电源快速切换(快切)装置整定计算
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PZH-1C型微机厂用电快速切换装置定值参数整定参考厂用电快切装置整定工作电源由发电机端经厂用高压工作变压器引入,备用电源由电厂高压母线或由系统经起动/备用变引入。
正常运行时,厂用母线由工作电源供电,当工作电源侧发生故障时,应采用串联切换方式,必须跳开工作电源开关,此时厂用母线失电,由于厂用负荷多为异步电动机,电动机将惰行,母线电压为众多电动机的合成反馈电压,称其为残压,残压的频率和幅值将逐渐衰减。
快速切换快速切换是指母线断电和备用电源开关投入时间在100ms以内完成。
在100ms以内母线反馈电压与备用电源的相位差在备用电源合闸瞬间一般不会超过20°〜30°,在这种情况小,冲击电流、自启动电流、母线电压降落、电动机转速下降对机炉运行影响不大。
本快切装置判定时间一般在2mS内,国产真空断路器合闸时间一般在60ms左右,总时间小于100ms 满足快切要求。
如果在100mS内装置快切不成功,母线残压与备用电源之间的相位差增大,则装置自动转入同期捕捉切换。
由于快速切换总是在起动后瞬间进行,因此频差和相差整定可取较小值。
同期捕捉切换同期捕捉切换是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同期捕捉切换时,电动机相当于异步发电机,其定子绕组磁场已由同步磁场转为异步磁场,而转子不存在外加原动力和外加励磁电流。
因此,备用电源合上时,若相角差不大,即使存在一些频差和压差,定子磁场也将很快恢复同步,电动机也很快恢复正常异步运行。
相差整定由捕同期功能完成合上备用电源时,其合闸原则应选定在第一周后期和第二周前期。
为简化计算,可取保守的近似值:~ 300o〜420o (或-60o〜60o)范围内。
当相位差为60°时,差压约为额定电压;当相位差为180°时,差压达最大值,约为 2 倍额定电压;相位差为0°(360°)时,差压变为最小。
厂用电快切装置原理及整定实例摘要:文章介绍了厂用电快切的必要性,简介各种切换方式,并且通过整定计算实例,分析在应用中的注意事项。
关键词:快切;切换方式;整定计算1.概述厂用电快速切换装置是发电厂厂用电气系统的一个重要设备对发电厂乃至整个电力系统的安全稳定运行有着重大影响。
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或人身伤害,而可靠性则体现为保障切换成功,避免保护跳闸、重要辅机跳闸等造成机炉停运的事故。
2.厂用电快切装置切换方式及功能介绍2.1 厂用电快切装置简介快切装置其实就是电源快速切换装置的简称,常常被应用在电厂的供电系统中。
从本质上来讲,在电厂供电系统中应用快速切换装置,目的就是为了使高电压、高负荷的电源得以迅速切换,从而保证供电的正常,进而避免因电源切换而使某些设备受损。
快切装置的主要启动方式有:手动启动切换、自动启动切换。
手动切换兼有并联切换、同时切换和串联切换功能;并联切换具有并联自动和并联半自动功能。
自动切换分事故切换和不正常情况切换两种,包括失压启动、断路器位置启动、保护启动等几种方式,自动切换兼有串联和同时切换功能。
切换方式有三种:既快速切换、同期捕捉切换和残压切换,其中同期捕捉切换可选恒定越前时间和恒定越前相角两种方法。
各种切换方式和功能以简图方式表示如下:2.2 切换功能介绍2.2.1 正常切换正常切换由手动启动,在控制台、DCS系统或装置面板上均可进行,根据远方/就地控制信号进行控制。
正常切换是双向的,可以由工作电源切向备用电源,也可以由备用电源切向工作电源。
正常切换有以下几种方式:2.2.1.1 并联切换手动启动,若并联切换条件满足,装置将先合备用(工作)开关,经一定延时后再自动跳开工作(备用)开关,如在这段延时内,刚合上的备用(工作)开关被跳开(如保护动作跳闸),则装置不再自动跳工作(备用),以免厂用电失电。
若启动后并联切换条件不满足,装置将闭锁发信,并进入等待人工复归状态。
火电厂厂用电源快速切换装置定值整定与保护配合研究发表时间:2020-11-17T10:35:02.453Z 来源:《电力设备》2020年第28期作者:赵祖光[导读] 摘要:本文惠州某火电厂厂用电源快速切换装置定值整定过程为例,分析了工作电源与备用电源切换过程中,各电气量对厂用电设备保护装置有关保护的影响,阐述了电厂快切装置定值整定考虑方向和思路,对新建机组厂用电快切装置投运有一定的借鉴意义。
(中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司广东惠州 516000)摘要:本文惠州某火电厂厂用电源快速切换装置定值整定过程为例,分析了工作电源与备用电源切换过程中,各电气量对厂用电设备保护装置有关保护的影响,阐述了电厂快切装置定值整定考虑方向和思路,对新建机组厂用电快切装置投运有一定的借鉴意义。
关键词:大型火电厂;快速切换;定值整定;保护配合引言电力供应的不间断是国民经济各领域正常运作的重要保证,供电不间断有赖于电力生产、输送的各个环节,对于大型火电厂来说,工作与备用电源的快速、可靠切换是机组正常运行、进而避免严重设备事故的重要保障。
为确保工作与备用电源在正常及事故情况下的快速稳定切换,则必须保证厂用电快切能够与继电保护实现有效配合,本文以分析了工作与备用电源切换过程中电气量变化过程,阐述了定值整定过程中一些注意事项,供工程实践参考。
1 标准规范要求根据DL/T5153-2002《火力发电厂厂用电设计技术规程》,单机容量330MW及以上机组,每台机组均设置两段母线,并将双套辅机的电动机分别接在成对的母线上,厂用电电源设置备用电源。
正常运行时,机组厂用电由工作电源供电,停机检修等状态由备用电源供电;故障时,为保证厂用负荷不中断及机组安全有序停机,必须尽快把厂用工作电源切换至备用电源,如图1所示。
1.1 厂用电源切换方式快切装置根据不用原因启动不同的切换方式,包括:事故切换、非正常工况切换及手动切换。
1)事故切换:事故切换由保护接点启动。
继电保护整定计算公式汇编为进一步规范我矿高压供电系统继电保护整定计算工作,提高保护的可靠性快速性、灵敏性,为此,将常用的继电保护整定计算公式汇编如下:一、电力变压器的保护:1、瓦斯保护:作为变压器内部故障(相间、匝间短路)的主保护,根据规定,800KVA以上的油浸变压器,均应装设瓦斯保护。
(1)重瓦斯动作流速:0.7~1.0m/s。
(2)轻瓦斯动作容积:S b<1000KVA:200±10%cm3;S b在1000~15000KVA:250±10%cm3;S b在15000~100000KVA:300±10%cm3;S b>100000KVA:350±10%cm3。
2、差动保护:作为变压器内部绕组、绝缘套管及引出线相间短路的主保护。
包括平衡线圈I、II及差动线圈。
3、电流速断保护整定计算公式:(1)动作电流:I dz=K k×I(3)dmax2继电器动作电流:其中:K k—可靠系数,DL型取1.2,GL型取1.4;K jx —接线系数,接相上为1,相差上为 I(3)dmax2—变压器二次最大三相短路电流;K i—电流互感器变比;K u—变压器的变比一般计算公式:按躲过变压器空载投运时的励磁涌流计算速断保护值,其公式为:其中:K k—可靠系数,取3~6。
K jx —接线系数,接相上为1,相差上为;I1e—变压器一次侧额定电流;K i—电流互感器变比(2)速断保护灵敏系数校验:其中:I(2)dmin1—变压器一次最小两相短路电流;I dzj —速断保护动作电流值;K i—电流互感器变比4、过电流保护整定计算公式:(1)继电器动作电流:其中:K k—可靠系数,取2~3(井下变压器取2)。
K jx —接线系数,接相上为1,相差上为 I1e—变压器一次侧额定电流;K f—返回系数,取0.85;K i—电流互感器变比(2)过流保护灵敏系数校验:其中:I(2)dmin2—变压器二次最小两相短路电流I dzj —过流保护动作电流值;K i—电流互感器变比;K u—变压器的变比过流保护动作时限整定:一般取1~2S。
讲课笔记讲课内容:厂用电快切原理及整定计算讲课日期:讲课人:吕亮五、厂用电快切原理基本概念5.1.1 厂用电系统为确保对厂用系统供电的可靠性,脱硫厂用电源均由两路电源图10-1脱硫压厂用电系统如图10-1所示,在运行时,有进线I、II供电。
此时3DL分闸。
故称单母分段方式供电。
正常运行时,断路器1DL、2DL闭合,3DL处于“热备用”状态。
当工作电源出现问题时,1DL、2DL互为备用,3DL合闸。
5.1.2 厂用电源的切换。
正常工况下进行两路电源的相互切换,可由人工切换。
当工作电源故障时(发变组故障或异常)的切换,必须由自动装置进行。
将该自动装置称之为备用电源自投装置。
当然,备用电源自投装置也可进行正常工况下的切换。
5.1.3 备用电源自投需解决的几个问题为确保发电机组的安全运行,厂用电系统安全可靠尤为重要。
当工作厂用电源出现问题时,为确保备用电源自投成功,需要解决以下几个问题。
5.1.3.1 厂用母线残压与备用电源之间的相角差问题当工作电源被切除后,由于电动机是电感元件,其蓄积的能量不会使厂用母线电压立即消失,但是由于电动机的隋转,厂用残压的相位在发生变化,若在厂用残压与备用电源之间的相位差为1800时合上备用电源,将造成对电动机很大的冲击。
另外,由于两电源的相位差为1800,相当于非同期合闸,备用电源的电流过大,对备用变压器也很不利。
5.1.3.2 切换速度问题工作电源跳开之后,若备用电源投入过晚,厂用母线电压很低,电动机转速下降过多。
备用电源合上后,由于电动机群自启动电流太大,母线电压难以恢复,备用电源自投失败,危及重要设备的安全。
另外,若备用电源自投过快,当厂用工作母线发生瞬间故障,工作电源切除之后,故障点的介质绝缘未恢复的工况下备用电源投入,必定又引起故障。
使备用电源自投失败。
5.1.3.3 自投于故障母线问题当厂用母线上发生永久故障时,工作电源跳开。
此时,若再自动投入备用电源,使备用电源曾受短路电流冲击,有害于变压器,同时也有害于故障设备。
厂用电快速切换整定原则1 6KV 厂用母线在切断工作电源时电动机反馈电压变化特点假设有图1所示的厂用电系统,工作电源由发电机端经厂用高压工作变压器引入,备用电源由电厂高压母线或由系统经起动/备用变引入。
正常运行时,厂用母线由工作电源供电,当工作电源侧发生故障时,必须跳开工作电源开关1DL ,此时厂用母线失电,由于厂用负荷多为异步电动机,电动机将惰行,母线电压为众多电动机的合成反馈电压,称其为残压,残压的频率和幅值将逐渐衰减。
1.1 300MW 机组母线反馈电压特性以极坐标形式绘出的某300MW 机组6KV 母线残压相量变化轨迹(残压衰减较慢的情况)如图2所示。
图1 厂用电一次系统(一段)简图 图2 母线残压特性示意图1.2 300MW 直流炉机组母线反馈电压特性6KV 母线反馈电压V和备用电源电压V 之间相角差Φ和时间t 的参数表16KV 母线反馈电压VD 和备用电源电压VS 之间相角差Φ和时间t 的参数表2(不同负荷变化完全不同)表2中610ms 时为经捕同期合上备用电源,电源中断过程中最低电压为43.1%U n 经0.05S 电压恢复至52%U n 。
300MV 汽4炉机组6KV 母线反馈电压特性0.4S0.7S0.1S0.5S0.9S0.6S 0.2S4DL3DL1DL 2DL1.4 断路器合闸时间小于100ms 是应用快切的先决条件,所以快切过程中反馈电压和备用电源频差△f<0.8Hz 、相角差Φ≤25°,电压差△U 〈43% U n 。
2 厂用电快切装置整定2.1 频差闭锁整定频差闭锁值一般按实测数据选定。
一般由于200MW 及以上机组的频差特性相似,当装置有捕同期合闸功能时,闭锁频差取⊿fB=4~5Hz ;装置仅有快切功能时,取⊿fB=2~3Hz 。
2.2 快切闭锁相角整定电动机在自启动过程中,按允许合闸角60º计算,快切按实际频差1f ∆计算,断路器合闸时间按快切发出合闸脉冲至断路器合上的全部时间)(s t H 计算,则合闸过程角1α∆为:1α∆=360º⨯1f ∆⨯H tH t 约在60ms 时1f ∆取0.6Hz ,15≤ϕº;60ms <H t <100ms 时,1f ∆取0.7~0.8 Hz ,;28≤ϕº;快切闭锁角+∆θ=60 º- 1α∆。