WBKQ—01B型快速切换装置切换方式及其应用

吕天涛

摘 要：文章简要介绍了WBKQ-01B型快速切换装置的切换方式以及应用，阐述该装置的功能，分析其原理，以实际案例中的数据，分析计算了整个切换过程。

关键词：微机；备用电源；切换装置；发电厂

在许多大型工业企业中，企业的顺利发展与供电的可靠性和连续性是分不开的，通常情况下，主要的用电设备便是电动机，供电系统中都会存在两个相对独立的供电电源，两路电源之间，若一个电源出现故障，则可以使用另外一个作为备用电源使用[1]，在此过程中便需要满足将负荷安全、快速地向另一路电源切换，来维护运行的可靠性。本文主要分析如何对两路电源切换，针对WBKQ-01B快速切换装置进行了探讨。

1、WBKQ-01B型快速切换装置的功能

一般的运行过程中，能够完成工作电源与备用电源之间的双向切换；在工作电源开关偷跳，或者事故，或者母线低电压的情况下，可实现工作电源向备用电源的转换；能够实现四种切换条件，即同期判别切换、长延时切换、残压切换以及快速切换；母线PT小车肩袖闭锁母线低电压切换功能；三种切换方式：并联、串连、同时，且可自由选择；具有闭锁功能，并且可自由选择；可完成事故打印录波功能，同时还可追忆、并完善；实现PT断线报警。

2、WBKQ-01B型快速切换装置的切换方式以及原理分析

WBKQ-01B型的切换方式可分为三大类，以下分别对切换原理进行详细分析

2.1正常手动切换及原理

这种切换方式在发电机起、停机时的厂用电切换中出现较为频繁。即正常的发电情况下，切换备用电源、工作电源，且形式为手动。

（1）手动并联切换

并联自动：该并联切换必须满足以下条件：两电源电压差、频差、相角差与整定值相比均较小；备用电源、工作电源开关分别在分位、合位；设定的电压值要低于目标电源电压；母线PT正常运行。通常，装备开关在最开始是闭合的，遇到延时之后便会出现自动跳开的形式。需要注意的是，如果备用开关刚刚合上，则装置不会自动跳开。

并联半自动：若一定时间以内，未实现人工跳开工作，那么装置便会发出告警信号。若手动启动之后并不能满足以上条件，那么该装置便会立即闭锁，同时送出闭锁信号，等待复归。

（2）手动串连切换

首先，发跳工作电源的开关，进行切换，切换的方式依然是以上提到的四种，之后会合上备用电源开关。

2.2事故切换及原理

该切换方式仅仅是工作电源切换到备用电源，即是一种单向操作。主要分为事故串连切换和事故同时切换合备用（工作）开关命令两种形式[4]。

2.3非正常工况切换及原理

与事故切换方式相同，也只能是单向操作。

（1）母线低电压

与整定值相比，如果母线三线电压明显较低，但是在使用的时间上却较多。在这种情况下的装置便会遵循设定的内容，进行相关的串连，或者是切换。切换的方式依然是同期判别方式、快速切换方式以及残压切换方式、长延时切换方式。。若无法实现快速切换，则会自动传入。

其中，快速切换与首次同期捕捉切换速度均较快，过程相对较短；同期判别切换，在WBKQ-01B厂用电源快速切换装置内，通过自动频率跟踪技术来对母线电压进行采样，使用软件来测量各个电源电压的频率和相位以及相位差[5]，可保证计算的科学性。在进行同期判别时，装置能够将相角差的速度和加速度计算出来，并依照最初的设定目标，来计算出合闸提前量能够将合闸提前量详细地计算出来，通过该方式可达到减少厂用旋转负载对设备产生的损害的目的；对于残压切换，则是降低母线电压，使其达到额定电压的20%～40%时的切换，可用于以上两种切换的后备，保证厂用电切换的可靠性；长延时切换，是指一些特定状况下，母线上的残压不易衰减。因此，长延时切换功能能够作为其他三种切换的后备，进一步提升了切换的成功率[6]。

（2）工作电源开关偷跳

由于多种因素导致的工作电源开关误跳开，装置能够也可实现串连、同时切换，也需要满足以上条件。

2.4备用电源的投入时机

在投入备用电源时，要注意投入的整个过程。正常运行过程中，发电机端经高厂变提供厂用工作电源，而高备则提供备用电源。若工作电源侧出现故障，则工作电源开关便会跳开，而厂用母线此时处于失电的状态。基于惯性和磁场能量的影响，在短时间内电动机依然会保持旋转，同时将磁场的能量变为电能。但电动机的不同，其容量和参数也存在差异，电动机之间则会出现动能和电磁能的交换，在这种情况下，有少部分异步电动机实际上处于异步发电机运行状态。因此，厂用母线的电压实际上是多个异步发电机发出的反馈电压的合成，也就是母线残压。在这种情况下，并没有原动力以及励磁，随着时间的推移，残压的频率以及幅值会逐渐降低，与电源电压之间的相位差也会变大。在进行快速切换的过程中，备用电源的电压和残压间的相位差减小，降低了对电機的冲击，切换使用的时间也相对较短，此外还降低了电机转速下降的幅度，便于系统的稳定。

3、WBKQ-01B型快速切换装置的应用案例分析

在某次电源故障导致的自动切换中，WBKQ-01B快速切换方式触发并且成功实现切换；在整个切换过程中，该装置自动录波，同时采集了相关数据。最初的设计是，在75%低电压，并且有40ms的延时后便会启动该装置，启动过程中的相角差在-7°左右，频差在-0.02Hz左右。在装置启动后，到出口命令继电器动作（同时切换类型，同时发分合闸命令）的时间在5ms左右，采用T1表示；装置启动之后，到工作电源断路器分闸的时间在55ms左右，采用T2表示；整个切换所使用的时间在67.4ms左右，采用T3表示。在合闸的时间点，母线残压出现降低，降低至41.1V，降低幅度71.2%，相角差-12.7°左右，且频差-0.78Hz左右。在此母线上，具有同步电动机，且容量较大，因此，其频率、电压等一些参量都出现了较小的波动，整个切换过程中，依照最初的设定，装置的自动减载功能将部分负荷自动切除。便能够通过计算得到断路器分闸所使用的时间，即55ms-5ms=50ms，采用T4表示，则合闸的时间计算可得67.4ms-5ms=62.4ms，采用T5表示，可得到该断路器的固有分闸时间相较于固有合闸时间明显较短。通过计算能够获得合闸瞬间的电压向量，即ER=0.3344PU<1.33PU（1PU=57.7V/50Hz）。与安全切换条件相符。

4、结语

综上所述，WBKQ-01B快速切换装置的切换方式较多，具有多种备用切换方式，可以满足生产中对快速切换的需求，从而保障企业的连续性生产，同时在整个切换过程中不会对设备产生任何损坏，对企业的经济、安全生产提供了很大的可行性，增强了供电的可靠性，是提高企业合理经济效益的重要手段。

参考文献：

[1]李红艳， 王寅， 吴世杰，等. 新型电源快速切换装置在工业企业中的应用[J]. 电气应用， 2017（19）.

[2]杨红娟， 张君， 高宏章，等. 大型铝挤压机挤压杆快速更换装置的研究和应用[J]. 重型机械， 2016（5）：17-21.

[3]喻勇斌. 快速切换装置切换过程及原理分析[J]. 卷宗， 2016（4）.

[4]张斌， 赵东. 快速切换装置在盘电公司厂用电系统的应用研究[J]. 中国科技纵横， 2015（9）：170-172.

[5]潘兰兰， 周新启， 蒋蓉，等. 电源快速切换装置在石化企业110kV变电站的应用[J]. 山东工业技术， 2017（5）：167-167.

[6]熊万洪. MFC2000-6型微机厂用电快速切换装置的标准化研究[J]. 中国标准化， 2017（20）.