厂用电源的切换,除按操作控制分为手动与自动外,还可按厂用电系统的运行状态、断路器的动作顺序、厂用电源切换的速度等进行区分。
(一)厂用电系统的运行状态
按厂用电系统的运行状态,厂用电源的切换分为正常切换和事故切换。
1.正常切换
正常切换是指在系统正常运行时,由于运行的需要(如机组开机、停机等),厂用母线从一个电源切换到另一个电源。正常切换对切换速度没有特殊要求。
2.事故切换
事故切换是指由于发生事故(包括单元接线中的厂用工作变压器、发电机、主变压器、汽轮机和锅炉事故等),厂用母线的工作电源被切除时,要求备用电源自动投入,以实现尽快安全切换。
(二)厂用电切换的几种方式
1.快速切换
假定正常运行时工作电源与备用电源同相,则母线失电后,如能在短时间内合上备用电源,则既能保证电动机安全又不使电动机转速下降太多,这就是所谓的快速切换。快速切换时间一般应小于0.2s。实际应用时考虑到开关合闸固有时间,合闸命令发出时的整定角应小于60°,即应用一定的提前量。提前量的大小取决于频差和合闸时间,如平均频差为1Hz、合闸时间为100ms,则提前量约为36°,整定值应设为24°。
2.延时切换
母线残压经过不安全合闸区域后实现的切换通常称为延时切换
3.同期捕捉切换
由于延时的方法并不可靠,最好的办法仍是以频差和角差来界定合闸区域并尽量做到角差为零时合闸,这就是所谓的同期捕捉切换。对于残压衰减较快的情况,同期捕捉切换时间很短,若能实现同期捕捉切换,特别是同相点合闸,对电动机的自启动也很有利。因此时厂母电压衰减到65%~70%,电动机转速不至于下降很大,则备用合上时冲击最小。需要说明的是,同期捕捉切换之同期与发电机同期并网之同期不同。同期捕捉切换时,电动机相当于异步发电机,其定子绕组磁场已由同步磁场转为异步磁场,而转子不存在外加原动力和外加励磁电流。因此备用电源合上时,若相角差不大,即使存在一些频差和压差,定子磁场也将很快恢复,同步电动机也很快恢复正常异步运行。所以,此处同期指在相角差零点附近一定范围内合闸。
4.残压切换
若某一厂用电系统,工作电源由发电机机端经厂用工作变压器引入,备用电源由电厂升高电压母线经启动/备用变压器引入。正常运行时厂用母线由工作电源供电,当工作电源侧发生故障时,必须跳开工作断路器。此时厂用母线失电,由于厂用负荷多为高压电动机,母线电压频率和幅值将逐渐衰减。当残压衰减到20%~40%额定电压后实现的切换称为残压切换。残压切换虽能保证电动机安全,但由于停电时间过长,电动机自启动成功与否、自启动时间等都将受到较大限制。
按厂用电源的切换速度,厂用电源的残压切换分为快速切换和慢速切换。
(1)快速切换。快速切换是指厂用母线残压与待投入电源电压的相角差还没有达到电动机允许承受的合闸冲击电流前合上备用电源。快速切换的断路器动作顺序可以是先断后合或同时进行,前者称为快速断电切换,后者称为快速同时切换。
(2)慢速切换。慢速切换是指工作厂用电源被切除后,当母线残压下降到额定电压的20%~40%后合上备用电源。慢速切换虽然能保证电动机所承受的合闸冲击电流不致过大,,但由于停电时间较长,对电动机自启动和机炉运行工况将产生不利影响。
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