关于快速切换装置启动切换判据的讨论
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关于厂用电快速切换装置启动判据的探讨
罗三汉
（电力工程师，广东深圳，xiaochahu119@）
摘要：厂用电供电的可靠性对于火电厂、钢铁企业、石化企业的安全运行至关重要，备用电源在工作电源因故障切除时能快速进行自动切换的厂用电源快切装置因此成为重要自动控制设备，可是在当今快切领域比较成熟的情况下，重要负荷停电事故却频频发生，本文就通过分析为什么停电事故频频发生展开分析，向大家介绍一种速度更快的模拟量启动方式。
关键词：厂用电快切备用电源启动方式模拟量启动
相关资料显示，造成厂用电重要负荷停电事故的共同原因是备用电源投入装置没能在厂用母线下降到零之前，备用电源以最快速度给投入，最终导致母线失压，相关负荷停止工作。
笔者曾经在现场调试过程中进行过调查发现，影响备用电源投入速度的主要原因并不是快切装置的切换准则的问题。
在目前的市场上，快速切换的相关切换准则比较成熟的，众多快切权威厂家，如金智科技、深圳智能、南瑞等厂家都是采用较为成熟的“快速切换准则”、“短延时切换准则”、“同期捕捉准则”、“残压准则”、“长延时准则”，笔者曾经多次做实验验证过这些准则在收到相应的切换信号后，这些准则足以在收到启动切换信号后以最快的速度安全地把备用电源合上。
那为什么很多现场还屡次发生母线失压的情况呢？
宁波钢铁、广州石化、中海油等现场的数据和事故报告发现，导致备用电源没有以最快的时间合上共同原因是各类快切装置没有在故障发生后的第一时间启动切换，导致快切装置错过最佳的投入时机。
用一句话来总结就是：快切装置启动切换慢了。
查阅各个比较成熟的快切装置研发厂家的产品资料，快切装置启动判据基本一样，归类如下：
（1）保护启动切换：由相应的保护装置给快切装置发信号启动切换
（2）母线失压启动切换：快切装置实时监测母线电压，当母线电压下降到某一设定值后，启动切换
（3）断路器偷跳启动切换：当相应的工作开关发生偷跳的时候启动切换
（4.）手动启动切换：由人工启动切换
针对第一种情况，效果的好坏就取决于保护装置的灵敏性和快速性了，同时对于启动信号必须进行可靠的去抖处理，预防干扰信号的干扰导致装置误动。
第二种情况则母线电压以及降到某一个值了（一般现场都设置为60-70%），对于大容量负荷正常运行极其不利。
第三种情况则依靠断路器的位置的反馈，同时必须进行可靠的干扰处理，否则很容易误动。
综上所述，这几种启动信号都是外接的信号，第二次失压启动由于电压下降得太多，大部分的异步电动机群在电压下降到70%的时候已经不能正常工作了，所以基本上可以说失压启动的切换是失败的快切动作。
然而，经统计发现，在现场启动快切装置的以上四个原因里，母线失压启动占的比较最大，约占所有启动原因的47.3%。
但是为了防止系统震荡导致的短暂电压的下降而误动作，母线失压启动定值不能设置过高，快切厂家建议设置70%-75%比较合适，同时还要经过短时间的延时确保母线真正的失压，延时一般在0.8s-2s左右较为合适。
设置过小非常容易导致快切装置误动作。
这一种启动方式的切换，效果可想而知，及其被动！
最近，深圳国立智能公司提出的一种新型快切装置快切启动方式值得大家学习，那就
是模拟量启动方式，笔者在现场做过多次实验证明，这一启动方式比以上所述的几种启动方式都要快，数据显示启动速度可以提快30—100ms,下面就跟大家介绍一下这种模拟量启动方式。
按照深圳国立智能公司提供的资料的说明，模拟量启动方式有多种，分别是频差无流启动、频压品质启动、逆功率启动。
1.频差无流启动：当工作进线带着母线运行的时候，快切装置实时检测母线频率
和备用电源的频率，同时比较母线电压和备用电源之间的相位差，当两者之差
大于设定值后，工作进线电流低于无流定值后，确认无误后，启动切换。
2.频压品质启动：所谓的频压，就是指频率和电压，这种判据就是以频率和电压
作为判据，同时实时比较母线电压和备用电源之间的相位差，三者结合分析，
当他们的低于某一个百分比（一般为5%）时，同时软件高速分析此时的电压
和频率的变化曲线，确认此时的工况不正常后，马上出口启动切换。
3.逆功率启动：这种启动方式的原理是快切装置实时分析工作电源进线的功率方
向，一旦发现功率方向异常，装置马上出口启动切换。
以上三种都属于利用工作电源或者母线发生故障后模拟量的变化特点来启动快切的，所以称之为模拟量启动。
这种模拟量启动方式是快切装置本身实时监测和分析外部模拟量的状态的，相比外接开入量启动信号或者单纯的母线失压启动，速度更快，更可靠。
模拟量启动方式结合当今比较成熟的各种快速切换准则，两者相互配合，把备用电源快速投入装置的切换速度大大地提高了一个层次，从而保证了厂用母线的用电安全。
笔者在厂里带负荷做过多次实验，用这种模拟量启动方式启动快切装置，快切装置切换的效果非常明显，母线上的负荷基本没有发生异常，母线电压基本上都在90%的时候完成切换，并几乎没有什么冲击。
图1
图2是现场录得一频差无流启动的一组波形，图上可以看出，工作进线发生故障后，母线电压的幅值和频率从额定值开始下降，此时母线电压与备用进线之间的相位差开始拉大，两者之间的相位差拉大到17度，母线电压的频率下降到49.5HZ时，母线电压的幅值下降到95%左右时，快切装置就启动切换并出口，从图上可以看出，从母线电压开始下降到快切装置启动切换的这一过程的耗时大概只用了60ms，母线电压的幅值几乎没有什么大的变化，现场的切换效果十分的平稳，母线上的负荷基本没有什么异常。
参考文献
SID-40B产品说明书叶念国，深圳国立智能电力科技有限公司电力系统机电保护张保会，中国电力出版社，2005
微机型机电保护基础杨奇逊，中国电力出版社，2007
图1。
