发电厂厂用电快速切换技术
BAIDU_CLB_singleFillSlot("10979");中国论文联盟 编辑。 摘要：传统
的备用电源自投装置采用慢速切换方式，切换时间长，对系统稳定运行不利。随着继保技
术的 发展 ，微机型厂用电快切技术得到广泛应用，本文介绍了发电厂厂用/备用电源切
换的新技术和新原理。 关键词：厂用电 同期快切 0 引言 中小容量
发电厂的厂用电源自动投入装置多为慢速切换方式,基本上满足中小容量机炉运行要求。
但慢速切换方式切换时间长,电动机转速下降的幅度大,成组启动时间长，对机炉运行系统
不利。并且在事故切换过程中，电流、电压、频率、滑差、相角和转矩等将发生快速变化
，为保证工作电源跳闸或母线电压消失时,备用电源快速投入,使厂用电系统中各设备连续
运行而不中断，我们引入快速切换及同期捕捉切换等新型的切换方法，实现厂用电源快速
准确的进行切换，提高供电可靠性。 下面结合厂用电源的接线方式，介绍厂用
电快速切换过程及切换方式。 1 厂用电源快速切换过程 基本的厂用/
备用电源热备用接线方式，厂用电同期快切装置控制 CB1和 CB2开关。 厂用电
源切换过程分为正常切换和事故切换两种方式。正常切换方式指厂用工作分支和备用分支
间根据运行方式要求进行的切换； 事故切换方式指厂用工作电源消失后快速投入备用电
源的切换方式。 上述两种切换方式都存在工作和备用电源的同期问题，正常切
换方式是同频同期的合环操作。事故切换方式是差频同期，即厂用工作母线上的残压、残
压频率与电压、频率正常的备用电源进行同期。 2 同期捕捉切换的几种方法
基于“恒定越前相角”原理，即根据正常厂用负荷下同期捕捉阶段相角变化
的速度和合闸回路的总时间， 计算 出合闸提前角，快切装置实时跟踪频差和相差，当相
差达到整定值，且频差不超过整定范围时，即发合闸命令，当频差超范围时，放弃合闸，
转入残压切换。这种方法缺点是合闸角精确度不高，且合闸角随厂用负荷变化而变化。
基于“恒定越前时间”原理，即完全根据实时的频差、相差，依据一定的变
化 规律 模型，计算出离相角差过零点的时间，当该时间接近合闸回路总时间时，发出合
闸命令。该方法从理论上讲，能较精确地实现过零点合闸，且不受负荷变化影响。但实用
时，需解决不少困难：一是要精确地找出频差、相角差变化规律并给出相应的数学模型，
不能简单的采用线形模型；二是由于厂用电反馈电压频率变化的不完全连续性及频率测量
的间断性，造成频差及相差测量的间断和偏差；另外，合闸回路的时间也有一定的离散性
。由于在同期捕捉阶段，相差的变化速度可达 1-2°/1ms，因此任何一方面产生的误差都将
大大降低合闸的准确性。 捕捉电动机群允许的冲击电流时机原理，即捕捉
电动机群允许的冲击电流的时机进行切换。此时，大量电动机还未被切除，自启动条件较
好，可保证厂用电安全恢复运行。 合上备用电源后电动机承受的电压：
UD=XD△U/（XS+XD） 式中：XD——母线上电动机组和低压负荷折算到
高压厂用电压后的等值电抗； XS——电源的等值电抗令 K0=XD/（XS+XD）；
为保证电动机安全自启动，UD应小于电动机的允许最大起动电压，设为 倍额
定电压 UGN，则有： 转贴于中国论文联盟
BAIDU_CLB_singleFillSlot("10979"); K0△U＜ 根据大型感应电动机的
静态电压特性曲线，当施加在感应电动机上的电压低于 K点，约 时，电动机的有
功和无功功率发生跳跃性变化，即转矩急剧下降至停转，且大量吸取无功功率使电源电压
大幅度下降，因此投入备用电源必须在反馈电压降到 K点之前。 为此，捕捉电
动机群允许的冲击电流时机原理的捕捉同期的过程如下： 中国论文联盟 编
辑。 设 UG为工作母线电压，UB为备用母线电压，△U为 UG与 UB的电压相量差(
差拍电压)，δ为 UG与 UB的初始相角。工作电源消失后，UG幅值下降并且向滞后 UB的
方向旋转，如图 UG1、UG2、UG3、UG4、UG5、UG6，对应压差分别为△U1、△U2、△U3、
△U4、△U5、△U6，对应相角差分别为φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ6。如在△U2时投
入备用电源所产生的冲击电流为电动机群安全自启动的允许值，则以 U2为半径 UB的始端
A点为圆心画出的圆弧 C⌒E右侧为投入备用电源的安全区。 当断路器一侧有电
源，一侧无电源时，即单侧无压合闸。△U4=△U2，C点的△U2为安全切换电压，而 E点
残压和频率较 C点下降很多，电动机自启动备件恶劣，故 E点为非安全切换电压。则在
ABC段内不满足快切条件时，安全切换点应在选在 E点之后进行切换。 3 厂用
电切换必须具备的外部条件 为能成功地进行厂用电系统的切换，必须具备以下
3个条件： 正常运行情况下工作电源电压和备用电源电压之间允许有一定的
相角差，但一般不宜大于 20°。 快速断路器。少油式断路器因其合分闸时间
较长，不适合应用于厂用电系统的切换，宜使用真空断路器，其合、分闸时间一般在 40～
80ms左右。 厂用工作电源应配备快速动作的保护继电器，目前广泛使用的
微机保护继电器可满足要求。 4 结束语 厂用电切换是一个复杂的动态
切换过程，通过深入研究其本质 规律 ， 发展 了厂用电快速切换技术和装置。微机型厂
用电快速切换装置在切换原理和实现方式上有重大改进，并成功地得到了广泛应用。本文
研讨了厂用电同期快切原理，推广了厂用电快切技术应用。转贴于中国论文联盟
