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1、火力发电厂厂用电快切装置的应用火力发电厂厂用电快切装置的应用在火力发电厂厂用电的切换是否正确可靠，直接影响着机组设备的安全。在火力发电厂厂用电的切换是否正确可靠，直接影响着机组设备的安全。 早期火力发电厂厂用电的切换主要是采用备自投技术，其存在切换时间长可靠早期火力发电厂厂用电的切换主要是采用备自投技术，其存在切换时间长可靠 性低等缺陷，随着技术的发展，快切技术在火力发电厂厂用电的切换得到了广性低等缺陷，随着技术的发展，快切技术在火力发电厂厂用电的切换得到了广 泛应用，下面就嵩屿电厂二期厂用电快切装置（泛应用，下面就嵩屿电厂二期厂用电快切装置（ABB SUE3000）作个简介。）作个简介。1
2、操作方式本章包括了 SUE3000 快速切换装置的功能方面上的介绍。然而，由于项目上客户的特殊要求，不是所有的特殊要求的说明都被包含在本文档内。 1.1 需要的接口以下接口在快速切换装置安装连接时候需要被考虑到（如果适用）1断路器间隔（见 4.1.1 和 4.1.2）a) 断路器的位置指示b) 断路器合分闸控制回路c) 可抽出的断路器单元中，弹簧储能状态和断路器的试验运行位置2. 测量（见 4.1.3）a) 母线，主进线和备用进线的电压b) 两个进线的相应的电流3. 启动 (见 4.1.4)保护或手动启动a) 快速保护启动b) 在设备或控制室上启动快速切换（就地/远方选择）c) 内部低电压（相
3、对相电压）或外部低电压继电器（相对相电压或 3 相电压采集）启动低电压保护4. 远方控制（见 4.1.5）快速切换设备的所有功能都可以远方控制5. 远方信号（见 4.1.6）所有相应的快切操作进行的模式可以由 SUE3000 的无源信号接点来表示。在相应的工程图纸中可以找到信号输入输出相对应的二进制输入输出模块。以上的接口在以下各条中能被更仔细的考虑。1.1.1 断路器的位置指示为了监视断路器的位置，每一个断路器需要提供其常开和常闭的无源不带延时的接点，快速切换装置执行一个异或的操作来保证操作的安全性，如果断路器的位置无法正确指示，快速切换装置将不能被执行任何操作。对于可以抽出的断路器的设计，
4、SUE3000 通常需要一个位置触头来指示断路器处于工作位置。在断路器的弹簧储能机构被监视的时候，需要把一个表示电动机储能已满的无源接点串联到断路器的工作位置的接点上，为了保证 SUE3000 在完成切换操作后，在电动机的储能过程中不发出“No Ready”的信息。在内部需要确定一定时间，来延迟该信息的显示，在调试的过程中可以设置该时间参数。和切换有关的断路器状态（分/合，工作位置）会在快速切换装置的人机界面上显示。图 4-1 断路器的状态指示 在母线有过电流故障的时候，需要通过在进线上的过电流保护继电器的保护动作信号闭锁快速切换装置，为了进行下一次切换，快速切换装置需要在切换操作前被复归。在
5、低电压启动快速切换装置的功能被激活的时候，为了防止一些不必要的切换，以下信号将被考虑，在每个低电压保护回路中，需要提供相应的进线柜的过电流保护的启动信号，在母线有故障的时候，快切装置将通过这些过电流保护信号来闭锁低电压启动信号。为了保证在 PT 回路上 MCB 跳闸时候低电压不启动快切，相应的 MCB 跳闸的辅助接点将接到快切装置中被监视。1.1.2 断路器控制断路器可以用单极或双极控制，命令回路应该被连接到相应的开关量输入输出模块的重载输出模块中。1.1.3 测量电压SUE3000 的切换功能主要由测量电压（模拟量信号处理）和断路器的位置指示状态（切换方向）来实现。断路器的位置决定了现在的切
6、换方向（1-2 或 2-1）也决定了哪个馈线为备用的馈线。注：快速切换设备需要得到断路器的确定位置，一次快速切换操作只能在一个断路器分闸，另外一个断路器合闸的情况下进行。如果相应的备用进线的电压低于 80Un（默认设置值）,对于快速切换装置来说，备用进线被认为没有准备好。如果母线电压低于 70Un（默认设置值）， 其快速切换的原理已经不再满足了，由于在母线电压和备用电压的差异，快速切换装置将不再执行快速切换操作，它将执行首次同相切换，残压切换或延时切换。快速切换装置在持续的监视进线的低电压，对于这种低电压是否在快速切换装置内启动切换操作，可以在项目的设计阶段决定。快速切换装置由相应的备用进线的
7、电压和母线的残压来动态决定进行哪种模式的切换。1.1.4 启动快速切换装置由以下三个不同的方式来启动，它们是相互不兼容的。他们有不同的外部闭锁条件和不同的内部处理时间1. 手动启动手动启动的快速切换装置可以从设备上或远方通过设备的二进制口输入进行，取决于就地/ 远方的电子钥匙的设置，手动切换是不受方向限制的。即启动切换操作在任何一个方向上都是可能的。2. 保护启动快速切换装置的保护启动信号通过单元保护，变压器保护或其它方式输入（带方向控制）。3. 低电压启动如果没有快速保护的输入信号存在，相应的进线低电压信号可以启动快速切换装置，相应馈线的低电压保护监视电压的模拟信号，其测量电压是相对相的电压
8、，在项目设计的过程中，低电压启动的信号将被包括在快切控制的逻辑中，低电压监视能包括在切换过程中，另外在两个不同的切换方向，可以有外部的低电压继电器不带延时的输入到快切装置，快切装置内部带了一个延时的设置。注：在低电压启动的时候，必须要注意没有快速切换可以发生，由于母线电压通常总是低于 70Un(典型的 U Umin2 的判据将不再满足。在低电压启动被激活时候，过电流保护信号和 MCB 的跳闸信号在控制逻辑中也被考虑进去。1.1.5 远方控制SUE3000 快速切换装置的所有功能都可以由远方控制(在电子钥匙设置为远方控制时)，远方通过二进制输入进行控制。快速切换装置提供了以下单独的操作控制远方控
9、制的选项1SUE3000 投入(控制菜单)2SUE3000 退出(控制菜单) 3手动启动(控制菜单) 4复归闭锁(控制菜单)以上的控制功能如果由控制系统激活，需要提供最小100ms 的控制脉冲（由于 SUE3000 的内部循环时间决定了）。1.1.6 远方信号所有的相应的操作，功能显示和报警信息可以由SUE3000 快速切换装置的常开的无源接点或可选的可复归的接点上来指示。在项目设计或现场可以决定相应的信号输出。以下的操作和报警信息可以作为远方的控制信号输出。操作显示1 SUE3000 运行 2 SUE3000 退出运行 3切换准备就绪 4 同步（快速切换允许）切换过程和切换成功的信号1每次切
10、换的信号 2残压或延时切换的信号3进行快切的信号 4执行了残压切换 5执行了首次同相切换6手动切换启动故障或报警信息1未准备好 2闭锁 3母线残压低 4备用馈线电压低 5控制回路故障 6手动启动执行具体的信号输出见相应的工程图纸1.2 通讯功能SUE3000 可以通过通讯和上层控制系统连接，可以采用以下的通讯协议 SPABUS 接口 LON 通讯协议 IEC-60870-5-103 通讯协议 MODBUS RTU 通讯协议1.3 切换模式决定切换模式的关键是启动快切装置的瞬间电力系统的状态，根据系统的物理状态选择最优的切换模式。另外，断路器的位置指示和外部的闭锁条件对切换的决定也是很重要的，模
11、拟信号的监视也是非常重要，由于在 SUE3000 在不同的外部条件下执行不同的切换模式，在以下有更清晰的解释给出。1.3.1 信号处理的操作方式SUE3000 快速切换装置提供了一个逻辑信号处理模块，它考虑到了馈线的状态和操作特性。另外，它监视相应回路的低电压，使 SUE3000 装置提供了一个内部的低电压启动切换的可选功能母线电压和备用馈线电压在被持续监视，并且和逻辑处理模块进行通讯，这意味者，当前的测量值在每次快切启动的都已经存在了，并在切换的时候决定了切换的模式以下几个判据被快切装置进行单独的监视和测量1 jUmin1(备用电压正常判据)备用馈线电压也被监视，备用回路的电压是否正常也非常
12、重要，通常 Umin 被整定为正常电压 Unormal 的80Un，只有在启动的时候，备用馈线的电压正常，SUE3000 才可以进行快速切换。4 UbusbarUmin2(母线电压判据)母线电压监视来判断快切是否可以正常进行，它和相角和频差一样也被视为快切的一个条件Umin2 的限值厂内被设置为 70%Un 如果母线电压低于设定值，切换时候将会产生暂态效应，母线和备用电压的差值将超过限值，甚至在同步的网络中，快速切换操作也不能被进行。1.3.2 快速切换对于不间断的切换，快速切换装置进行了快速切换，在母线和备用馈线同步的情况下（见 4.3.1 的条件），合分闸命令同时被快速切换装置发出到断路器
13、。如果一个断路器固有的合闸时间大于分闸时间，将有一段的无电流时间发生，其时间长度由断路器的操作时间决定。如果断路器的分闸时间大于合闸时间，在两个进线中将产生一个短时间的耦合时间，其时间长度由相应的断路器动作的时间差决定。SUE3000 的快速切换装置，可以设置最大 30ms 的时间，使断路器操作命令延时,这个经常为了缩短无流时间（或耦合时间），该设置在断路器合分闸的时候。分别补偿合分闸时间。图 4-2 快速切换的波形图1 母线电压2 母线和备用进线的电压差3 主进线电流4 备用进线电流5 切换时间1.3.3 首次同相切换首次同相切换发生在快切启动的时候网络没有同步的时候，对于这种切换，分闸命令
14、是立刻发生的，合闸命令在备用网络和母线电压差值最小的时候发出。图 4-3 首次同相点切换的相量图Ustand-by 备用电源电压Ubusbar 母线电压j Ustand-by 和 Ubusbar 的相角dj/dt 角度的速度断路器的合闸窗口快速切换装置决定首次同相点，为了补偿固定过程时间（SUE3000 装置操作时间，断路器合闸操作时间）合闸命令在实际的最小差压发生前的一个固定的超前时间窗口发出， 对首次同相切换，项目设计的细节（例如，断路器操作时间，允许的频差，合闸窗口）必须被一一考虑，由于这个原因，这个功能需要非常仔细的工程设计和小心的调试。图 4-4 首次同相点切换的波形图1 母线电压2
15、 母线和备用进线的电压差3 主进线电流4 备用进线电流5 切换时间为了使首次同相切换可能，需要快速断路器，其总的合闸时间小于 100ms(SUE3000 的快切装置的动作时间和断路器的操作时间)失电母线的频率变换率不应超过最大的频差dmax/dt= 15Hz/s ，甚至在那些首次同相切换判据满足的时候，首次同相切换并不是都可以成功的。它取决于每个不同的条件，特别是其母线连接的不同的负荷，例如，残压切换有可能在首次同相切换前发生，在母线上有一次非常大的故障冲击时候，首次同相切换也不能发生。1.3.4 残压切换在快速切换和首次同相切换条件不满足的时候，快速切换装置进行残压切换，对这种切换，首先进线
16、的断路器分开，母线上的残压被监视，中压电动机的储存的能量仍可以维持一段时间的母线残压，所以该电压能在以秒计算的范围内以一定的时间常数进行衰减。一旦其预先设置母线残压能够被达到，备用馈线将不被考虑相角和频差马上被合上，模拟信号将按照以下的信号进行设置UbasburIninfeeder1当快速切换装置安装了一个低电压启动，相应进线的电压正常条件是需要的，当母线有过电流（在相应的进线内），任何低电压或保护跳闸将不被允许启动快切装置。该信号也被用于临时使快切装置闭锁2IIninfeeder2由于快切设备有完全对称的设计，该方向的功能和以上的闭锁是一致的。3电压互感器的 MCB 监视 馈线 1为了保证电压互感器的 MCB 跳闸不启动低电压操作，低电压启动在 MCB 跳闸的时候将需要被闭锁。由于这种原因，快速切换装置提供了监视 MCB 分闸的的输入。4电压互感器的 MCB 监视，馈线 2馈线 2 方向上的 MCB 监视，与馈线 1 的闭锁是一致
