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直接(或經(jīng)低壓繼電器、延時繼電器)起動備用電源投入。這種方式未經(jīng)同步檢定,電動機(jī)易受沖擊。若經(jīng)過延時待母線槽殘壓衰減到一定幅值后再投入備用電源,電動機(jī)組的自起動電流很大,母線槽電壓將可能難以恢復(fù),從而對生產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性帶來嚴(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、頻率相差過大時合閘而對電機(jī)造成沖擊,如果失去快速切換的機(jī)會,則裝置自動轉(zhuǎn)為同期判別或判殘壓及長延時的慢速切換,同時在電壓跌落過程中,可按延時切去部分非重要負(fù)荷,以利于重要設(shè)備的自起動。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、長延時切換的原理及關(guān)系

圖1所示為母線槽系統(tǒng)的某一段接線圖,圖2為電動機(jī)切換時的等值電路圖。圖中Us-電源電壓;Ud-母線槽上電動機(jī)的殘壓;Xs-電源等值電抗;Xm-母線槽上電動機(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,正常運行時,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/備用變提供。當(dāng)工作電源側(cè)故障時,工作分支開關(guān)1DL將被跳開,此時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)方式運行，部分電機(jī)將惰行，此時母線槽上電壓(殘壓)的頻率和幅值將逐漸衰減，此時如備用電源2DL及3DL合上，不可避免地將對母線槽上的電機(jī)造成沖擊，嚴(yán)重威脅旋轉(zhuǎn)負(fù)載的自起動及安全運行。

圖2所示為電動機(jī)重新接通電源時的等值電路圖和相角圖，從圖中可以看出,不同的0角(電源電壓和電動機(jī)殘壓二者之間的夾角),對應(yīng)不同的△U值,如0=180o時,AU值最大,如果此時重新合上電源,對電動機(jī)的沖擊最嚴(yán)重。根據(jù)母線槽上成組電動機(jī)的殘壓特性和電動機(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,計算得到△U(%)=1.64。在圖3中,以A點為圓心,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,實現(xiàn)的電源切換稱為“快速切換”即在圖中B點(03秒)以前進(jìn)行的切換,對電機(jī)是安全的。延時至C點(0.47秒)以后進(jìn)行同期判別實現(xiàn)的切換稱為“同期判別切換”此時對電機(jī)也是安全的。等殘壓衰減到20%~40%時實現(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，裝置自動起動“長延時切換"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)格來說需根據(jù)各類電動機(jī)參數(shù)、特性、所帶負(fù)荷等因素通過計算確定。實際運行中,可根據(jù)典型機(jī)組的試驗確定母線槽殘壓特性。試驗表明,母線槽電壓和頻率衰減的時間、速度和達(dá)到最初反相的時間，決定于試驗前該段母線槽的負(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,則若采用同時方式切換,且分合閘錯開時間(斷電時間)整定得很小(如10 ms),則備用電源合上時間角差也很小，沖擊電流和自啟動電流均很小。若采用串聯(lián)切換,則斷電時間至少為合閘時間,假定為100 ms,對600 MW機(jī)組,相角差為20~30°。備用電源合閘時的沖擊電流也不很大，一般不會造成設(shè)備損壞或快切失敗。有關(guān)數(shù)據(jù)表明:反相后第一個同期點時間為0.4-0.6 s,殘壓衰減到允許值(如20%-40%)為1~2 s，而長延時則要經(jīng)現(xiàn)場試驗后根據(jù)殘壓曲線整定,一般為幾秒,自啟動電流限制在4-6倍?？梢?同期捕捉切換,較之殘壓切換和長延時切換有明顯的好處。目前所用的真空開關(guān)，合分閘時間很短,這為實現(xiàn)快速切換提供了必要條件。