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1、MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置技 术 说 明 书目 录1. 概述12. 厂用电切换原理及分析12.1 厂用电切换存在的问题12.2 厂用电切换方式12.3 快速切换、同期捕捉切换、残压切换原理12.4 厂用电切换应用事项12.5 关于快速切换时间13. 装置特点及主要技术指标13.1 装置主要特点13.2 主要技术指标14. 装置软硬件简介14.1 硬件简介14.2 软件简介15. 功能简介15.1 监测、显示功能15.2 切换功能15.3 低压减载功能15.4 闭锁报警、故障处理功能15.5 起动后加速保护功能15.6 事件追忆、录波、打印、通信、GPS对时功能16. 定值参数设
2、定16.1 整定定值16.2 方式设置17. 设计说明17.1 装置配置17.2 组屏17.3 交流电压输入17.4 附图18. 附录11MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置 技术说明书1. 概述MFC2000型微机厂用电快切装置，适用于发电厂厂用电切换，或其它工业部门，如化工、煤炭和冶金等有较多高压电动机负荷的场合的电源切换。这些场合对电源切换要求较高，在电源切换时不能造成运行中断或设备冲击损坏。以往厂用电切换一般采用工作开关辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入。这种方式，若合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间相角差较大，或可能接近180，将对电动机造成很大的
3、合闸冲击。对加固定延时的切换方式，也因切换时系统运行方式、厂用负荷、故障类型等因素，不能可靠保证躲过反相点合闸。如待残压衰减到一定幅值后投入备用电源，则由于断电时间过长，母线电压和电动机的转速都下降很大，将严重影响锅炉运行工况，在这种情况下，一方面有些辅机势必退出运行，另一方面，备用电源合上后，由于电动机成组自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而导致自起动困难，甚至被迫停机停炉。MFC2000型微机厂用电快切装置是为解决上述厂用电的安全运行问题，由我公司、东大电气系与望亭发电厂联合研制的高科技产品。研制过程中，广泛征求了设计院、中试所和电厂专家技术人员的意见，参考吸收了引进工程中ASEA
4、、BBC等集成电路型和西门子微机型相应设备的先进设计思想和技术。MFC2000微机厂用电快速切换装置于1997年6月通过电力部电力系统自动化设备质量检验测试中心的全面检测，并于1997年8月通过鉴定。首套MFC2000-1型快切装置于1997年1月开始在望亭电厂11号机（300MW）投入试运行，至今已有100多套装置在望亭、南京下关电厂，华能苏州电厂、上海石洞口电厂、上海吴泾电厂、浙江嘉兴电厂、安徽洛河电厂、马鞍山二电厂、广西桂林电厂、贵州安顺电厂、四川广安电厂、河南信阳华豫电厂，内蒙达拉特电厂、吉林双辽电厂、青海桥头电厂、河北张家口电厂、山东十里泉电厂、山东聊城电厂等全国各地的几十台大中型机
5、组投入商业运行或陆续投运。装置已经历了数十次事故切换和百余次正常切换，迄今为止，动作正确率和切换成功率均达100%，无一例误动、无一例拒动、无一例误发信。MFC2000-2型快切装置是MFC2000-1型装置的改进型，在硬件上，继承了1型装置的成熟经验，采用了更为合理的双CPU架构，主从CPU分工协调，既保证了切换可靠性，又保证了切换速度及配置的灵活性；在软件上，采用汇编和C相结合的先进技术，既满足了速度要求，又充分发挥了C的强大功能；在功能上，增加了分支电流测量录波等其它实用功能；在人机界面方面，采用大液晶显示屏，中文菜单，能直接显示主接线并实时显示各种运行参数和状态；在通信方面，既有485
6、口接入DCS系统，又有232口接便携机，并开发了上位机应用软件，可在便携机上进行实时监测、定值修改以及录波分析、储存打印等功能。MFC2000微机快切装置获国家电力公司1998年度科技进步三等奖和华东电力集团公司1998年度科技进步二等奖。2. 厂用电切换原理及分析2.1. 厂用电切换存在的问题大容量火电机组的特点之一是采用机、炉、电单元集控方式，其厂用电系统的安全可靠性对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节。发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少
7、备用变过流或重要辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。以往的厂用电切换方式主要采用以下几种方式： 以工作开关辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入； 在合闸回路中加延时以图躲过180反相点合闸（短延时切换）； 在合闸回路中另串普通机电式或电子式同期检查继电器； 合闸回路中串残压检定环节，即残压切换。而据有关资料，以上几种厂用电切换方式都不能很好地满足安全性、可靠性的要求。国内有关资料已经提供了不少同厂用电切换有关的问题和事故，如停机停炉、设备冲坏等。事实上，厂用电切换不当引起的问题有些是明显的、突发的，而有些是渐变的。譬如：电动机或备用变受一两次冲击并不一定马上就损坏，即使坏了，
8、也并不一定引起足够的重视。厂用电切换过程与很多因素有关，较长时间未发生问题并不意味着不存在隐患。国内已发生多起与厂用电切换有关的问题和事故。如某电厂600MW引进机组由于原设计不合理，几乎每次切换都不成功, 只好增大备用变保护定值，但这显然留下了更大的隐患；某电厂由于厂用电切换不成功, 造成无法安全停机以致大轴损坏；某电厂由于工作电源与备用电源间电气距离很大, 连正常切换都无法保证。国外在厂用电的事故切换中已广泛采用快速切换，国内近几年的新建工程也基本采用了快速切换装置。随着真空和SF6开关的广泛应用，厂用电源采用新一代快速切换装置已毋容置疑。2.2. 厂用电切换方式厂用电源切换的方式可按开关
9、动作顺序分，也可按起动原因分，还可按切换速度进行分类。2.2.1. 按开关动作顺序分类(动作顺序以工作电源切向备用电源为例）： 并联切换。先合上备用电源，两电源短时并联，再跳开工作电源。这种方式多用于正常切换，如起、停机。并联方式另分为并联自动和并联半自动两种，后文详述。 串联切换。先跳开工作电源，在确认工作开关跳开后，再合上备用电源。母线断电时间至少为备用开关合闸时间。此种方式多用于事故切换。 同时切换。这种方式介于并联切换和串联切换之间。合备用命令在跳工作命令发出之后、工作开关跳开之前发出。母线断电时间大于0ms而小于备用开关合闸时间，可设置延时来调整。这种方式既可用于正常切换，也可用于事
10、故切换。2.2.2. 按起动原因分类： 正常手动切换。由运行人员手动操作起动，快切装置按事先设定的手动切换方式（并联、同时）进行分合闸操作。 事故自动切换。由保护接点起动。发变组、厂变和其它保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先设定的自动切换方式（串联、同时）进行分合闸操作。 不正常情况自动切换。有两种不正常情况，一是母线失压。母线电压低于整定电压达整定延时后，装置自行起动，并按自动方式进行切换。二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。2.2.3. 按切换速度分类: 快速切换 短延时切换 同期捕捉切换 残压切换2.3. 快速切
11、换、同期捕捉切换、残压切换原理2.3.1. 快速切换假设有图1所示的厂用电系统，工作电源由发电机端经厂用高压工作变压器引入，备用电源由电厂高压母线或由系统经起动/备用变引入。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，必须跳开工作电源开关1DL，合2DL，跳开1DL时厂用母线失电，由于厂用负荷多为异步电动机，电动机将惰行，母线电压为众多电动机的合成反馈电压，称其为残压，残压的频率和幅值将逐渐衰减。以极坐标形式绘出的某300MW机组6KV母线残压相量变化轨迹(残压衰减较慢的情况)如图2所示。图厂用电一次系统（一段）简图 图母线残压特性示意图图中VD 为母线残压，VS 为备用电源电
12、压，U为备用电源电压与母线残压间的差拍电压。合上备用电源后，电动机承受的电压UM 为：UM = XM / (XS XM) U （1）式中，XM -母线上电动机组和低压负荷折算到高压厂用电压后的等值电抗.XS -电源的等值电抗.令K XM /（XS XM），则UMKU（2）为保证电动机安全自起动, UM 应小于电动机的允许起动电压, 设为1.1 倍额定电压UDe ，则有： KU 1.1 UDe （3）U（）1.1 / K （4）设K0.67，则U（）1.64。图中，以A为圆心，以1.64为半径绘出弧线AA，则AA的右侧为备用电源允许合闸的安全区域，左侧则为不安全区域。若取K0.95，则U（）1.
13、15，图中BB的左侧均为不安全区域。假定正常运行时工作电源与备用电源同相，其电压相量端点为A，则母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在AB段内合上备用电源，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”。图2中，快速切换时间应小于0.2S，实际应用时，B点通常由相角来界定，如60，考虑到合闸回路固有时间，合闸命令发出时的角度应小于60，即应有一定的提前量，提前量的大小取决于频差和合闸时间，如在合闸固有时间内平均频差为1Hz，合闸时间为100ms，则提前量约为36。快速切换的整定值有两个，即频差和相角差，在装置发出合闸命令前瞬间将实测值与整定值进行比
14、较，判断是否满足合闸条件。由于快速切换总是在起动后瞬间进行，因此频差和相差整定可取较小值。2.3.2. 同期捕捉切换同期捕捉切换由东南大学首次提出，并成功运用于MFC2000快切装置。其原理概括如下：图2中，过B点后BC段为不安全区域，不允许切换。在C点后至CD段实现的切换以前通常称为“延时切换”或“短延时切换”。前面已分析过，用固定延时的方法并不可靠。最好的办法是实时跟踪残压的频差和角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸，这就是所谓的“同期捕捉切换”。以上图为例，同期捕捉切换时间约为0.6S, 对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多。若能实现同期捕捉切换，特别是同
15、相点合闸，对电动机的自起动也很有利，因此时厂母电压衰减到6570左右，电动机转速不至于下降很大，且备用电源合上时冲击最小。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”有很大不同，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（合上）。在实现手段上，同期捕捉切换有两种基本方法：一种基于“恒定越前相角”原理，即根据正常厂用负荷下同期捕捉阶段相角变化的速度（取决于该时的频差）和合闸回路的总时间，计算并整定出合闸提前角，快切装置实时跟踪频差和相差，当相差达到整定值，且频差不超过整定范围时，即发合闸命令，当频差超范围时，放弃合闸，转入残压切换。这种方法缺点
