“备自投装置”、“厂用电快切装置”比较分析

摘要： 厂用电切换装置作为电厂厂用电系统的一个重要装置，它的性能好坏对电厂来说尤为重要，本文结合山西阳煤集团发供电分公司第三热电厂实际情况，就微机备自投装置、微机厂用电快切装置进行了全面比较和深入分析。

Abstract： Auxiliary power switching device as an important unit of the power plant auxiliary power system， it is particularly important for the power plant. Combined with No.3 Thermal Power Plant of Yangquan Coal Industry Group Power Generating and Supplying Company， the paper makes an in-depth comparative analysis on microcomputer automatic bus transfer equipment and microprocessor service power fast cutting device.

关键词： 快切装置；BZT装置；厂用电切换；工作电源；备用电源

Key words： fast cutting device；BZT devices；auxiliary power switch；working power supply；standby power supply

中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）20-0049-02

0 引言

厂用电系统作为发电厂的重要组成部分，它的安全可靠性对整个机组乃至整个电厂运行的安全可靠性有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节。

厂用电切换不及时或切换较慢，将可能导致设备运行中断或对设备造成冲击。发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠，其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少备用变过流或重要辅机跳闸而造成锅炉汽机停运的事故。

国内诸多电厂的老式机组，厂用电切换系统采用常规的继电保护，即采用工作开关辅助接点经低压继电器、延时继电器起动备用电源投入。此切换装置动作时厂用电虽不失电，但合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间的相角差较大，可能接近180°，将对电动机造成很大的合闸电流冲击。由于电动机成组自起动电流很大，使母线电压降低，可能使母线电压难以恢复正常，从而导致自起动困难，甚至被迫停机停炉。

随着电气综合自动化在电厂电气系统的应用，厂用电源采用微机厂用电切换装置解决了厂用电的安全运行问题。微机型厂用电切换装置，在硬件上采用各种智能插件，通过CPU分工协调，既保证了切换可靠性，又保证了切换速度及配置的灵活性；在软件上，采用先进的编程技术，既满足了速度要求，又充分发挥了编程语言的强大功能；在人机界面方面，采用液晶显示屏，能直接实时显示各种运行参数和状态。

目前，微机型厂用电切换装置主要有以下两种：

1）微机备自投装置即WBT：此切换装置采用微机控制，在合闸回路中加延时以便躲过180°反相点合闸（短延时切换），在100～200ms之间完成厂用电的切换。

2）微机厂用电快切装置：此切换装置仍采用微机控制，正常运行时工作电源与备用电源同相，通过整定，合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间相角差不大于60°，在100ms之内即可完成厂用电的切换。

下面结合电厂厂用电切换系统，对以上两种装置进行一些分析和比较。

1 电厂在厂用电切换方面做了哪些工作

电厂电气系统未改造前，厂用电切换系统采用常规的继电保护，此切换系统不能很好地满足安全性、可靠性的要求，给电厂的稳定运行留下了不安全隐患。电气综合自动化改造后，一期厂用电切换和二期低压厂用电切换系统均采用WBT装置，二期高压厂用电系统则采用了以快切装置为主和WBT装置为辅的切换系统，基本上解决了厂用电的安全运行问题。

2 WBT装置的工作原理

2.1 自投方式：图1为电厂6KVI段厂用电系统接线图，母线电压取自6KVI段2PT电压，备用电源电压取自高备变高压侧1PT。

6KVI段2PT失电，6KV备用段有压且进线一无流，经延时跳6101开关，确认6101开关跳开后，合600A开关。

2.2 备投条件：进线一运行，进线二备用，即6101开关在合位，600A开关在分位；当进线一电源因故障或其它原因被断开后；进线二备用电源自动投入，且只允许动作一次。为了满足这个要求，设计了进线二自投的充电条件：①6101合位，600A分位。②6KVI段、35KVI段PT有压。③分段闭锁备自投压板在解除位置。只有以上条件均满足，经15秒充电完成后才允许自投。

2.3 放电条件：①备用电源进线开关600A在合位。②工作段与备用段均无压时间大于“无压放电延时”。③有外部闭锁信号。④工作电源进线开关6101、备用电源进线开关600A的位置异常。⑤控制回路异常或TV断线。⑥备投方式错或备投失败。以上任一条件满足，装置立即放电，同时闭锁备自投。

2.4 装置的主要功能：①保护功能。电流Ⅲ段保护、电流后加速保护、分段自投保护；②遥测、遥信、遥控功能。遥测：装置的测量回路有独立的交流输入（CIA、CIB、CIC）接测量TA，与保护回路的交流输入独立；测量IA、IB、IC、UA、UB、UC、P、Q；遥信：各种保护动作信号及断路器位置、弹簧未储能、手车位置等；遥控：远方控制分段的跳、合闸、压板投退、修改定值等；③TV检测功能。装置有两组母线电压输入，每组母线TV断线延时5s告警，报对应母线的TV断线；条件消失后0.5s后返回。TV断线告警后闭锁备自投。

3 快切装置的工作原理

3.1 自投方式 图2为电厂3#机组高压厂用电系统接线图，工作电源电压取3#发电机端PT电压，高厂变为Y/Y-12接线方式。备用电源电压取自高备变高压侧1PT，高备变为Y/Δ-11接线方式，高备变原边和副边之间存在30°的角差，母线电压取自2PT。

为保证工作电源电压与备用电源电压间在6KV侧同相，工作电源PT取UAN，备用电源1PT取UAB；为了保证备用电源与母线电压同相，整定初始相角为-30度。如图3：

图4为3#机组6KVⅣ母线残压相量变化轨迹（残压衰减较慢的情况）。

正常运行时，6KVⅥ段线由高厂变供电，当工作电源侧发生故障时，必须跳开工作电源开关6401，合600D，跳开6401时厂用母线失电，假定正常运行时其电压相量端点为A，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，达到“快速切换”的目的。如快速切换不成功，则装置自动转为同期捕捉切换。图4中，过B点后BC段为不安全区域，不允许切换，但装置能实时跟踪残压的频差和角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸。

如同期捕捉切换不成功，残压衰减到20%～40%额定电压后，则装置自动转为残压切换。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。

3.2 备投条件 进线一运行，进线二备用，即6401开关在合位，600D开关在分位，同时PT、1PT、2PT正常监测运行。

3.3 闭锁备投条件：①开关位置异常闭锁；②后备失电闭锁；③装置闭锁；④PT断线闭锁；⑤出口闭锁。以上任一条件成立后，装置闭锁备自投，只能手动复归，才能解除闭锁。

4 两装置的比较及分析

4.1 相同点：①自投的条件相同。两装置均以工作电源开关在合位，备用电源开关在分位；工作电源、备用电源运行正常为条件；以厂用母线电压消失，工作电源开关合位消失为判据。②两装置均有良好的人机界面，便于运行人员操作、查询事故信息，分析事故动作的原因。③切换方式相同。两装置均能并联切换（先合上备用电源，两电源短时并联，再跳开工作电源）、串联切换（先跳开工作电源，在确认工作开关跳开后，再合上备用电源）。

4.2 不同点：①BZT装置有电流保护功能，设有电流三段式保护、电流后加速等保护；而快切装置无电流保护功能，装置在起动任何切换时，都将同时输出一对空接点，需借助外界电流保护，启动后加速保护功能。②模拟量测量的不同。BZT装置测量显示IA、IB、IC、UA、UB、UC、P、Q等模拟量；快切装置则测量显示工作、备用及厂用母线电源的电压、频率，厂用母线、备用电源的频差、相差以及备用分支电流。③BZT装置备用电源消失后，则闭锁备自投；但快切装置可将“后备失电闭锁”功能退出后，在后备失电情况下实现残压切换（不能实现快速、同捕切换）。④BZT装置对工作电源、备用电源的接线无特殊要求，而快切装置则要求工作电源电压与备用电源电压间必须在工作母线侧同相，才能保证备自投的正确动作。⑤自投的速度不同。WBT装置在100～200ms之间完成厂用电的切换，但对电源要求高的低压变频设备仍不能满足要求；快切装置在100ms之内完成厂用电的切换，经过两次高负荷动态试验，所有设备运行均正常，且扰动量很小。

综上所述，BZT装置虽在某些方面优于快切装置，但发电机组对厂用电切换的基本要求就是厂用电切换的安全可靠，从这一要求考虑，快切装置还是优于BZT装置。同时快切装置快切不成功时最佳的后备方案是同期捕捉，能够有效弥补快切不成功导致的严重后果。鉴于目前快切装置无电流保护功能，最佳厂用电切换系统就是采用以快切装置为主和BZT装置为辅的切换系统，快切装置负责厂用电的切换，BZT装置负责备用电源的保护，这样可使厂用电系统的安全可靠性得到明显提高。

5 结束语

目前，国外在电厂厂用电的事故切换中已广泛采用微机厂用电切换装置，国内近几年的新建工程也采用了微机厂用电切换装置。随着科学技术的发展，快切装置的不断完善，以及快速开关的逐步采用，新型的微机厂用电切换装置已成为厂用电源新一代切换装置已毋容置疑。

参考文献：

[1]MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置技术说明.

[2]WBT-820系列微机备自投装置技术及使用说明.

[3]高春如，孙孜平，毛潮海.厂用电快切装置整定原则探讨及使用[J].华东电力，1999（10）.