现出了安全、可靠的技术性能。

参考文献

[1]王正茂,等.电机学[M].西安:西安交通大学出版社,2000.

快切装置 第4篇

关键词：石化电网,备用电源,快切,厂用电

1 石化企业电网的供电现状

由于外部或内部电力系统的原因,石化企业;非正常停电、电压大幅波动或短时断电(俗称“晃电”)的情况屡见不鲜。为提高供电可靠性,一般采用6 kV工作段母线向用电设备供电,另设备用段做为工作段的备用。由于厂用电是否可靠直接关系着发电机组或其它生产设备的连续稳定运行,一般都设有备用电源自动投入装置,当检测到工作电源进线开关跳闸,工作段母线失压时,经过延时,自动将备用段至工作段开关投入,恢复供电。

备自投有如下弊端:时间过长使电动机低电压保护动作,生产中断;备自投成功后可能引起整组自起动,造成冲击电流;频差不可避免,造成冲击电流;不能确保合闸时电压同相位,电压差不可避免,电动机绕组将承受过电压。

2 快切装置的基本原理

目前国内外各种快切装置主要能实现如下3种切换方式:快速切换;同期捕捉切换;残压切换。

快速切换:在母线残压还没有下降之前,投上备用电压。为了避免母线电压与备用电源电压相位差过大时进行切换的危险,装置具有在切换过程中非同期闭锁的功能,当满足同期条件时,闭锁快速切换,转而进行同期捕捉。

同期捕捉:在母线电压还未大幅下跌之前,通过对母线相位变化的实时计算分析,并根据合闸所需时间,捕捉合闸时机,使得合闸完成时备用电源电压与母线电压的相位差接近零度,这样既减少了对厂用设备的冲击电流,又利于设备的自起动。

残压检定的慢速切换:作为快速切换和同期捕捉的后备切换,以提高切换的成功率。

3 快速合闸判据确立

母线残压向量变化轨迹如图1所示。

其中,VS为备用电源电压;VD为母线残压;△U为母线残压与备用电源之间的电压差。

从图1可以看出VS与VD的夹角大小,决定着合闸质量的大小,时间在0.2s以内,为快速切换过程,当0B旋转快到0 E位置时,进行同期捕捉,如不成功,则进行残压切换。

但上述3个合闸方式都要在图2中A′-A″右侧区域完成,即备用电源允许合闸的安全区域。试验证明,如能在A-B段内合上备用电源,则既能保证电动机安全,又不使电动机转速下降太多,这就是所谓的“快速切换”。

要做到这一点,要求断路器跳闸时间、综保发合闸指令、断路器合闸时间之和最大为0.2s,即200ms,现在某些厂家,如ABB将动作时间限定在150ms以内。

理想的状态为(见图3):1#进线故障跳闸,2#进线为1#进线的暗备用电源,已在合闸位置,1 Q F跳闸时间40ms,3QF合闸时间50ms,快切响应时间10ms。则固有分合闸过程为100ms。

假定B点残压频率衰减到49Hz,在固有的100ms内,压差夹角为36°。则要保证3QF在B点之前合上,快切应在27°之前起动。

相差φ为t的连续函数,其泰勒展开式如下:

L为高阶导数,可以忽略。

令t=t1+T,则有:

有(ω为角速度:360Δf):

得快速合闸判据:

由此计算出合闸命令发出的时间。

4 同期捕捉合闸判据

根据实时的频差和相差变化,捕捉反馈电压与备用电源电压第一次相位重合点实现合闸,这就是“同期捕捉切换”。

以相位差360°为合闸目标:

5 残压切换

当残压衰减到2 0%~4 0%额定电压后实现的切换通常称为“残压切换”。残压切换虽能保证电动机安全,但由于停电时间过长,电动机自起动成功与否、自起动时间等都将受到较大限制。

6 快切装置的起动方式

了解了快切装置的原理,装置的起动方式配备就显而易见了,大多数快切装置都开启了如下起动方式:

(1)功率方向起动:任一相功率反向;母线电压小于9 0%;经设定延时。

(2)保护起动:进线/变压器主保护动作,起动切换。

(3)开关变位起动:开关跳开;进线无流。

(4)无流起动:进线无流;频差大于设定值;经设定延时。

(5)低电压起动:母线失压;进线无流;经设定延时。

(6)手动起动:开入“手动起动”闭合,起动切换。

7 实际应用中的注意事项

由于厂用母线上电动机的特性有较大差异,合成的母线残压特性曲线与分类的电动机相角、残压曲线的差异也较大,因此安全区域的划定严格来说需根据各类电动机参数、特性、所带负荷等因素通过计算确定。快速切换能否实现,取决于开关条件,系统结线、运行方式和故障类型等。此外,保护动作时间和其它有关开关的动作时间及顺序也将影响频率、相角等的变化。

参考文献

[1]卓乐友,叶念国,翁乐阳,等.微机型自动准同步装置设计和应用[M].北京:中国电力出版社,2002

[2]王梅义.电网继电保护应用[M].北京:中国电力出版社,1999

快切装置 第5篇

中化泉州石化有限公司作为一家大型炼油化工企业, 建成有常减压蒸馏、渣油加氢、蜡油加氢裂化、连续重整、催化裂化、延迟焦化、聚丙烯等19套生产装置以及配套码头仓储设施。各生产装置间工艺流程连续性强, 多数装置存在高温高压易燃易爆环节, 一旦供电中断或异常会造成设备停运、工艺流程中断、设备损坏等, 严重情况可能引起爆炸、火灾、人身伤亡等重大事故, 将给企业造成巨大经济损失。

1 泉州石化电力系统现状

1.1 泉州石化电力系统基本概况

泉州石化有限公司电力系统由双回路220k V涂寨I、II线供电, 正常运行时两段母线并列运行;总变电所35k V配电装置为户内双母线接线方式, 正常运行时, 母联开关断开, 两段母线分列运行;35k V/10k V区域变电所、10k V单元变电所、400V配电装置均为单母线分段接线方式 (10k V系统图见图1) , 分段开关设置备用电源自动投入装置 (BZT) , 正常运行时进线开关1DL、2DL处于合闸状态, 分段开关3DL处于断开状态, 两段母线分列运行;在现有配置下, 某一工作电源因系统电压波动或故障失电, 通过备自投装置合上分段开关3DL为停电的母线供电。

1.2 现有分段开关备自投装置的缺陷

泉州石化电力系统目前使用的备自投装置 (BZT) 延续了电网变电站的备自投装置工作原理, 没有针对工业企业的需求和特点进行设计和开发。例如:在起动条件上, 采用失压起动, 没有考虑把有关的继电保护动作作为起动条件以缩短起动时间;在合备用电源条件上, 采用延时和无压判据, 没有采用母线电压、频率、相位实时跟踪技术来实现“快速切换”。

我司各区域变电所10k V、单元变电所10k V、400V备自投判断欠压的条件分别为60%相电压、60%相电压、120V (对比相电压220V) , 延时时间分别为1.5S、2S、2.5S。当电网出现异常或故障, 即使备自投可靠动作, 此时中压电动机已经被分批切除, 即使延时较长的高压电动机没被切除, 转速已经严重下降;对400V配电系统而言, 低电压将造成接触器脱扣、变频器停止, 电动机也将停转。总之, 在石化行业, 备自投并没有真正起到保障供电连续性的作用。

2 快切装置7VU683的功能介绍

西门子快切装置7VU683, 是基于新一代嵌入式软硬件平台而研制的新型自动切换装置, 主要优点是“快速切换”电源, 即母线无故障的情况下, 在工作电源跳开的同时快速合上备用电源。特别对于负载大部分为电动机的系统, 失压后电动机惰行, 但由于电动机能量反馈, 母线电压下降缓慢, 此时快切装置切换成功率高、时间短、冲击小, 电动机在电压恢复后快速恢复正常转速运行。

快切装置可以实现不同起动条件的切换, 包括正常起动、事故起动和异常起动 (低压起动、低频起动、逆功率起动、滑差起动和开关偷跳起动) 。每种起动条件可以选择不同的切换时序 (并联全自动切换、并联半自动切换、同时切换和串联切换) , 并根据实际需要分别选择不同切换模式 (快速模式、实时快速模式、同相捕捉模式、残压模式和长延时模式) 。

在快切装置中, 为了避免在母线故障的工况下进行备用电源的切换, 在装置中设置了闭锁元件, 即由表征母线或母线联络线有故障的母线保护或主变后备保护启动闭锁元件而闭锁快切装置。

快切装置还带有母联保护功能, 包括相过流保护、零序过流保护、相电流充电保护、零序电流充电保护。母线发生故障, 母联保护功能瞬时切除故障, 闭锁电源切换, 避免将故障范围扩大。

3 快切装置在中化泉州电力系统的应用和分析

3.1 泉州石化电力系统快切装置需求分析

中化泉州石化共有总变电站一座、区域变电所四座、35k V直配变电所一座, 10k V变电所16座, 考虑初期投资规模和电力系统改造难度、调试风险, 为了尽快弥补现有电力系统分段开关备自投装置的缺陷, 提高电力系统抵御电网故障时的快速反应能力, 决定第一批对区域变电所一、二、三、四和单元变电所八共9套10k V单母线分段系统增加快切装置改造。

3.2 快切装置的二次接线设计 (如图2, 图3)

3.3 快切装置主要功能配置

3.3.1 切换方式选择

我司10k V电力系统为单母线分段运行方式, 所以快切装置的切换方式选择:母线1→母线2和母线2→母线1两种切换方式。

3.3.2 切换时序和实现模式选择

切换时序选择并联全自动切换 (逻辑图见图4) 和串联切换 (逻辑图见图5) ;切换实现模式选择快速模式、实时快速模式、同相捕捉模式 (参数设置见表2) 。

并联全自动切换时序用于手动切换, 在快切屏上设置手动切换选择开关1SW, 根据工作需要对两种手动切换方向进行选择。手动起动方式, 多用于进线检修或故障后进线恢复时使用, 以从母线1→母线2切换方向为例进行说明, 如图四所示:并联全自动切换起动后, 若并联条件满足 (3DL开关两侧的频差、相差、压差分别小于设定值, 并联切换频差8851设定0.1HZ、并联切换相角差8853设定10.0度、并联切换压差8852设定2.0V) 装置先合上备用电源开关3DL, 此时进线1、进线2两个电源短时并列, 经整定延时 (并联跳闸延时8854设定100m S) 后装置再跳开工作电源开关1DL。

串联切换用于事故起动和异常起动, 以从母线1→母线2切换方向为例进行说明, 如图五所示:串联切换被起动后, 串联切换逻辑发出“跳工作电压开关”去跳开1DL开关, 在确认1DL跳开后, 再根据实时电力系统参数、依次与“快速切换模式条件”、“实时快速切换模式条件”、“同相捕捉模式条件”判断 (判断条件见表1) , 按照判断结果分别发出合备用电源开关3DL的内部逻辑。

3.3.3 异常起动和事故起动方式配置

异常起动方式:1#、2#回路的35k V线路差动保护继电器P521各增加1保护出口, 1#、2#主变差动保护继电器T87的差动保护、单相接地保护、主变非电量 (重瓦斯) 各增加1个出口, 分别作为异常启动的开入量接入1QD10和1QD11 (见图3) ;事故启动方式设置:选择低电压起动、低频起动和开关偷跳起动。

在快切装置判断出电力系统实时条件满足异常起动或事故起动后, 将触发内部串联切换逻辑 (见图5) 完成一系列判断后实现快速切换, 切换时间在100-200m S之间。此时, 10k V母线所带中压电动机低电压保护未动作, 电动机可以立即恢复正常转速运行;部分低压电动机由于交流接触器脱扣或变频器保护动作或电动机综合保护器保护动作而停机, 但可以采取措施快速恢复运行。

3.3.4 快切装置闭锁配置

1#、2#主变差动保护继电器T87的复压过流、零序保护、过负荷保护各增加1个出口选择项, 10k V III段进线柜综合保护继电器S80速断保护和过流保护各增加1个出口选择项, 共同作为快切保护装置的闭锁信号开入量接入1QD9 (见图3) 。

4结语

快切装置7VU683的母联保护功能和其它功能 (如:PT断线保护、母线电压相序保护、故障录波等) , 选择投入运行, 具体参数设置不再赘述。快切装置用于实现不同电源之间平稳、安全、快速切换, 具有快速、可靠、安全等优势。本文具体阐述中化泉州石化电力系统中快切装置的安装使用与功能配置, 以期对快切装置在其它工业企业电力系统的应用提供一些参考。

参考文献

[1]周金程.高压电源快切装置在企业电网中的应用研究[D].天津理工大学, 2013.

一起快切事故分析 第6篇

陈热8#,9#机组厂用负荷采用A,B两条分支供电,工作开关和备用开关分别装设在厂用6 kV开关室内,具体的一次系统布置见图1。

快切装置采用MFC2000-2微机厂用快切装置,8,9#机设备都布置在同一主控室内(电磁环境相同),由DCS系统控制手动切换,手动切换主要采用并联切换方式,事故切换采用的是串联切换方式。开关采用VB2型户内高压真空断路器,并已通过出厂检测。

1 事故过程重现

在调试初期,我们已经对8#、9#机组快切装置单体和开关单体以及分系统做过测试,并没有发现异常。并网后我们对快切装置的试验采用这样的步骤:

(1)首先将厂用负荷由备用分支通过DCS手动切换到工作分支,成功后进行下一步骤。

(2)模拟保护动作将厂用负荷由工作分支切换到备用分支,成功后进行下一步骤。

(3)再将厂用负荷由备用分支通过DCS手动切换到工作分支,保持此状态正常运行。

我们在按照上述步骤对8#机组A,B段和9#机组的A段进行试验时并未出现任何异常,具体录波图见图2。图中的IA 08表示的是备用分支电流,IB 8A表示的是工作分支的电流。

当进行9#机组B段试验时,第一步成功,进行第二步时问题出现。备用开关合入后突然跳开,但快切装置报告切换成功将装置闭锁,但实际情况是工作分支和备用分支开关均在分位,造成厂用负荷失电,保护动作,汽轮机打闸停机。具体录波图见图3。图3中IC 91B是工作分支电流,Is B09B(有粗线标注)是备用分支电流。

在图3中我们看到备用分支电流(粗线标注)确实已经出现,但只在很短暂的时间(录波图显示37 ms)内有存在,这就证明在事故过程中开关已经合入,然后又突然跳开。

发生问题后调试人员立刻对该套系统进行了重新试验包括对开关单体和快切装置单体,并对相关回路进行了检查,经过多次试验后,并无发现异常情况,因此试验人员决定再次进行快切装置试验,这一次三步快切试验都顺利完成。由于后面还有其他一些试验,并且要完成168试运,所以经过与相关人员协商后,将此问题待168结束后再进行深入细致分析。

2 事故原因分析查找

在168运行期间,调试人员对可能造成事故发生的原因进行了分析,提出了几点可能:

(1)有可能是快切装置跳闸出口在快切成功后误发跳闸令所导致。

(2)有可能是二次回路有干扰,造成断路器跳闸。

(3)有可能是开关本身存在问题。

针对以上可能,技术人员认为前两种的可能性比较大,最后一种的可能性相对较小。

在陈热8#、9#机组顺利结束168以后,调试人员立刻投入现场进行试验。按照预先的分析对可能的原因进行逐一检查。首先针对可能性一:由于8、9号机快切装置同在一个主控室中,电磁环境相同,所以可以基本排除电磁干扰对装置的影响。如果有信号发出就可以肯定是装置本身的问题。试验人员在试验时断开了装置同外部连接的所有二次线,并在跳闸,合闸出口分别接通灯观察命令的发出,模拟进行快切试验20多次后并没有发生跳闸令误发的情况,基本可以排除装置故障。针对可能性二首先对连接快切装置和断路器的二次回路进行了绝缘测试,未发现异常。而后经过和施工单位联系,确认和这些二次电缆同在一槽铺设的其他电缆没有存在可能对该线产生干扰的回路。也可以基本排除。针对可能性三,技术人员在就地用手合,手跳的方式进行试验多次,结果并未发现异常。

经过一天的努力,面对这种情况,技术人员有些束手无策,最后决定第二天直接模拟当天故障时的环境,并进行录波来判别问题的所在。试验人员直接在跳闸线圈两端监测电压,以便更直观检测跳闸线圈上的电信号,同时为了进一步排除开关跳闸是否由合闸瞬间跳闸回路中的冲击电流过大引起,又增加了冲击电流的录波点。在最初的两次试验中并未出现异常,故障发生在第三次,得到波形为如图4所示。

从图4中可以看出,在分闸线圈的两端测得的电压波形上只有一个2 ms的尖峰,不足以使跳闸线圈动作,而IA测得的冲击电流值为零,也不可能使跳闸线圈动作。并且我们又和正常情况的波形进行了比对(波形见图5),除开关辅助触点不同外,其他外部信号完全相同。所以通过这次录波的结果基本可以肯定是开关本身的原因造成了开关的误动。

为进一步确定开关问题,同时验证系统的稳定性,试验人员又更换了开关位置,将存在问题的开关换放到正常的8#机系统进行测试,最终还是得到相同的结果。录波图和以上所列的波形相同,这里不再重复。厂家人员全程跟踪试验过程,也对开关本身存在问题表示了认可。至此这一问题得到了圆满的解决。

3 结束语

通过分析和试验,最终确定了试验中问题的所在,排除了隐患。通过事故分析为我们提供了一套系统的解决类似问题的方法,在试验过程中我们发现了一个很奇怪的问题,应引起生产厂家及运行人员的高度重视,就是开关在无任何操作并放置一段时间以后就很容易发生上面的故障,但当开关操作过几次以后或者对开关进行过搬运后,故障基本就不再发生,可以说此类开关问题的隐蔽性相当大,在面对偶然一次误动时,都不要放松警惕,应积极寻找问题的所在,直到将问题解决,特别是对重点位置的重点设备,更应杜绝这一问题,切不可让小问题酿成大后果。

摘要：专业技术人员在对天津某电厂8#,9#两台300MW机组进行调试期间,发现了9#机厂用分支B段快切装置在进行事故切换试验时,备用开关出现无规律故障,严重影响了机组的正常运行,为了解决这一问题,专业技术人员通过理论分析和深入现场进行多点的录波试验相结合的方法,最终发现了问题为开关本身的机械问题,排除了隐患,确保了发电机组的安全稳定运行。

关键词：快切,断路器,误动

参考文献

[1]MFC2000-2微机厂用快切装置产品使用说明书[Z].