无扰动快切装置替代备自投的应用

概述：

热电中心在低压供电系统中利用DCS控制逻辑实现电源切换时存在不足，该文针对这一问题介绍了无扰动快切装置的基本工作原理和快切装置替代备自投装置后，提高了热电中心低压供电系统的可靠性和操作灵活性。
在化工企业中，厂用电系统的安全可靠对于化工企业的安全生产至关重要。热电中心是化工区生产所需要电力、蒸汽和除盐水的提供车间，因此热电中心的厂用电系统显得尤为重要。热电中心低压供电系统也属于厂用电系统，通常电厂低压供电系统采用DCS控制逻辑实现电源切换，这样不仅可以保证供电的安全性，还可以节约设备购置费用，但在化工企业中这种做法反而显得不经济、不安全。热电中心低压供电系统中断的影响面十分广，即使恢复的及时，也将造成蒸汽压力的波动，向电网倒购电量的剧增，倘若一时无法恢复，势必造成化工区的减产或被迫停运和设备损坏。

1. 备自投在切换时存在的问题
1.1 .备自投供电方式有两种：一种是单母分段方式，母联开关断开，两电源分别供电，两电源互为暗备用，即母联备自投方式；另一种是双电源进线向单母线供电，即一个是工作电源，另一个电源为备用，即线路备用自投方式。以上两种备自投供电方式在热电中心低压电气系统中均有采用。
1.2. 备自投：当工作电源跳闸时，工作电源的辅助接点经低压继电器、延时继电器，先跳开工作电源，经一定延时，后合上备用电源，实现由工作电源向备用电源的切换。
1.3. 当母线失压时，电动机失去电动力后转速下降，但不会立刻停止，电动机产生的反电势构成的母线电压的幅值和频率会随时间的增加而减小。此时立即将备用电源投入工作段母线，由于未经过同期，母线残压与备用电源电压之间的相角差已近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25%～40%额定电压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，电动机的自启动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而对热电中心设备的稳定性带来严重的危害。
1.4.整个切换过程，由于切换时间较长，将引起部分设备自动切除，将给生产带来波动，如：空冷PC段所带负荷绝大部分是变频设备，空冷风机将全部跳闸，机组真空无法维持，引起联锁反应；机组PC段所带给煤机半数停运等，影响锅炉负荷；其他PC段也将出现部分设备停运或生产波动。
2. 快速快切装置的投运
2.1.为了优化热电中心低压电气系统供电的可靠性，热电中心采用RSH-812S无扰动快切装置。通过此装置可以对一段厂用380 V母线的工作电源与备用电源进行切换控制。实现备用电源与工作电源双向切换功能，事故或不正常情况下，工作电源向备用电源单向切换的功能。通过快速切换和检同期切换，大幅度缩短了低压厂用电源失电时间，提高了切换成功率。同时也方便了设备检修期间的就地切换工作，从而提高操作效率，避免误操作。
2.2. 空冷380V PC段母线和电除尘380V PC段母线均采用的是明备用接线方式，选取的是 RSH-812S无扰动快切装置。机组380V PC段母线、公用380V PC段母线、燃运PC段母线和化学PC段母线均采用的是暗备用接线方式。
3. RSH-812S无扰动快切装置工作原理如下所述。
装置输入量包括分段开关保护用A、C相电流，备投用Ⅰ母、Ⅱ母线电压UAB、UBC、UCA及进线Ⅰ的UAB，进线Ⅱ的UAB'电压，经信号调理电路转换为0～2 V的电压信号，并送至AD，转化为数字信号后送给DSP数字信号处理器，处理器将各通道数据读入、运算、处理，并与各参数整定值自动比较，以判断是否发生故障，若有故障，则控制相应出口继电器动作。
4. 快切装置的电气一次和二次接线图如图1所示。

4.1. 分段快速切换：1DL（或2DL）突跳开，立即起动快速切换，在允许时间内比较Ⅰ母线Uab与Ⅱ母Uab'电压矢量差（压差400 V相当60相位差），条件满足，立即快速切换，合3DL，实现1DL、2DL互为暗备用。若快速切换失败，自动转为残压切换。
4.2.分段残压切换：若Ⅰ段失压，当Ⅰ母残压下降到残压定值以下时，备投动作，跳1DL，合3DL；若Ⅱ段失压，当Ⅱ母残压下降到残压定值以下时，备投动作，跳2DL，合3DL。
4.3.“Ⅰ母暗备用”动作过程：装置充好电后：Ⅱ母无压（2HJD合）、Ⅰ母有压，跳2DL。确认2DL跳开后，合3DL。若2DL拒跳，则不合3DL，装置放电并告警“2DL拒跳”。
4.4. “Ⅱ母暗备用”动作过程：装置充好电后：Ⅰ母无压（1HJD合）、Ⅱ母有压，跳1DL。确认1DL跳开后，合3DL。若1DL拒跳，则不合3DL，装置放电并告警“1DL拒跳”。
4.5. 设Ⅰ母电压Uab=Ⅱ母电压Uab'=400 V经同期闭锁手动合1DL（2DL）跳3DL：在快切装置投入，快切装置无闭锁信号，进线Ⅰ（进线Ⅱ）的电压已经恢复正常，1DL（2DL）为跳闸位置，3DL为合闸位置，进线Ⅰ的Uab与进线Ⅱ的U ab'电压矢量差（相角差）小于设定值，当“允许H1T3（H2T3）”开入接通时，装置液晶立即显示“合1DL（2DL）跳3DL就绪”，此时操作员把“H1T3（H2T3）”开入接通，快切装置快速合上1DL（2DL），确认1DL（2DL）合上后，延时跳开3DL，确认3DL跳开后，发“备投手投成功”信号；当操作员把“允许H1T3（H2T3）”开入断开后，等待远方或就地按快切装置的复归按钮，快切装置才恢复1DL、2DL互为暗备用。
4.6. 此装置还具有充电保护（电流速断）、过流Ⅰ段和過流Ⅱ段保护功能。
5. 无扰动快切装置在使用中的效果
快速切换过程，在0.1s内可以完成，保证了设备电源不中断，可以有效避免自动切除负荷和对设备的冲击电流。尤其在切换空冷380V PC段母线电源时，空冷风机变频器未发生因切换电源而发生跳闸停运现象。在大修期间，反复切换电源和保护传动试验均正常，大幅度提高了工作效率，减少了人员工作量。在日常工作中，可以方便地查阅装置各电源参数、事件记录及故障记录等。
6. 结语
无扰动快切装置具有正常情况下，备用电源与工作电源双向切换功能；事故或不正常情况下，工作电源向备用电源单向切换的功能。采用无扰动快切装置能够提高厂用电切换的成功率和切换速度，避免非同期切换对厂用设备的冲击损坏，简化切换操作并减少误操作，提高机组的安全运行和自动控制水平。