快切裝置原理說明書

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1、快切裝置原理說明一快切的作用：火力發電廠廠用電系統一般都具有兩個電源：即廠用 工作電源和備用（啟動）電源，其典型接線如圖1所示。目前絕大多 數大型機組火力發電廠都采用單元接線，正常運行時機組廠用電由單元 機組供電，停機狀態由備用電源供電，機組在啟動和停機過程都必須帶 負荷進行廠用電切換。另外，當機組或廠用工作電源發生故障時，為了 保證廠用電不中斷及機組安全有序地停機，不擴大事故，必須盡快把廠 用電電源從工作電源切換到備用電源。二啟動快切的模式1正常手動切換功能 手動切換是指電廠正常工況時，手動切換工作電源與備用電源。這種方 式可由工作電源切換至備用電源，也可由備用電源切換至工作電源。它 主要用

2、于發電機起、停機時的廠用電切換。該功能由手動起動，在 控制臺或裝置面板上均可操作。手動切換可分為并聯切換及串聯切換。 1.1手動并聯切換（切換邏輯示意圖見附圖3）A并聯自動并聯自動指手動起動切換，如并聯切換條件滿足要求，裝置先合備用（工 作）開關，經一定延時后再自動跳開工作（備用）開關。如果在該段延 時內，剛合上的備用（工作）開關被跳開，則裝置不再自動跳開工作（備 用）開關。如果手動起動后并聯切換條件不滿足，裝置將立即閉鎖且發 閉鎖信號，等待復歸。b并聯半自動并聯半自動指手動起動切換，如并聯切換條件滿足要求，裝置先合備用 （工作）開關，而跳開工作（備用）開關的操作則由人工完成。如果在 規定的時

3、間內，操作人員仍未跳開工作（備用）開關，裝置將發告 警信號。如果手動起動后并聯切換條件不滿足，裝置將立即閉鎖且發閉 鎖信號，等待復歸。、/4注意：1：手動并聯切換只有在兩電源并聯條件滿足時才能實現，并聯條件可 在裝置中整定。2：兩電源并聯條件滿足是指：兩電源電壓幅值差小于整定值。兩電源頻率差小于整定值。兩電源電壓相角差小于整定值。工作、備用電源開關一個在合位、另一個在分位。目標電源電壓大于所設定的電壓值。母線PT正常。1.2手動串聯切換（切換邏輯示意圖見附圖4）手動串聯切換指手動起動切換，先發跳工作電源開關指令，不等開關輔 助接點返回，在切換條件滿足時，發合備用（工作）開關命令。如開關 合閘時

4、間小于開關跳閘時間，自動在發合閘命令前加所整定的延時以保 證開關先分后合。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時切換?？焖偾袚Q不成功時自 動轉入同期判別、殘壓及長延時切換。需要注意的一個問題，由于廠用工作變壓器和起動/備用變壓器引自不 同的母線和電壓等級，它們之間往往有不同數值的阻抗及阻抗角，當變 壓器帶上負荷時，兩電源之間的電壓將存在一定的相位差，此相位差通 常稱作“初始相角差”。初始相角的存在，使手動并聯切換時，兩臺變 壓器之間會產生環流，如環流過大，對變壓器是十分有害的。初始相角 在20。時，環流的幅值大約等于變壓器的額定電流。因此當初始相角差 超過20。時，慎用手動并聯方式（此時可采用

5、手動串聯切換方式）。2事故切換事故切換指由發變組、高壓廠變保護（或其它跳工作電源開關的保護） 接點起動，單向操作，只能由工作電源切向備用電源。事故切換有兩種 方式可供選擇。2.1事故串聯切換（切換邏輯示意圖見附圖5）由保護接點起動，先跳開工作電源開關，在確認工作電源開關已跳開且 切換條件滿足時，合上備用電源開關。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時切換?？焖偾袚Q不成功時自 動轉入同期判別、殘壓及長延時切換。2.2事故同時切換（切換邏輯示意圖見附圖6）由保護接點起動，先發跳工作電源開關指令，不等待工作開關輔助接點 變位，一旦切換條件滿足時，立即發合備用電源開關命令（或經整定的 短延時“同時切換

6、合備用延時”發合備用電源開關命令）?！巴瑫r切換合備用延時”定值可用來防止電源并列。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時切換?？焖偾袚Q不成功時自 動轉入同期判別、殘壓及長延時切換。3非正常工況切換非正常工況切換是指裝置檢測到不正常運行情況時自行起動，單向操 作，只能由工作電源切向備用電源。該切換有以下兩種情況。3.1母線低電壓當母線三線電壓均低于整定值且時間大于所整定延時定值時，裝置根據 選定方式進行串聯或同時切換。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時切換?？焖偾袚Q不成功時自 動轉入同期判別、殘壓及長延時切換。3.2工作電源開關偷跳因各種原因（包括人為誤操作）引起工作電源開關誤跳開，裝置可根

7、據 選定方式進行串聯或同時切換。切換條件：快速、同期判別、殘壓及長延時切換?？焖偾袚Q不成功時自 動轉入同期判別、殘壓及長延時切換。三低壓減載功能本裝置低壓減載只在裝置進行切換時才會起作用。切換過程中的短時斷 電將使廠用母線電壓和電動機轉速下降備用電源合上后電動機成組自 起動成功與否將主要取決于廠用母線電壓此時若切除某些不重要輔機 將有利于重要輔機的自起動本裝置可有二段低壓減載出口二段可分別 設定延時以備用電源合上為延時起始時四快速切換、同期判別切換、殘壓切換及長延時切換說明1母線殘壓特性對于大容量火力發電廠，尤其是300MW及以上的機組，廠用電高 壓電動機的容量大且數量較多，當廠用電源中斷時，

8、由于高壓電機及負 載的機械慣性，電動機將維持較長時間繼續旋轉，且將轉變為異步發電 機運行工況，因此廠用電母線在一段時間內會維持一定的殘壓并緩慢衰 減，頻率也會隨著轉速降低而緩慢下降。圖2為典型的廠用母線電壓衰 減曲線。從圖中可以看出，在廠用電源中斷瞬間，母線殘壓的衰減量還 不大，但殘壓與備用電源電壓的矢量角差已開始拉開，如果備用電源投 入的時機不當，將產生很大的沖擊電流，直接作用于電動機，這不但影 響了電機的使用壽命，甚至可能導致切換失敗造成廠用電中斷，其后果 是十分嚴重的。因此，廠用電切換必須根據系統的殘壓衰減特性，選擇 合適的切換時機。根據實際運行經驗得出，為保證廠用電的成功切換且 不產生

9、大的沖擊電流，備用電源斷路器最合適的合閘時刻是廠用母線殘 壓與備用電源電壓的相角差不超過30，即廠用電系統切換全過程在 100ms以內。圖2極坐標下的母線殘壓向量圖Vs備用電源電壓Vd廠用母線殘壓DU差拍電壓A-A與B-B為不同負荷情況下允許電源切換的邊界 2快速切換當母線電源中斷后，立刻同時發出斷路器的分、合閘指令，跳開工 作電源，同時合上備用電源。廠用電快速切換時，母線殘壓和備用電源 電壓之間的相位差拉開不超過30，系統實際無流時間僅為斷路器合、 分閘時間之差，一般不超過15ms?？焖偾袚Q可達到極短的切換時間，切 換全過程不超過100ms，完全滿足系統對沖擊電流的要求，安全性好。正常運行情

10、況下，由于快速切換裝置連續監視廠用母線電壓與備 用電源的電壓、頻率和相位，同時監視斷路器的控制回路，當接到啟動 命令時，若快切的邏輯條件滿足要求，立即執行快切功能，所以在實際 應用中，快速切換的成功率幾乎達到100%。圖3表示采用快速切換模式 進行切換的波形圖，從圖中可以看到，廠用電母線的實際無流時間為 12.5ms，且電氣設備實際所受的沖擊電流幾乎可忽略。圖3快速切換錄波圖3同期切換當母線殘壓和備用電源電壓相對旋轉一周又回到同期點，這時角差 為0，差壓也較小，若在這一時刻合上備用電源，電氣設備受到的沖擊 也較小，這種切換稱為同期切換。切換裝置根據采集的電壓可計算母線 殘壓向量相對于備用電源電

11、壓向量旋轉到第一個同期點的時間，并設定 備用電源合閘的導前時間。同期捕捉切換有兩種基本方法：一種基于恒定越前相角”原理，即根據正常廠用負荷下同期捕捉階段相角變化的速 度（取決于該時的頻差）和合閘回路的總時間，計算并整定出合閘提前 角，快速切換裝置實時跟蹤頻差和相差，當相差達到整定值，且頻差不 超過整定范圍時，即發合閘命令，當頻差超范圍時，放棄合閘，轉入殘 壓切換。這種方法合閘角精確度不高，且合閘角隨廠用負載變化而變化。 另一種基于“恒定越前時間”原理，即完全根據實時的頻差、相差，依據 一定的變化規律模型，計算出離相角差過零點的時間，當該時間接近合 閘回路總時間時，發出合閘命令。該方法能較精確地

12、實現過零點合閘， 且不受負荷變化影響。需要說明的是同期捕捉切換之同期與發電機同期并網之同期有很大不 同。同期捕捉切換時電動機相當于異步發電機其定子繞組磁場已由同步 磁場轉為異步磁場，而轉子不存在外加原動力和外加勵磁電流。因此， 備用電源合上時，若相角差不大即使存在一些頻差和壓差定子磁場也將 很快恢復同步，電動機也很快恢復正常異步運行。所以此處同期指在相 角差零點附近一定范圍內合閘合上。圖4為同期切換的錄波圖。從波形 圖我們看到，沖擊電流比快速切換增大了許多，但還是在系統可接受的 范圍內。Busbar Voltage號線電壓逐壓Currant hcomer 1工作電漏Current hcomer

13、 2備聞電誦mVmV同期切換錄波圖44殘壓切換當母線殘壓衰減到低于設定值時合上備用電源。一般來講，當母線殘壓 低于40%的額定電壓時進行切換，沖擊電流已降到可接受的范圍內，但 需要注意的是，不同的系統容量和備用變壓器容量都會影響沖擊電流 值。圖5為殘壓切換的錄波圖。從波形圖中可看到，差壓包絡線的周期 逐漸減小，反映了電動機減速的過程，殘壓切換引起的沖擊電流較大。5長延時切換發出切換指令后經過一定的延時后合上備用電源的切換方式，一般可設 定1.5s的等待時間。Busbar Vohage俱逑電壓LI Jiff.逐壓Current hcomer 1工作電源Current hcomer 2備用電源圖5

14、殘壓切換的錄波圖五裝置閉鎖及報警功能1保護閉鎖當某些判斷為母線故障的保護動作時（如工作分支限時速斷），為防止 備用電源誤投入故障母線，可由這些保護給出的接點閉鎖裝置。一旦該 接點閉合，裝置將自動閉鎖出口回路，發裝置閉鎖信號，面板閉 鎖、待復歸燈亮，并等待人工復歸。2控制臺閉鎖裝置當控制臺閉鎖裝置時，裝置將自動閉鎖出口回路，發裝置閉鎖信號，面 板閉鎖、待復歸燈亮，并等待人工復歸。3 PT斷線閉鎖當廠用母線PT斷線時，裝置將自動閉鎖低電壓切換功能，發PT斷線信 號，面板斷線、待復歸燈亮，并等待人工復歸。4目標電源低壓工作電源投入時，備用電源為目標電源；備用電源投入時，工作電源為 目標電源。當目標電

15、源電壓低于所整定值時，裝置將發目標電源低壓信號，面板低 壓燈亮。當目標電源電壓低于所整定值時，裝置將自動閉鎖出口回路，且發閉鎖 信號，直到電源電壓恢復正常5母線PT檢修壓板及PT位置接點閉鎖功能快切柜內設有母線PT檢修壓板，當該壓板斷開或母線PT的位置接點斷 開時，裝置將自動閉鎖低電壓切換功能，并發母線PT檢修信號。當檢 修壓板接通且母線PT位置接點6裝置故障裝置運行時，軟件將自動地對裝置的重要部件如CPU FLASH、 EEPROM、AD、裝置內部電源電壓、繼電器出口回路等進行動態自檢， 一旦有故障將立即報警。7開關位置異常裝置在正常運行時，將不停地對工作和備用開關的狀態進行監視，裝置 在正

16、常運行時，工作、備用開關應一個在合位，另一個在分位。如檢測 到開關位置異常（工作開關誤跳除外），裝置將閉鎖出口回路，發開關 8去耦合由于在同時切換過程中，發跳工作開關指令后，不等待其輔助接點斷開 后就發合備指令，如果工作開關跳不開，勢必將造成兩電源并列。此時 如去耦合功能投入，裝置將自動將剛合上的備用開關再跳開。9等待復歸在以下幾種情況下，需對裝置進行復歸操作，以備進行下一次操作。進行 了一次切換操作后；發出閉鎖信號后，且為不可自恢復；發生裝置故障情 況后（直流消失除外）。此時，裝置將不響應任何外部操作及起動信號， 只能手動復歸解除。如故障或閉鎖信號仍存在，需待故障或閉鎖消除后 才能復歸。10起動后加速保護一般情況下，裝設于備用分支的保護可以自動判斷是否投入后加速保 護。如果不能判斷，則需通過快切裝置發信來起動后加速保護。為此， 裝置提供一對空接點，一旦裝置切換，合備用開關的同時，閉合該 接點。在端子圖上，該接點名稱為“起動后加速保護”。