廠用電源的切換培訓(xùn)教材

廠用電源的切換培訓(xùn)教材多數(shù)電廠由于采用發(fā)電機－變壓器組單元接線，機組單元廠用工作電源從發(fā)電機出口引接，而發(fā)電機出口一般又不裝設(shè)斷路器，為了發(fā)電機組的啟動尚需設(shè)置啟動電源，并將啟動電源兼作備用電源。在此情況下，機組啟動時，其廠用負(fù)荷需由啟／備變供電，待機組啟動完成后，再切換至由工作電源（接至發(fā)電機出口的工作變壓器）供電；而在機組正常停機時，停機前又要將廠用負(fù)荷母線從工作電源切換至備用電源供電，以保證安全停機。此外，在廠用工作電源發(fā)生事故而被切除時，又要求備用電源盡快自動投入。因此，廠用電源的切換在發(fā)電廠中是經(jīng)常發(fā)生的。對于600MW機組電廠的廠用工作電源與備用電源之間的切換有很高的要求：其一，廠用電系統(tǒng)的任何設(shè)備（電動機、斷路器等）不能由于廠用電的切換而承受不允許的過載和沖擊；其二，在廠用電切換過程中，必須盡可能地保證機組的連續(xù)輸出功率、機組控制的穩(wěn)定和機爐的安全運行。一、廠用電失電影響與切換分析廠用母線的工作電源由于某種故障而被切除，即母線的進(jìn)線斷路器跳閘后，由于連接在母線上運行的電動機的定子電流和轉(zhuǎn)子電流都不會立即變?yōu)榱?，電動機定子繞組將產(chǎn)生變頻反饋電壓，即母線存在殘壓。殘壓的大小和頻率都隨時間而降低，衰減的速度與母線上所接電動機臺數(shù)、負(fù)荷大小等因素有關(guān)；另一方面，電動機的轉(zhuǎn)速下降。失電后，電動機轉(zhuǎn)速逐漸下降的過程稱為惰行，電動機轉(zhuǎn)速下降的快慢主要決定于負(fù)荷和機械常數(shù)，一般經(jīng)0.5s后轉(zhuǎn)速約降至（0.85～0.95）倍額定轉(zhuǎn)速，若在此時間內(nèi)投入備用電源，一般情況下，電動機能較迅速地恢復(fù)到正常穩(wěn)定運行。如果備用電源投入時間太遲，停電時間過長，電動機轉(zhuǎn)速下降多，且不相同，不僅會影響電動機的自起動，而且將對機組運行工況產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此，廠用母線失電后，應(yīng)盡快投入備用電源。另一方面，從減小備用電源自動投入時對參與自起動的電動機的沖擊電流考慮，還必須分析母線殘壓與備用電源電壓之間的相位關(guān)系。電動機的自起動就是正常運行時，其供電母線電壓突然消失或顯著降低時，如果經(jīng)過短時間（一般為0.5～1.5s）在其轉(zhuǎn)速未下降很多或尚未停轉(zhuǎn)以前，廠用母線電壓又恢復(fù)到正常（比如電源故障排除或備用電源自投），電動機就會自行加速，恢復(fù)到正常運行。電廠中有許多重要設(shè)備的電動機都要參與自起動，以保障機、爐運行少受影響。因為有成批的電動機同時參與自起動，很大的電流會在廠用變壓器和線路等元件中引起較大的電壓降，使廠用母線電壓下降很多。這樣，就有可能使母線電壓過低，導(dǎo)致一些電動機的電磁轉(zhuǎn)矩小于機械阻力轉(zhuǎn)矩而無法啟動，還有可能引起啟動時間過長而引起電動機過熱，甚至危及電動機的安全和壽命以及廠用系統(tǒng)的穩(wěn)定。所以為保證自起動能夠?qū)崿F(xiàn)，根據(jù)電動機的容量和端電壓或母線電壓等條件做了一些措施：1.電動機正常起動時，各電動機錯開起動時間，廠用母線最低允許值為額定電壓的80%。2.自起動時，廠用母線最低允許值為額定電壓的65～70%。3.限制參與自起動的電動機數(shù)量，對不重要設(shè)備的電動機加裝低電壓保護(hù)，延時0.5s斷開，不參加自起動。4.阻力轉(zhuǎn)矩為定值的重要設(shè)備的電動機，因它只能在接近額定電壓下起動，也不參加自起動。對這些機械設(shè)備，電動機均可采用低電壓保護(hù)。當(dāng)廠用母線電壓低于臨界值（電動機的最大轉(zhuǎn)矩下降到等于阻力轉(zhuǎn)矩）時，把它們從母線上斷開。這樣，可改善未曾斷開的重要電動機自起動條件。5.對重要的機械設(shè)備，應(yīng)選用具有高起動轉(zhuǎn)矩和允許過載倍數(shù)較大的電動機。二、廠用電源的切換方式廠用電源的切換方式，除按操作控制分手動與自動外，還可按運行狀態(tài)、斷路器的動作順序、切換的速度等進(jìn)行區(qū)分。1．按運行狀態(tài)區(qū)分（1）正常切換。在正常運行時，由于運行的需要（如開機、停機等），廠用母線從一個電源切換到另一個電源，對切換速度沒有特殊要求。（2）事故切換。由于發(fā)生事故（包括單元接線中的高廠變、發(fā)電機、主變壓器、汽輪機和鍋爐等事故），廠用母線的工作電源被切除時，要求備用電源自動投入，以實現(xiàn)盡快安全切換。2．按斷路器的動作順序區(qū)分（1）并聯(lián)切換。在切換期間，工作電源和備用電源是短時并聯(lián)運行的。它的優(yōu)點是保證廠用電連續(xù)供給，缺點是并聯(lián)期間短路容量增大，增加了斷路器的斷流要求。但由于并聯(lián)時間很短（一般在幾秒內(nèi)），發(fā)生事故的機率低，所以在正常的切換中被廣泛采用。但應(yīng)注意工作電源與備用電源之間的電壓差和相角差。（2）斷電切換（串聯(lián)切換）。其切換過程是：一個電源切除后，才允許投入另一個電源，一般是利用被切除電源斷路器的輔助觸點去接通備用電源斷路器的合閘回路。因此廠用母線上出現(xiàn)一個斷電時間，斷電時間的長短與斷路器的合閘速度有關(guān)。其優(yōu)缺點與并聯(lián)切換相反。（3）同時切換。在切換時，切除一個電源和投入另一個電源的脈沖信號同時發(fā)出。由于斷路器分閘時間和合閘時間的長短不同以及本身動作時間的分散性，在切換期間，一般有幾個頻率的斷電時間，但也有可能出現(xiàn)1～2周波兩個電源并聯(lián)的情況。所以在廠用母線故障及在母線供電的饋線回路故障時應(yīng)閉鎖切換裝置，否則投入故障供電網(wǎng)會因短路容量增大而有可能造成斷路器爆炸的危險。3．按切換速度區(qū)分（1）快速切換。一般是指在廠用母線上的電動機反饋電壓（即母線殘壓）與待投入電源電壓的相角差還沒有達(dá)到電動機允許承受的合閘沖擊電流前合上備用電源?？焖偾袚Q的斷路器動作順序可以是先斷后合或同時進(jìn)行，前者稱為快速斷電切換，后者稱為快速同時切換。（2）慢速切換。主要指殘