快切装置在化工企业供电系统的应用

梁怀娟

摘要：化工企业对社会经济发展具有非常重要的作用，化工产品具有易燃、易爆炸、易腐蚀等特点，危险性非常高。化工生产一旦出现供电中断或电源波动，很容易造成工艺流程中断、装置停车，造成较大经济损失甚至人员伤亡。为了确保化工企业的供配电系统更加稳定可靠，必须采取快切装置。本文对快切装置在化工企业供电系统中应用的重要性进行分析，详细介绍电气系统的主要特点，对快切装置的具体应用情况进行分析，明确快切装置的具体工作原理，确保快切装置发挥应有的效果，保证化工企业供电系统安全稳定运行。

关键词：快切装置;化工企业;供电系统;应用分析

一、电气系统概述

目前大多数化工企业电气主接线：两路电源进线、单母线分段接线，正常情况下，两段母线分列运行，当一段母线失电后备自投装置动作，由另一段母线向所有负荷供电。但在实际使用中，化工企业存在大量的电动机负荷，由于电动机反馈电压的存在，母线电压难以迅速达到低压定值，备自投切换时间长达1～2s，此时大部分电机已被切除，即使重要电机没被切除，由于自投前母线电压已接近无压，转速严重下降，直接影响生产过程的连续性。此时恢复供电将造成较大的电动机自启动电流，对电网产生冲击，无法满足化工企业供电连续性和稳定性的要求。基于这种情况，出现了电源快速切换装置，并在化工企业迅速推广应用。

单母分段方式接线示意图

二、快切装置的起动方式

快切装置具有手动起动、保护起动、失压起动、误跳起动、无流起动等多种起动方式，解决了备自投装置启动过慢，启动后投入时间过长的问题。

手动起动：手动起动方式多用于进线检修或故障后进线恢复时使用，由人工通过开入量起动装置的切换功能。手动起动可以实现 1DL 到 3DL 之間的互相切换，也可以实现 2DL 和 3DL 之间的互相切换。对单母接线方式，手动起动能够实现1DL和2DL之间的互相切换。

保护起动：将线路/线变组/主变等电源侧设备的快速主保护接点引入到快切装置中，系统正常运行时，一旦检测到电源侧主保护动作，快切装置立即起动切换，断开故障线路，投入备用电源。

失压起动：当检测到母线三相电压均低于失压起动整定值且进线无流，装置经延时后（时间大于整定延时定值）启动切换功能。

误跳起动。当系统正常运行时，若本处于合位的开关跳开且进线无流，则装置起动切换，合上另一侧电源以保证母线供电。

无流起动。当装置检测到进线电流从有流（大于无流起动整定值）到无流（小于无流起动整定值），母线频率小于无流起动频率定值时，装置经整定延时起动切换功能。无流起动方式主要用于进线本侧保护无法接入到装置的情形。当进线发生故障且被其它保护（可能是对侧的保护）跳开时，进线电流必然呈下降趋势，同时频率也会下降。此起动方式可通过控制字投退。

三、快切装置切换方式以及工作原理

快切装置作为大规模集成电路电脑芯片，是电源快速切换的必要组件，在大型工业企业中被广泛应用。这些系统电压高、负荷大，应采用高效率的电源切换装置。快切装置有事故快速切换、正常手动切换以及异常情况自动切换等功能，可以确保供电系统正常运行，也能够在出现工作断路器误跳等异常状态下实现正常供电。

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A-B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”。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较，判断是否满足合闸条件。由于快速切换总是在启动后瞬间进行，因此频差和相差整定可取较小值。

目前快切装置包括快速切换、同期捕捉切换、残压切换等三种模式。

快速切换方式能够确保工作电源母线稳定可靠，整个电动机组会形成残压，保证母线正常运行。随着残压频率不断下降，接近于临界电压时会发生突变问题，利用快速切换的方式能够确保电动机的成功率更高。

同期捕捉切换方式，能够在母线电压没有发生大幅度下降的时候，对残压差进行跟踪分析，明确母线相位的变化情况，还能够判断核查的耗时，把握核查的时机，确保备用电源电压以及母线电压之间的相差保持为0。同期捕捉方式可以确保电动机转速不会发生大规模下降，避免备用电源和母线冲击。

残压切换方式就是指残压，下降到20%～40%左右时，利用捕捉阶段跟踪的相角变化频率以及核查时间来判断相差整定值，当相差整定值达到要求之后就能够自动合闸。当平差超出整定范围则无法合闸，必须利用残压切换的方式来保证核查。残压切换可以确保电动机安全稳定运行，但停电的时间非常长，影响电动机的自启动效果。

对上述三种切换模式进行分析，能够有效保证电源切换减小冲击电流，而快速切换也可以起到良好的控制效果，供电系统中采用快速切换的方式，既能够满足供电系统的正常需要，同时也能够保证在故障状态下整个供电系统稳定运行，通常三种切换模式可以同时启动。

四、快速切换装置应用于供电系统的优点

快切装置设计属于对称设计，能够对工作电源和备用电源实现快速切换，也能够从备用电源到工作电源实现切换，保证供电系统的电路切换更加地灵活，双位信号还能够提高信号输入的整体效率。

快切装置中的PLC功能非常高效，确保系统功能快速改变。系统容量超过额定值时，利用快切装置可以实现自动减负荷功能，释放不必要的荷载，避免对系统造成强烈冲击，快切装置作为供电系统中比较重要的装置，能够保证供电系统更加高效、稳定工作，还可以提高电源切换的成功率，减少电气工程的控制成本，使企业职工在控制室内实现程序自动监控，减少劳动力的使用量，提高电气工程的整体工作效率。

结束语：

本文对供电系统最常用的电源切换方式进行分析，明确快切装置的重要性，保证快切装置在化工企业供电系统中能够正常运行。快切装置可以确保电源供电系统安全高效，可以有效减少手动切换的复杂操作，避免出现误操作的情况，弥补备用电源无法在高负荷电压下工作效率低的问题，避免供电系统母线失电，确保快切成功率。在实际供电系统故障检修时，正确利用快切装置，检查供电系统的各个环节，加强故障处理的整体效果，保证供电系统运行整体水平。

参考文献

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