供電電源快速切換原理及ETAP仿真策略

1、供電電源快速切換原理及ETAP仿真策略深圳市康必達控制技術(shù)有限公司201621.導(dǎo)言 微機型電源快切裝置最早應(yīng)用于發(fā)電廠廠用電電源快速切換上面，其對廠用電系統(tǒng)在失電后快速恢復(fù)供電，保證電廠正常生產(chǎn)起著巨大作用。近年來，快切裝置也逐漸被應(yīng)用于工礦企業(yè)的供電電源的快速切換上，以取代常規(guī)備用電源自投裝置。2.切換方式 供電電源切換的方式可按開關(guān)動作順序分類，也可按啟動原因分類，還可按切換速度進行分類。盡管絕大多數(shù)情況下，采用相同的切換方式，如正常切換采用并聯(lián)方式，事故切換采用串聯(lián)方式，但以下所述的其他所有方式都有實際應(yīng)用的場合和應(yīng)用的原因和理由。 2.1 按開關(guān)動作順序分類（動作順序以工作電源切向備

2、用電源為例） . 并聯(lián)切換：先合上備用電源，再跳開工作電源。這種方式多用于正常切換，如起、 停機。并聯(lián)方式另再分為并聯(lián)自動和并聯(lián)半自動兩種，并聯(lián)自動指由快切裝置先合 上備用開關(guān)，經(jīng)短時并聯(lián)后，再跳開工作電源；并聯(lián)半自動指快切裝置僅完成合備 用，跳工作由人工完成。并聯(lián)切換母線不斷電。 . 串聯(lián)切換：先跳開工作電源，在確認工作開關(guān)跳開后，再合上備用電源。母線斷電 時間約為備用開關(guān)合閘時間。此種方式多用于事故切換。 . 同時切換：這種方式介于并聯(lián)切換和串聯(lián)切換之間。先發(fā)跳工作命令，經(jīng)短延時后 再發(fā)合備用命令，短延時的目的是保證工作電源先斷開、備用電源后合上。母線斷電時間大于0而小于備用開關(guān)合閘時間。

3、這種方式既可用于正常切換，也可用于事故切換。 2.2 按啟動原因分類 . 手動切換：由運行人員手動操作啟動，快切裝置按事先設(shè)定的手動切換方式（并聯(lián)、同時、串聯(lián)）進行分合閘操作。 . 事故切換：由保護出口啟動，快切裝置按事先設(shè)定的自動切換方式（串聯(lián)或同時）進行分合閘操作。 . 不正常情況自動切換：有兩種不正常情況，一是母線失壓。母線電壓低于整定電壓且進線無流達整定延時后，裝置自行啟動，并按自動方式進行切換。二是工作電源開關(guān)誤跳，由工作開關(guān)輔助接點啟動切換，在合閘條件滿足時合上備用電源。 2.3 按切換速度或合閘條件分類 . 快速切換 . 同期捕捉切換 . 殘壓切換 . 長延時切換 下節(jié)將重點說明

4、這四種切換的原理，這是本文重點和核心內(nèi)容。3 四種快切切換原理市場上所用微機快切裝置主要應(yīng)用下面四種快切方式：快速切換、同期捕捉切換、殘壓切換、長延時切換。 3.1 快速切換 假設(shè)有圖1所示的供電系統(tǒng)，正常運行時1DL和2DL合，3DL分。#1進線和#2進線互為備用。當1進線發(fā)生故障后，必須先跳開1DL，然后合3DL，反之亦然。以#1進線到#2進線切換為例，跳開1DL后#1母線失電，電動機將惰行。由于負荷多為異步電動機，對單臺電動機而言，電源切斷后電動機定子電流變?yōu)榱?，轉(zhuǎn)子電流逐漸衰減，由于機械慣性，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將從額定值逐漸減速，轉(zhuǎn)子電流磁場將在定子繞組中反向感應(yīng)電勢，形成反饋電壓。多臺異步電機

5、聯(lián)結(jié)于同一母線時，由于各電機容量、負載等情況不同，在惰行過程中，部分異步電動機將呈異步發(fā)電機特征，而另一些呈異步電動機特征。母線電壓即為眾多電動機的合成反饋電壓，俗稱殘壓，殘壓的頻率和幅值將逐漸衰減。通常，電動機總?cè)萘吭酱?，殘壓頻率和幅值衰減的速度越慢。圖1一次系統(tǒng)簡圖以極坐標形式繪出母線殘壓相量變化軌跡如圖2所示。 圖2 母線殘壓特性示意圖 圖中VD 為母線殘壓，VS 為備用電源電壓，U 為備用電源電壓與母線殘壓間的差壓。為了分析的方便，我們?nèi)∫粋€電源系統(tǒng)與單臺電動機為例，將備用電源系統(tǒng)和電動機等值電路按暫態(tài)分析模型作充分簡化，忽略繞組電阻、勵磁阻抗等，以等值電勢VS 和等值電抗XS代表備用

6、電源系統(tǒng)，以等值電勢VM 和等值電抗XM來表示電動機，如圖3所示： 圖3 單臺電動機切換分析模型 由于單臺電機在斷電后定子電路開路，因此其電勢VM就等于機端電壓，在備用電壓合上前，VM VD 。備用電源合上后，電動機繞組承受的電壓UM 為： UM = XM /（XS XM）×（VS VM ） 因VM VD ，則（VS VM ）（VS VD ）U 所以，UM = XM /（XS XM）×U （1） 令 K XM /（XS XM），則 UMKU （2） 為保證電動機安全，UM 應(yīng)小于電動機的允許啟動電壓，設(shè)為1.1 倍額定電壓UDe，則有： KU 1.1 UDe （3） U （

7、）1.1 / K （4） 設(shè)XS : XM =1：2，K0.67，則U （）1.64。圖2中，以A為圓心，以1.64為半徑繪出弧線A'A''，則A'A''的右側(cè)為備用電源允許合閘的安全區(qū)域，左側(cè)則為不安全區(qū)域。若取K0.95，則U （）1.15，圖2中B'B''的左側(cè)均為不安全區(qū)域，理論上K01，可見K值越大，安全區(qū)越小。 假定正常運行時工作電源與備用電源同相，其電壓相量端點為A，則母線失電后殘壓相量端點將沿殘壓曲線由A向B方向移動，如能在AB段內(nèi)合上備用電源，則既能保證電動機安全，又不使電動機轉(zhuǎn)速下降太多，這就是所謂的“

8、快速切換”。 在實現(xiàn)快速切換時，廠用母線的電壓降落、電動機轉(zhuǎn)速下降都很小，備用分支自啟動電流也不大。切換過程中相關(guān)的電壓、電流錄波曲線如圖4所示。 圖4 快速切換時的電流電壓波形 在實際工程應(yīng)用中，是否能實現(xiàn)快速切換，主要取決于工作電源與備用電源間的固有初始相位差0、快切裝置啟動的方式（保護啟動等）、備用開關(guān)的固有合閘時間以及母線段當時的負載情況（相位差變化速度/t（或頻差f）等。例如，假定目標相位差為不大于60°，初始相位差為10°（備用電源電壓超前），在合閘固有時間內(nèi)平均頻差為1Hz，固有合閘時間為100ms，則合閘時的相差約46°，或倒過來講，只要啟動時相差

9、小于24°，則合上時相差小于60°；相同條件下，若初始相差大于24°，或合閘時間大于140ms，則無法保證合閘瞬間相位差小于60°。 從理論上講，根據(jù)上述計算公式，在裝置啟動后，可以通過實時計算動態(tài)確定B點的位置，結(jié)合當時的其他條件，如頻差、相差等，來判斷是否能實現(xiàn)快速切換。B點通常還是由相角來界定。 3.2 同期捕捉切換 在1997年以前，國內(nèi)外所有的文獻和產(chǎn)品中，都只有快速切換、殘壓切換、延時切換， 而沒有“同期捕捉切換”。同期捕捉切換，由原東南大學東大集團電力自動化研究所（現(xiàn)改制為東大金智電氣和金智科技股份公司）提出，并首次成功運用于MFC2000

10、1型快切裝置，其原理如下： 圖2中，過B點后BC段為不安全區(qū)域，不允許切換。在C點后至CD段實現(xiàn)的切換以前通常稱為“延時切換”或“短延時切換”。因不同的運行工況下頻率或相位差的變化速度相差很大，因此用固定延時的辦法很不可靠，現(xiàn)在已不再采用。利用微機型快切裝置的功能，實時跟蹤殘壓的頻差和角差變化，實現(xiàn)C-D段的切換，特別是捕捉反饋電壓與備用電源電壓第一次相位重合點實現(xiàn)合閘，這就是“同期捕捉切換”。實際工程應(yīng)用時，可以做到在過零點附近很小的范圍內(nèi)合閘，如±5°。以上圖為例，同期捕捉切換時廠母電壓為6570額定電壓，電動機轉(zhuǎn)速不至下降很大，通常仍能順利自啟動，另外，由于兩電壓同相

11、，備用電源合上時沖擊電流較小，不會對設(shè)備及系統(tǒng)造成危害。同期捕捉切換過程中，相關(guān)的電壓電流錄波曲線如圖5所示。 圖5 同期捕捉切換時的電流電壓波形 同快速切換一樣，理論上可以動態(tài)確定C點的位置，搶在剛過這一點時合閘，以盡量縮短母線斷電時間，但因許多現(xiàn)實的問題，工程實施也需要滿足一定條件。 3.3 殘壓切換 當母線電壓衰減到2040額定電壓后實現(xiàn)的切換通常稱為“殘壓切換”。殘壓切換雖能保證電動機安全，但由于停電時間過長，電動機自啟動成功與否、自啟動時間等都將受到較大限制。如上圖情況下，殘壓衰減到40的時間約為1秒，衰減到20的時間約為1.4秒。而對另一機組的試驗結(jié)果表明，衰減到20的時間為2秒。

12、殘壓切換過程中，相關(guān)的電流電壓錄波曲線如圖6所示。 圖6 殘壓切換時的電流電壓波形 3.4 長延時切換 目前，一些大容量機組，如某些600MW機組工程，發(fā)電機出口設(shè)置開關(guān)，正常切換通過發(fā)電機出口開關(guān)完成。當工作電源發(fā)生故障時，需切換至備用電源以便安全停機。如備用電源的容量不足以承擔全部負載，甚至不足以承擔通過殘壓切換過去的負載的自啟動，只能考慮長延時切換。 4.快切設(shè)備若干爭議問題 市場上國產(chǎn)微機快切設(shè)備主要供應(yīng)廠商為東大金智、深圳智能等，它們的快切設(shè)備在實現(xiàn)原理上存在許多矛盾和爭議的地方。本節(jié)主要討論這些爭議問題。（本節(jié)主要以廠用電快切為例，工礦企業(yè)供電電源快切原理相同）4.1 廠用電快速切

13、換與發(fā)電機自動準同期 廠用電快速切換和發(fā)電機自動準同期都是發(fā)電廠中最重要的電氣操作之一，在操作對象、操作管理、功能要求、性能要求等方面有很大的不同，但在具體的實現(xiàn)技術(shù)上，有部分相同之處。因此部分廠商認為：“廠用電正常切換是地道的同期操作，應(yīng)嚴格地按同期數(shù)學模型控制切換過程”；另外一些廠商認為這個看法存在誤區(qū)，他們認為： 廠用電切換與發(fā)電機自動準同期最大的區(qū)別在于： 1） 廠用電正常切換發(fā)生在發(fā)電機并網(wǎng)之后，同期的三要素：頻率、電壓幅值和相位差無法像發(fā)電機同期那樣可以調(diào)整。 . 頻率：工作電源的頻率與備用電源相同，不可能調(diào)、也無必要調(diào)。 . 電壓幅值：正常運行時廠用電工作電源與備用電源電壓幅值的

14、一致性是由廠用電一次系統(tǒng)的設(shè)計來保障的，在不同運行方式下兩側(cè)電壓幅值差一般較小，不影響廠用電合環(huán)。如果電壓差很大，理論上可以通過調(diào)節(jié)發(fā)電機端電壓來實現(xiàn)，但發(fā)電機端電壓首先應(yīng)滿足電網(wǎng)調(diào)度及發(fā)電機安全運行的需要，僅為滿足精確同期而調(diào)發(fā)電機勵磁在實際運行時是不現(xiàn)實和不必要的。 . 相位差： 工作電源與備用電源間的相位差取決于備用電源的引接方式及電網(wǎng)不同運行方式下兩側(cè)電壓的功角差，這是個不可控量，只能通過不同的切換方式來適應(yīng)它。而發(fā)電機自動準同期則不同，發(fā)電機并網(wǎng)前，頻率、電壓幅值、相位都可調(diào)、可控，完全可以實現(xiàn)精確的同期。因此，廠用電正常切換，既不是地道的同期操作，也不可能嚴格按同期數(shù)學模型控制切換

15、過程。 2）在事故切換等自動切換時，在備用電源投入前，由于工作電源已斷電，電動機開始惰行，母線電壓的幅值、頻率將逐漸下降，與備用電源電壓間的相位差持續(xù)增大，嚴格來說，已完全失去了與備用電源同步的可能。另一方面，此時電動機只有轉(zhuǎn)子衰減電流和惰行轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的交變磁場，而沒有強迫勵磁產(chǎn)生的同步磁場和力矩，如電動機轉(zhuǎn)速下降不太大（一般指母線電壓不低于6065），當備用電源投入時，新的同步磁場將很快將異步磁場拉入正常轉(zhuǎn)差范圍。因此，廠用電事故切換，更不是地道的同期操作，也不可能嚴格按同期數(shù)學模型控制切換過程。 4.2 關(guān)于正常并聯(lián)切換 正常并聯(lián)切換即先合上備用（工作）電源開關(guān)，后跳開工作（備用）電源開關(guān)，

16、由于存在兩個電源的短時并列，構(gòu)成廠用工作電源發(fā)電廠接入系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)電廠備用電源系統(tǒng)廠用備用電源廠用工作電源的環(huán)路，因此并聯(lián)切換也稱合環(huán)操作。國內(nèi)目前只有極少數(shù)電廠的廠用電切換發(fā)生在不同頻率的兩個獨立電網(wǎng)之間，這種情況下不允許合環(huán)操作，而應(yīng)采用同時切換或串聯(lián)切換。同頻情況下，合環(huán)操作對并列點兩側(cè)電壓的相位差有要求，如不大于20°。國內(nèi)有少數(shù)電廠的初始相位差在某些運行方式下超過10°，有的接近20°，這種情況下，需要當?shù)卣{(diào)度中心進行合環(huán)潮流、靜態(tài)安全分析計算和穩(wěn)定分析計算等，以確保合環(huán)不引起系統(tǒng)問題。 有的廠商對這20°定值產(chǎn)生質(zhì)疑，認為 “實際上通過潮流計算

17、完全可以獲得這個閉鎖角的運行值，一般運行方式下，這個允許值遠不止是20°，而是更大，這意味著實現(xiàn)并聯(lián)切換的機會更多”。這個觀點存在爭議，反對的理由如下：首先，在我國歷來頒布的調(diào)度規(guī)程中，明確說明：“合環(huán)操作，必須相位（序）相同，電壓差、相位差應(yīng)符合規(guī)定；應(yīng)確保合環(huán)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，潮流變化不超過電網(wǎng)穩(wěn)定、設(shè)備容量等方面的限制”。合環(huán)引起潮流的重新分配，或使某些元件減輕負載，或使某些元件增大負載，可以通過合環(huán)潮流計算校驗是否過載，這是其一；合環(huán)，特別是相角差較大時的合環(huán)，將引起較大的有功擾動，對電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定安全構(gòu)成影響，必須通過復(fù)雜的穩(wěn)定計算進行校驗，這是其二。因此，上述僅以潮流

18、分布來確定合環(huán)條件的觀點是片面的。實際上，目前各地電力調(diào)度中心在進行合環(huán)時控制的相角差比20°還要小。 其次，電力工程電氣設(shè)計手冊 電氣二次部分，第二十二章 發(fā)電廠和變電所的自動裝置，有明確表述：“初始相角的存在、在手動并聯(lián)切換時，兩臺變壓器之間要產(chǎn)生環(huán)流，環(huán)流過大，對變壓器是有害的初始相角在20°時，環(huán)流的幅值大約等于變壓器的額定電流故如果廠用工作/備用變壓器的引接可能使它們之間的夾角超過20°時，廠用備用電源切換裝置和手動切換時應(yīng)加同步檢查繼電器閉鎖”。 4.3 關(guān)于實切過程中安全區(qū)域的控制 有觀點針對上述關(guān)于快速切換和同期捕捉切換的理論分析，進一步認為就取母

19、線斷電前合成負載的XM，及取備用變短路電抗作為XS，可實時計算U 的允許值，廠用電實切過程中快速切換和同期捕捉切換安全域就以該U 為界線：“為了準確得到與廠用電運行方式相關(guān)的U值，在廠用電正常運行時不斷實時測量廠用負荷的等值阻抗，直到工作分支跳閘為止，用最后的阻抗值與已知的起備變短路電抗值就很容易計算出U的允許值，確保在投入備用電源瞬間電動機群所承受的電壓在容許值把“快速切換”定義在U到達允許值前的整個區(qū)間內(nèi)，此時投入備用電源時的相角差中可能已是100多度了如果由于無法實現(xiàn)快速切換，繼而進入>180°的區(qū)間實現(xiàn)慢速切換，但不會去捕捉同期點，而仍然是去捕捉電動機群能耐受的U點”（

20、以上觀點由深圳智能提出，并在SID-8BT同期快切設(shè)備上得到應(yīng)用）。這個觀點看起來似乎有道理，但實際上爭議非常大，甚至被認為是錯誤的，原因在于： 1） 適用模型參數(shù)錯誤 一般分析是以電動機暫態(tài)分析模型為基礎(chǔ)的，電抗XM 為電動機的暫態(tài)電抗。與穩(wěn)態(tài)模型相比，忽略了繞組電阻，且視轉(zhuǎn)子為短路，等同于電動機處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時從定子側(cè)觀察到的等值電抗即為XM 。我們知道，電動機轉(zhuǎn)動時，轉(zhuǎn)子繞組模型中有一個代表電動機機械功率的等值電阻Rr×（1s）/s，其中Rr 為轉(zhuǎn)子繞組電阻，s為轉(zhuǎn)差率。廠用電自動切換，都發(fā)生在機組運行過程中，特別時切換前，電動機的轉(zhuǎn)速通常為額定轉(zhuǎn)速。母線失電前測量出的等值阻

21、抗是轉(zhuǎn)子額定轉(zhuǎn)速下的穩(wěn)態(tài)參數(shù)，以此來替代電動機轉(zhuǎn)子靜止狀態(tài)下暫態(tài)參數(shù)XM，顯然是錯誤的。 廠用母線上運行著眾多的負載，從模型上看，有電動機模型、變壓器模型，還有恒定阻抗模型，因此，實時測量到的等值阻抗也許僅對分析穩(wěn)態(tài)潮流有意義，而要用它來代表每臺電動機的暫態(tài)電抗，繼而分析電動機的可承受電壓，是行不通的。 2） 計算公式錯誤 我們知道，上文所作的推導(dǎo)是以單臺電動機投入備用電源為例的，并對電動機模型本身作了簡化。就以簡化模型為基礎(chǔ)，若以兩臺電動機對備用電源為模型再作分析，可以發(fā)現(xiàn)兩臺電動機繞組承受的電壓是不相等的，并不是兩臺電動機并聯(lián)的合成電抗與系統(tǒng)電抗之間的分壓關(guān)系，而變得相對復(fù)雜了。兩臺電機時

22、的分析模型如下圖7所示： 圖7 兩臺電動機分析模型 電動機1承受的電壓為：UM1 （XM1 * XM2 * VS + XM1 * XS * VM2 - XM1 * XM2 * VM1 - XM1 * XS * VM1）/ （XM1 * XM2 +XM1 * XS +XM2 * XS ）。 電動機2承受的電壓為:UM2 （XM1 * XM2 * VS + XM2 * XS * VM1 - XM1 * XM2 * VM2 - XM2 * XS * VM2）/ （XM1 * XM2 +XM1 * XS +XM2 * XS ）。 注意，這是相量計算，在各電勢幅值相同時若相位不同計算結(jié)果將不同。假設(shè)V

23、S =1.0，VM1 =0.8，VM2 =0.7，且VS 、V M1 、V M2 同相，X S ：X M1 ：X M2 =1：2：3，則U M1 =1.0，U M2 =2.1 。顯然，兩電動機承受的電壓相差很大。 原因其實不復(fù)雜：單臺電機時，母線斷電后，定子繞組開路，電動機反饋電勢就等于母線機端電壓，備用電壓投入時，繞組承受的電壓為系統(tǒng)電壓與母線電壓之間的壓差在電動機電抗與系統(tǒng)電抗之間的分配。兩臺電機時，由于工作電源斷電后兩臺電機之間并沒有相互斷開，定子繞組并沒有開路，兩臺電機的容量、特性等不同，此時很可能一臺轉(zhuǎn)入異步發(fā)電機運行，另一臺為異步電動機運行，兩臺電機的定、轉(zhuǎn)子磁場及電勢將重新進行調(diào)

24、整，當備用電源投入時，兩臺電機均轉(zhuǎn)入異步電機運行，每臺電機承受的電壓將取決于兩臺電機的電抗、電勢及備用電源系統(tǒng)的電抗和電勢。 廠用母線上連接著的電動機很多，除了電動機外，還有變壓器和其他負載，廠用電斷電及備用電源投入的過程中，各電動機承受的電壓計算異常復(fù)雜，是不能簡單處理的。 3） 應(yīng)用過程錯誤 對計算模型進行定性分析：在廠用電失電后，如有輔機電動機斷開，所有電動機總的XM將增大，K值將增大，允許的U將減少。在殘壓與備用電源電壓角度差進入>180°的區(qū)間后，部分輔機可能被切除，這意味著按失電前等值阻抗計算出的安全區(qū)域，已經(jīng)變得不安全了。 綜上所述，所謂實時捕捉電動機耐受U 點的

25、辦法是缺乏理論基礎(chǔ)的，如貿(mào)然在實際工程中應(yīng)用，是完全不負責任的。關(guān)于這個問題，相關(guān)的規(guī)程其實早已有明示，電力工程電氣設(shè)計手冊 電氣二次部分，第二十二章 發(fā)電廠和變電所的自動裝置：“在廠用母線上接有電動機，它們的特性可能有較大的差異，合成的母線殘壓特性曲線與分類的電動機的相角和殘壓曲線之間的差異較大。因此，按母線殘壓為基準來確定所有電動機是否危險是不嚴格的，最完善的方法是按每臺電動機的技術(shù)參數(shù)和特性來計算或試驗確定，這種計算很復(fù)雜，美國EBASCO公司提供的計算機程序感應(yīng)電動機母線切換可供參考”。 基于以上原因，國內(nèi)外快切生產(chǎn)廠家都采用相對可靠的、符合工程實際要求的廠用電切換安全控制辦法。在快速

26、切換階段，以最嚴酷的情況，即取K1、電動機承受的電壓不超過額定電壓為原則，在此原則下，安全差壓U U De，由于實現(xiàn)快速切換時電動機斷電時間很短（一般不超過45周波），母線電壓下降不大，U U De 的條件可以用更直觀的方法來表示，即母線電壓與備用電壓間相位差不超過60°。對于同期捕捉切換，當然也可以60°作為目標合閘點，但綜合考慮下來，0°合閘點更合適些，因為一方面這一階段母線的頻率已有一定程度的下降，母線電壓與備用電壓的角差變化得較快， -60°時刻與0°時刻相差時間很小，對輔機電動機自啟動影響不大，但另一方面，0°時，壓差要比6

27、0°小許多，合閘沖擊要小得多。采用這種方案的有SIEMENS AUE型快切、ABB PARAMID快切、ABB SUE3000型快切等。 4.4 關(guān)于勵磁涌流抑制 勵磁涌流是指當變壓器空載合閘、外部短路切除后電壓突然恢復(fù)或兩臺變壓器一臺在運行，另一臺投入并列（稱共振勵磁涌流）等情況下，引起的變壓器暫態(tài)電流激增，前兩種情況下，勵磁涌流的大小有時可以和短路電流相比擬。 變壓器停運時，即使電源斷開、勵磁電流變?yōu)榱悖滂F心中的磁通并不為零，而是沿著其鐵心的磁滯特性環(huán)降為某一剩磁值，設(shè)為r，因為磁通波形與電壓波形一樣是交變正弦波，r當然是有正負極性的。當變壓器再次接通時，其瞬時電壓產(chǎn)生的磁通

28、波形將與r相接。假設(shè)接通瞬間磁通波形瞬時值本身恰好等于r且波形方向與剩磁回降的波形一致，則磁通波形將沿以前的磁通波形平滑地繼續(xù)下去，就沒有勵磁涌流產(chǎn)生；假如r為正，變壓器接通時磁通波形瞬時值為負最大值點，則連接的結(jié)果是一個周波后的磁通值將是磁通波形最大值與r之和，由于飽和現(xiàn)象存在，對應(yīng)的勵磁電流就可能高達數(shù)倍甚至數(shù)十倍變壓器額定電流。 從以上分析可以發(fā)現(xiàn)，要控制變壓器勵磁涌流，一是必須跟蹤剩磁r，而是必須控制變壓器再次投入的電壓瞬時（即相位）。變壓器勵磁涌流是一個客觀存在的現(xiàn)象，目前尚無有效的辦法予以根除，單就開關(guān)和機構(gòu)而言，合閘時間離散性造成合閘時間相差35ms也許很正常，但因此造成的相位誤

29、差就達5490°，這就使控制開關(guān)合閘角度的設(shè)想成為空想。為此，微機變壓器保護想出了許多“躲”的辦法，如二次諧波制動、間斷角、波形對稱、波形疊加、波形擬合法等等。 對開關(guān)的控制涉及到正常操作、保護跳閘、自動裝置跳合閘以及分相操作等各方面，并不單純與廠用電快切相關(guān)，或影響的不僅限于廠用電快切，如能真正做到抑制甚至消除變壓器勵磁涌流，將是一次劃時代的進步，將徹底改變現(xiàn)有的變壓器繼電保護原理以及變壓器設(shè)計、運行和管理規(guī)程。 4.5 關(guān)于快速切換時間 快速切換時間主要涉及到兩個方面，一是開關(guān)固有跳合閘時間，二是快切裝置本身的動作時間。 就開關(guān)固有跳合閘時間而言，當然是越短越好，特別是備用電源開關(guān)的固有合閘時間越短越好。從實際要求來說，固有合閘時間以不超過3-4周波為好，國產(chǎn)真空開關(guān)通常都能滿足。若切換前工作電源與備用電源基本同相，快切裝置以串聯(lián)方式實現(xiàn)快速切換時，母線斷電時間在100ms以內(nèi)，母線反饋電壓與備用電源電壓間的相位差在備用電源開關(guān)合閘瞬間一般不會超過20°-30°，這種情況下，沖擊電流、自啟動電流、母線電壓的降落及電動機轉(zhuǎn)速的下降等因素對機爐的運行帶來的影響均不大。對開關(guān)速度的過分要求是不必要的，因為快速切換階段頻差和相位差的變化較慢，速