厂用电源快切装置(201205)

1、中国 南京 南瑞继保厂用电系统厂用电系统( (快切装置快切装置) )第一章第一章 概述概述l在发电厂中。厂用电源的安全可靠关系到发动机组、电厂乃至整个系统的安全运行，在发电机正常运行过程中，由于异常或事故导致突然失去厂用电源时，应当迅速将厂用负荷切换至备用电源。所以说，厂用电源的切换是机组安全可靠运行的重要环节。 l在厂用电源消失后，母线残压存在一个衰减的过程。如果立即合上备用电源，会对电动机造成很大的冲击；如果待母线残压衰减到一定幅值再合上备用电源，厂用电动机的自启动电流很大，造成母线电压难以恢复。不管是以上哪种情况都会对电厂系统运行的稳定性带来严重的危害。 l以往广泛采用的备用电源自投装置

2、，一般都是用工作电源断路器的辅助触点直接(或经低压继电器、延时继电器)启动备用电源投入。这种方式缺乏相频检测，厂用电切换时功率低、切换时间长。 概 述l 为了保障机炉在厂用电源切换过程中的运行稳定性，维持电能生产过程的连续稳定，大容量机组采用了新型微机厂用电快切装置。该装置具有检查同期的快速切换、同期捕捉切换和检查残压的切换功能。优先检同期，进行快速切换。快切装置具有正常情况下的手动切换，事故和不正常情况下的自动切换功能、手动切换加闭锁功能，可以在操作台上进行，也可以在装置面板上进行操作，自动切换由保护启动或装置检测到不正常情况后自行启动，不正常情况包括工作电源开关误跳和厂用母线失压。手动切换

3、方式可选并联和串联，自动切换方式可选串联和并联。 概 述l 为了保障机炉在厂用电源切换过程中的运行稳定性，维持电能生产过程的连续稳定，大容量机组采用了新型微机厂用电快切装置。该装置具有检查同期的快速切换、同期捕捉切换和检查残压的切换功能。优先检同期，进行快速切换。l快切装置具有正常情况下的手动切换，事故和不正常情况下的自动切换功能、手动切换加闭锁功能，可以在操作台上进行，也可以在装置面板上进行操作，自动切换由保护启动或装置检测到不正常情况后自行启动，不正常情况包括工作电源开关误跳和厂用母线失压。手动切换方式可选并联和串联，自动切换方式可选串联和并联。 概 述l厂用电源快切装置 l为了很好地解决

4、备用电源自投需解决的问题及克服原备用电源自投装置存在的问题，从20世纪90年代之后，我国研制并在国内中大型发电机组上广泛应用了一种新的厂用电源切换装置厂用电源快切装置。 l厂用电源快切装置的主要优点是“快速切换”电源。即厂用母线无故障的情况下，若在工作电源跳开的同时合上备用电源，从而避免了在厂用母线残压与备用电源之间相位差很大工况下投入备用电源问题。 l另外，由于在厂用电动机失压时间很短的工况下投入备用电源，冲击电流小，大大提高了备用电源自投的成功率。 l在快切装置中，为了避免在厂用母线故障的工况下进行备用电源的切换，在装置中设置了闭锁元件，即由表征厂用母线或母线联络线有故障的母线保护或厂高变

5、分支保护启动闭锁元件而闭锁快切装置。此外，尚有其他闭锁元件。 概 述第二章第二章 快切装置硬件快切装置硬件l指示灯说明指示灯说明l“运 行”灯为绿色，装置正常运行时点亮；l“报 警”灯为黄色，报警情况发生时点亮,情况消失时自动熄灭；l“切换 闭锁”灯为红色，装置因任何情况不允许执行切换动作时点亮；l“切换 动作”灯为绿色，起动一次切换后点亮，复归后熄灭；l“分支1电源”灯为绿色，母线1由分支1供电时点亮，否则熄灭；l“分支2电源”灯为绿色，母线2由分支2供电时点亮，否则熄灭；l“并联 允许”灯为绿色，并联切换条件满足时点亮，不满足时熄灭；l“就 地”灯为绿色，“投远控”开入退出时点亮，投入时熄

6、灭；l交流输入变换插件交流输入变换插件：l交流输入变换插件为本装置的第三个插件，槽号为2、3。l本插件提供4路电流输入、8路电压输入。lU1bsa，U1bsa，U1bsb，U1bsb，U1bsc，U1bsc：母线1电压（三相），取相电压。lU2bsa，U2bsa，U2bsb，U2bsb，U2bsc，U2bsc：母线2电压（三相），取相电压。lU1，U1：分支1电压，可取线电压或相电压。lU2，U2：分支2电压，可取线电压或相电压。lI1a，I1a，I1c，I1c：分支1的a相、c相电流输入。lI2a，I2a，I2c，I2c：分支2的a相、c相电流输入。l325端子为装置的接地点，应将该端子接至

7、接地铜排。l交流插件中电流输入，按额定电流可分为1A、5A两种，订货时请注明，投运前注意检查。第三章第三章 快切原理快切原理基本原理基本原理l热备方式下，切换是在工作电源侧开关CB1与备用电源侧开关CB2间进行；冷备方式下，切换是在工作电源侧开关CB1与备用电源高低压侧开关CB3、CB2间进行切换。l下文中的“目标分支”概念解释：若供电电源由工作电源侧切换至备用电源侧，则备用电源侧为目标分支，CB3、CB2为目标分支开关；若由备用电源侧切换至工作电源侧，则工作电源侧为目标分支，CB1为目标分支开关。快切基本原理示意图：快切基本原理示意图：l切换功能简单说明如下表。切换类型切换类型起动方式起动方

8、式切换方式切换方式切换判定条件切换判定条件正常手动切换通过装置菜单就地就地起动或通过控制台/DCS远方远方起动并联自动切换并联切换并联半自动切换串联切换快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换同时切换事故切换保护接点起动串联切换快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换同时切换非正常切换母线失压自动起动串联切换快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换同时切换开关偷跳起动串联切换快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换(一一)、正常手动切换正常手动切换l正常手动切换是指正常情况下进行的厂用电源切换。通过装置屏幕菜单或控制台开关

9、或ECS/DCS系统手动起动切换，完成从工作电源到备用电源，或由备用电源到工作电源的双向切换。l正常手动切换可以远方起动切换也可以就地起动切换。l起动条件如图 所示。l“投远控”开入退出时，手动切换控制权限为“就地控制”，只能通过装置屏幕菜单起动切换，操作过程详见6.2.5节“本地命令”的“手动切换”部分。切换方式由“就地切换方式”定值决定；l“投远控”开入投入时，手动切换控制权限为“远方控制”，通过控制台开关、屏上按钮或ECS/DCS系统接入“手动切换”开入，手动起动切换。切换方式分为两组：“手动切换方式选择”开入投入时，切换方式为串联切换或同时切换，由“远方串同切换方式”定值决定；“手动切

10、换方式选择”开入退出时，切换方式为并联自动切换或并联半自动切换，由“远方并联切换方式”定值决定。l切换过程简述如下：l1）并联自动切换l手动起动切换，并联切换条件满足时，合备用(工作)电源开关，延时满足“并联跳闸延时”定值，并确认备用(工作)电源开关合闸成功后，自动跳开工作(备用)电源开关。l2）并联半自动切换l手动起动切换，并联切换条件满足时，合上备用(工作)电源开关，跳开工作(备用)电源开关的操作人工完成。若25s内工作(备用)电源开关仍未跳开，装置告警闭锁；l无论上述哪种方式，并联切换条件均指：l(1)母线与目标分支间压差=“并联切换压差”定值；l(2)母线与目标分支间频差=“并联切换频

11、差”定值；l(3)母线与目标分支间相差=“并联切换相差”定值；l(4)装置未闭锁。l若起动后并联切换条件不满足，装置将闭锁切换，等待复归。l3）串联切换）串联切换l手动起动切换，发出跳工作(备用)电源开关命令，待工作(备用)电源开关跳开且切换条件满足时，合上备用(工作)电源开关。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。l3）串联切换）串联切换l快速切换条件为：起动切换后，母线电压与目标分支电压的频差小于“快切频差”定值、相差小于“快切相差”定值时快速切换条件满足。l越前相角切换条件为：母

12、线电压与目标分支电压的相差等于“同捕越前相角”定值，且母线电压与目标分支电压的频差小于“同捕允许频差”定值时越前相角切换条件满足。l越前时间切换条件为：根据当前母线电压与目标分支电压的频差及相角差变化速度，实时计算“同捕越前时间”定值设定的延时后母线电压与目标分支电压间的相差，相差为零且且母线电压与目标分支电压的频差小于“同捕允许频差”定值时越前时间切换条件满足。l残压切换条件为：当母线电压幅值低于“残压切换幅值”定值时，残压切换条件满足。l长延时切换条件为：在“长延时时间”定值设定的延时内，如果上述四种切换条件均不满足，则延时结束后长延时切换条件满足。l下文中的“快速切换、越前相角切换、越前

13、时间切换、残压切换、长延时切换”切换条件均与上述描述一致。l4）同时切换）同时切换l手动起动切换，发出跳工作(备用)电源开关命令，经定值“同时切换合闸延时”后，无论工作(备用)电源开关是否跳开，切换条件满足时即发合备用(工作)电源开关命令。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。l(二二)、事故切换事故切换l事故切换是指由于工作电源侧故障而引起的切换。将发电机、变压器或发-变组保护出口接点接入本装置的“保护起动”开入，由保护出口起动切换，只能由工作电源侧切换至备用电源侧。l事故切换分为串

14、联切换和同时切换两种方式，由“事故切换方式”定值决定。起动条件如图 所示。l切换过程简述如下：l1）串联切换l由反映工作电源侧故障的保护出口起动，发出跳工作电源开关命令，待工作电源开关跳开且切换条件满足时，合上备用电源开关。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。l2）同时切换l由反映工作电源侧故障的保护出口起动，发出跳工作电源开关命令，经定值“同时切换合闸延时”后，无论工作电源开关是否跳开，切换条件满足时即发合备用电源开关命令。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切

15、换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。l切换过程简述如下：l1）串联切换l由反映工作电源侧故障的保护出口起动，发出跳工作电源开关命令，待工作电源开关跳开且切换条件满足时，合上备用电源开关。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。l2）同时切换l由反映工作电源侧故障的保护出口起动，发出跳工作电源开关命令，经定值“同时切换合闸延时”后，无论工作电源开关是否跳开，切换条件满足时即发合备用电源开关命令。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前

16、时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。 (三三)、不正常切换不正常切换l不正常切换是由母线非故障性低压引起的切换。不正常切换分为以下两种情况：l(1) 母线失压切换母线失压切换l母线电压均持续低于“失压起动幅值”定值的时间超过“失压起动延时”定值，装置自动起动切换。l母线失压切换分为串联和同时两种方式，由“失压切换方式”定值决定，切换过程与事故切换相同，只能由工作电源侧切换至备用电源侧。l起动条件如图 所示。(2)、开关偷跳切换开关偷跳切换l因误操作、开关机构故障等原因造成工作电源开关误跳开时，装置自动起动切换，切换条件满足时

17、，合上备用电源开关。只能由工作电源侧切换至备用电源侧。切换条件包括：快速切换、越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。快速切换不成功时自动转入越前相角切换、越前时间切换、残压切换、长延时切换。l起动条件如图 所示。l快切装置的快切装置的辅助功能辅助功能：l低压减载功能低压减载功能l装置共设置两段低压减载出口，“减载I”和“减载II”，两段出口动作过程相同，以低压减载一段为例：在切换过程中，当母线电压均持续低于“低压减载一段幅值”定值，满足定值“低压减载一段延时”的设定延时后，为利于重要辅机自起动，低压减载一段出口，切除次要辅机。出口接点为1s的闭合脉冲信号。l两段延时定值和电压幅值可

18、分别设定，以目标分支开关合上为延时起始时间。此功能只在本装置进行切换时且目标分支开关合上后自动投入，投入1s后自动退出。l后加速保护功能后加速保护功能l在切换时为防止目标分支误投故障母线，本装置将输出两副脉冲信号接点，与分支后加速保护配合，快速切除故障。该接点为1s的闭合脉冲信号。l对于无分支保护的场合，本装置提供后加速保护功能。目标分支开关合上后，在后加速有效时间内监视目标分支电流，如任一相电流超过“后加速电流幅值”定值，满足“后加速延时”定值后跳目标分支开关。l 第四章第四章 装置装置定值及整定说明定值及整定说明序号定值名称整定范围单位备注 1失压起动幅值20.090.0% 2失压起动延时

19、0.1005.000s 3并联切换压差0.020.0% 4并联切换频差0.020.50Hz 5并联切换相差0.520.0deg 6并联跳闸延时0.0105.000s 7同时切换合闸延时0.0010.500s 8快切频差0.102.00Hz 9快切相差0.560.0deg 10同捕允许频差0.105.00Hz 11同捕越前相角-120.0-30.0deg 12同捕越前时间0.0010.150s 13残压切换幅值20.060.0% 14长延时时间0.50010.000s15低压减载一段幅值20.080.0%16低压减载二段幅值20.080.0%17低压减载一段延时0.00020.000s18低压减

20、载二段延时0.00020.000s19后加速电流幅值10.04000.0%20后加速延时0.0000.500s21后备失电幅值50.090.0%22后备失电延时0.2000.500s23备用高低侧合闸延时0.0000.150s24TA二次额定1,5A25工作分支TV二次额定57.74,100或63.51,110V26备用分支TV二次额定57.74,100或63.51,110V27工作侧转角0,30,60,90,120，150deg分支1TV电压与母线电压Uab初始夹角28备用侧转角0,30,60,90,120，150deg分支2TV电压与母线电压Uab初始夹角29分合闸脉冲最大展宽时间0.10

21、010.000sl定值序号1和2：用于母线失压切换。母线电压均持续低于定值1的时间超过定值2的设定延时，母线失压切换起动。l定值序号3、4、5：用于并联切换条件判定。当母线电压与目标分支电压的压差、频差、相差小于定值3、4、5时并联切换条件满足。l定值序号6：用于并联自动切换方式。手动并联自动切换起动后，合备用(工作)电源开关，延时定值6设定的时间，自动跳开工作(备用)电源开关。l定值序号7：用于同时切换方式。为避免两电源分支并列，发出跳工作(备用)电源开关命令后，满足定值7设定延时且切换条件满足时发合备用(工作)电源开关命令。l定值序号8、9：用于快速切换条件判定。起动切换后，母线电压与目标

22、分支电压的频差、相差小于定值8、9时快速切换条件满足，否则快速切换条件判定失败。l定值序号10：用于越前相角切换和越前时间切换条件判定。越前相角切换和越前时间切换条件判定过程中，母线电压与目标分支电压的频差大于定值10时，越前相角切换和越前时间切换条件判定失败。l定值序号11：用于越前相角切换条件判定。母线电压与目标分支电压的相差等于定值11时，越前相角切换条件满足。l定值序号12：用于越前时间切换条件判定。根据当前母线电压与目标分支电压的频差及相角差变化速度，实时计算定值12设定的延时后母线电压与目标分支电压间的相差，相差为零时越前时间切换条件满足。l定值序号13：用于残压切换条件判定。当母

23、线电压幅值低于定值13时，残压切换条件满足。l定值序号14：用于长延时切换条件判定。在定值14设定的延时内，如果其它切换条件均不满足，则延时结束后长延时切换条件满足。l定值序号15、16、17、18：用于低压减载功能。切换起动，目标分支开关合上后, 母线电压幅值持续低于定值15 (二段为定值16)，满足定值17(二段为定值18)的设定延时后，低压减载出口。l定值序号19、20：用于后加速保护功能。切换起动，目标分支开关合上后，目标分支电流幅值持续大于定值19，满足定值20的设定延时后，后加速动作。l定值序号21、22：用于后备失电功能。当目标电源分支电压幅值持续低于定值21的时间超过定值22的

24、设定延时，后备失电条件满足，装置报警。若“后备失电闭锁”定值为投入，则同时闭锁切换。l定值序号23：用于备用电源分支备变冷备用方式时，高低压侧开关的合闸延时。l定值序号24：用于电流量显示。根据TA的二次额定值设定。l定值序号25：用于电压量显示。工作侧电压Uwk取相电压时，定值设定为57.74或63.51；工作侧电压Uwk取线电压时，定值设定为100或110。l定值序号26：参考定值25。l定值序号27：用于调整因工作侧电压Uwk接线方式的不同而产生的初始角差，以母线电压Uab为基准。定值整定为工作侧电压Uwk与母线电压Uab初始夹角。l定值序号28：参考定值27。l定值序号29：跳、合闸脉

25、冲发出后，超过定值29设置的时间，开关辅助接点位置与预期不一致，装置报开关拒动。控制字定值及整定说明控制字定值及整定说明序号定值名称整定范围备注1正常切换0,10:退出；1:投入2就地切换方式030:串联；1:同时2:并联自动3:并联半自动3远方串同切换方式0,10:串联；1:同时4远方并联切换方式0,10:并联自动1:并联半自动5事故切换0,10:退出；1:投入6事故切换方式0,10:串联；1:同时7失压切换0,10:退出；1:投入8失压切换方式0,10:串联；1:同时9偷跳切换0,10:退出；1:投入10快速切换0,10:退出；1:投入11越前时间切换0,10:退出；1:投入12越前相角切换0,10:退出；1:投入13残压切换0,10:退出；1:投入14长延时切换0,10:退出；1:投入15低压减载一段0,10:退出；1:投入16低压减载二段0,10:退出；1:投入17后加速0,10:退出；1:投入18后备失电闭锁0,10:退出；1:投入19备变状态0,10:冷备；1:热备20切换