一些用電負(fù)荷較大的企業(yè)一般直接采用6KV用電設(shè)備(如電動(dòng)機(jī),變壓器)供電,為提高供電可靠性,正常情況下一般采用6KV工作母線槽向用電設(shè)備供電,由于用電是否可靠直接威脅企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,另設(shè)備用母線槽。本文介紹了母線槽切換的原理及切換方式。

Ⅰ概述

以往母線槽用電切換大都采用工作電源的輔助接點(diǎn)直接(或經(jīng)低壓繼電器、延時(shí)繼電器)起動(dòng)備用電源投入。這種方式未經(jīng)同步檢定,電動(dòng)機(jī)易受沖擊。若經(jīng)過延時(shí)待母線槽殘壓衰減到一定幅值后再投入備用電源,電動(dòng)機(jī)組的自起動(dòng)電流很大,母線槽電壓將可能難以恢復(fù),從而對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性帶來(lái)嚴(yán)重的危害。故6KV工作母線槽采用了備用電源快速切換裝置。該裝置可避免備用電源電壓與母線槽殘壓在相角、頻率相差過大時(shí)合閘而對(duì)電機(jī)造成沖擊,如果失去快速切換的機(jī)會(huì),則裝置自動(dòng)轉(zhuǎn)為同期判別或判殘壓及長(zhǎng)延時(shí)的慢速切換,同時(shí)在電壓跌落過程中,可按延時(shí)切去部分非重要負(fù)荷,以利于重要設(shè)備的自起動(dòng)。提高母線槽切換的成功率。

2快速切換.同期判別切換、殘壓切換、長(zhǎng)延時(shí)切換的原理及關(guān)系

圖1所示為母線槽系統(tǒng)的某一段接線圖,圖2為電動(dòng)機(jī)切換時(shí)的等值電路圖。圖中Us-電源電壓;Ud-母線槽上電動(dòng)機(jī)的殘壓;Xs-電源等值電抗;Xm-母線槽上電動(dòng)機(jī)組和低壓負(fù)載的等值電抗(折算到高壓母線槽壓);AU-電源電壓與殘壓之間的差拍電壓。

由圖1所示,正常運(yùn)行時(shí),母線槽電源由發(fā)電機(jī)端經(jīng)高壓工作變壓器提供,備用電源由高壓母線槽或由系統(tǒng)經(jīng)起動(dòng)/備用變提供。當(dāng)工作電源側(cè)故障時(shí),工作分支開關(guān)1DL將被跳開,此時(shí)連接在母線槽上的旋轉(zhuǎn)負(fù)載部分電機(jī)將作為發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行，部分電機(jī)將惰行，此時(shí)母線槽上電壓(殘壓)的頻率和幅值將逐漸衰減，此時(shí)如備用電源2DL及3DL合上，不可避免地將對(duì)母線槽上的電機(jī)造成沖擊，嚴(yán)重威脅旋轉(zhuǎn)負(fù)載的自起動(dòng)及安全運(yùn)行。

圖2所示為電動(dòng)機(jī)重新接通電源時(shí)的等值電路圖和相角圖，從圖中可以看出,不同的0角(電源電壓和電動(dòng)機(jī)殘壓二者之間的夾角),對(duì)應(yīng)不同的△U值,如0=180o時(shí),AU值最大,如果此時(shí)重新合上電源,對(duì)電動(dòng)機(jī)的沖擊最嚴(yán)重。根據(jù)母線槽上成組電動(dòng)機(jī)的殘壓特性和電動(dòng)機(jī)耐受電流的能力，在極坐標(biāo)上可繪出其殘壓曲線。

假設(shè)K=0.67,計(jì)算得到△U(%)=1.64。在圖3中,以A點(diǎn)為圓心,以1.64為半徑繪出A -A"圓弧,其右側(cè)為備用電源合閘的安全區(qū)域。在殘壓特性曲線的AB段,實(shí)現(xiàn)的電源切換稱為“快速切換”即在圖中B點(diǎn)(03秒)以前進(jìn)行的切換,對(duì)電機(jī)是安全的。延時(shí)至C點(diǎn)(0.47秒)以后進(jìn)行同期判別實(shí)現(xiàn)的切換稱為“同期判別切換”此時(shí)對(duì)電機(jī)也是安全的。等殘壓衰減到20%~40%時(shí)實(shí)現(xiàn)的切換,即為“殘壓切換”。該切換可作為快速切換及同期判別功能的后備。為確保切換成功，當(dāng)事故切換開始時(shí)，裝置自動(dòng)起動(dòng)“長(zhǎng)延時(shí)切換"作為事故切換的總后備。

3母線槽殘壓特性曲線的影響因素

由于廠用母線槽上電動(dòng)機(jī)的特性可能有較大差異，合成的母線槽殘壓特性曲線與分類的電動(dòng)機(jī)相角、殘壓曲線的差異也較大,因此安全區(qū)域的劃定嚴(yán)格來(lái)說需根據(jù)各類電動(dòng)機(jī)參數(shù)、特性、所帶負(fù)荷等因素通過計(jì)算確定。實(shí)際運(yùn)行中,可根據(jù)典型機(jī)組的試驗(yàn)確定母線槽殘壓特性。試驗(yàn)表明,母線槽電壓和頻率衰減的時(shí)間、速度和達(dá)到最初反相的時(shí)間，決定于試驗(yàn)前該段母線槽的負(fù)荷。根據(jù)殘壓特性可確定允許備用電源合上的.豪大相角差,考慮斷路器的合閘時(shí)間,可進(jìn)而整定出允許合閘前的最大相角差和頻率差。

假定事故前工作電源與備用電源同相,并假定從事故發(fā)生到工作開關(guān)跳開瞬間，兩電源仍同相,則若采用同時(shí)方式切換,且分合閘錯(cuò)開時(shí)間(斷電時(shí)間)整定得很小(如10 ms),則備用電源合上時(shí)間角差也很小，沖擊電流和自啟動(dòng)電流均很小。若采用串聯(lián)切換,則斷電時(shí)間至少為合閘時(shí)間,假定為100 ms,對(duì)600 MW機(jī)組,相角差為20~30°。備用電源合閘時(shí)的沖擊電流也不很大，一般不會(huì)造成設(shè)備損壞或快切失敗。有關(guān)數(shù)據(jù)表明:反相后第一個(gè)同期點(diǎn)時(shí)間為0.4-0.6 s,殘壓衰減到允許值(如20%-40%)為1~2 s，而長(zhǎng)延時(shí)則要經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后根據(jù)殘壓曲線整定,一般為幾秒,自啟動(dòng)電流限制在4-6倍?？梢?同期捕捉切換,較之殘壓切換和長(zhǎng)延時(shí)切換有明顯的好處。目前所用的真空開關(guān)，合分閘時(shí)間很短,這為實(shí)現(xiàn)快速切換提供了必要條件。