中小容量發(fā)電廠的廠用電源自動(dòng)投入裝置多為慢速切換方式,基本上滿足中小容量機(jī)爐運(yùn)行要求。但慢速切換方式切換時(shí)間長(zhǎng),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降的幅度大,成組啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)機(jī)爐運(yùn)行系統(tǒng)不利。并且在事故切換過(guò)程中，電流、電壓、頻率、滑差、相角和轉(zhuǎn)矩等將發(fā)生快速變化，為保證工作電源跳閘或母線電壓消失時(shí),備用電源快速投入,使廠用電系統(tǒng)中各設(shè)備連續(xù)運(yùn)行而不中斷，我們引入快速切換及同期捕捉切換等新型的切換方法，實(shí)現(xiàn)廠用電源快速準(zhǔn)確的進(jìn)行切換，提高供電可靠性。

下面結(jié)合廠用電源的接線方式，介紹廠用電快速切換過(guò)程及切換方式。

1廠用電源快速切換過(guò)程

基本的廠用/備用電源熱備用接線方式，廠用電同期快切裝置控制CB1和CB2開(kāi)關(guān)。
廠用電源切換過(guò)程分為正常切換和事故切換兩種方式。正常切換方式指廠用工作分支和備用分支間根據(jù)運(yùn)行方式要求進(jìn)行的切換；事故切換方式指廠用工作電源消失后快速投入備用電源的切換方式。
上述兩種切換方式都存在工作和備用電源的同期問(wèn)題，正常切換方式是同頻同期的合環(huán)操作。事故切換方式是差頻同期，即廠用工作母線上的殘壓、殘壓頻率與電壓、頻率正常的備用電源進(jìn)行同期。

2同期捕捉切換的幾種方法

2.1基于“恒定越前相角”原理，即根據(jù)正常廠用負(fù)荷下同期捕捉階段相角變化的速度和合閘回路的總時(shí)間，計(jì)算出合閘提前角，快切裝置實(shí)時(shí)跟蹤頻差和相差，當(dāng)相差達(dá)到整定值，且頻差不超過(guò)整定范圍時(shí)，即發(fā)合閘命令，當(dāng)頻差超范圍時(shí)，放棄合閘，轉(zhuǎn)入殘壓切換。這種方法缺點(diǎn)是合閘角精確度不高，且合閘角隨廠用負(fù)荷變化而變化。

2.2基于“恒定越前時(shí)間”原理，即完全根據(jù)實(shí)時(shí)的頻差、相差，依據(jù)一定的變化規(guī)律模型，計(jì)算出離相角差過(guò)零點(diǎn)的時(shí)間，當(dāng)該時(shí)間接近合閘回路總時(shí)間時(shí)，發(fā)出合閘命令。該方法從理論上講，能較精確地實(shí)現(xiàn)過(guò)零點(diǎn)合閘，且不受負(fù)荷變化影響。但實(shí)用時(shí)，需解決不少困難：一是要精確地找出頻差、相角差變化規(guī)律并給出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，不能簡(jiǎn)單的采用線形模型；二是由于廠用電反饋電壓頻率變化的不完全連續(xù)性及頻率測(cè)量的間斷性，造成頻差及相差測(cè)量的間斷和偏差；另外，合閘回路的時(shí)間也有一定的離散性。由于在同期捕捉階段，相差的變化速度可達(dá)1-2°/1ms，因此任何一方面產(chǎn)生的誤差都將大大降低合閘的準(zhǔn)確性。

2.3捕捉電動(dòng)機(jī)群允許的沖擊電流時(shí)機(jī)原理，即捕捉電動(dòng)機(jī)群允許的沖擊電流的時(shí)機(jī)進(jìn)行切換。此時(shí)，大量電動(dòng)機(jī)還未被切除，自啟動(dòng)條件較好，可保證廠用電安全恢復(fù)運(yùn)行。
合上備用電源后電動(dòng)機(jī)承受的電壓：

UD=XD△U/（XS+XD）
式中：XD——母線上電動(dòng)機(jī)組和低壓負(fù)荷折算到高壓廠用電壓后的等值電抗；
XS——電源的等值電抗令K0=XD/（XS+XD）；
為保證電動(dòng)機(jī)安全自啟動(dòng)，UD應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)的允許最大起動(dòng)電壓，設(shè)為1.1倍額定電壓UGN，則有：

K0△U＜1.1UGN
根據(jù)大型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的靜態(tài)電壓特性曲線，當(dāng)施加在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上的電壓低于K點(diǎn)，約0.62Ue時(shí)，電動(dòng)機(jī)的有功和無(wú)功功率發(fā)生跳躍性變化，即轉(zhuǎn)矩急劇下降至停轉(zhuǎn)，且大量吸取無(wú)功功率使電源電壓大幅度下降，因此投入備用電源必須在反饋電壓降到K點(diǎn)之前。
為此，捕捉電動(dòng)機(jī)群允許的沖擊電流時(shí)機(jī)原理的捕捉同期的過(guò)程如下：
設(shè)UG為工作母線電壓，UB為備用母線電壓，△U為UG與UB的電壓相量差(差拍電壓)，δ為UG與UB的初始相角。工作電源消失后，UG幅值下降并且向滯后UB的方向旋轉(zhuǎn)，如圖UG
1、UG

2、UG

3、UG

4、UG

5、UG6，對(duì)應(yīng)壓差分別為△U

1、△U

2、△U

3、△U

4、△U

5、△U6，對(duì)應(yīng)相角差分別為φ

1、φ

2、φ

3、φ

4、φ

5、φ6。如在△U2時(shí)投入備用電源所產(chǎn)生的沖擊電流為電動(dòng)機(jī)群安全自啟動(dòng)的允許值，則以U2為半徑UB的始端A點(diǎn)為圓心畫(huà)出的圓弧C⌒E右側(cè)為投入備用電源的安全區(qū)。
當(dāng)斷路器一側(cè)有電源，一側(cè)無(wú)電源時(shí)，即單側(cè)無(wú)壓合閘。△U4=△U2，C點(diǎn)的△U2為安全切換電壓，而E點(diǎn)殘壓和頻率較C點(diǎn)下降很多，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)備件惡劣，故E點(diǎn)為非安全切換電壓。則在ABC段內(nèi)不滿足快切條件時(shí)，安全切換點(diǎn)應(yīng)在選在E點(diǎn)之后進(jìn)行切換。

3廠用電切換必須具備的外部條件

為能成功地進(jìn)行廠用電系統(tǒng)的切換，必須具備以下3個(gè)條件：
3.1正常運(yùn)行情況下工作電源電壓和備用電源電壓之間允許有一定的相角差，但一般不宜大于20°。

3.2快速斷路器。少油式斷路器因其合分閘時(shí)間較長(zhǎng)，不適合應(yīng)用于廠用電系統(tǒng)的切換，宜使用真空斷路器，其合、分閘時(shí)間一般在40～80ms左右。

3.3廠用工作電源應(yīng)配備快速動(dòng)作的保護(hù)繼電器，目前廣泛使用的微機(jī)保護(hù)繼電器可滿足要求。

4結(jié)束語(yǔ)

廠用電切換是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)切換過(guò)程，通過(guò)深入研究其本質(zhì)規(guī)律，發(fā)展了廠用電快速切換技術(shù)和裝置。微機(jī)型廠用電快速切換裝置在切換原理和實(shí)現(xiàn)方式上有重大改進(jìn)，并成功地得到了廣泛應(yīng)用。本文研討了廠用電同期快切原理，推廣了廠用電快切技術(shù)應(yīng)用。