一些用電負荷較大的企業一般直接采用6KV用電設備(如電動機,變壓器)供電,為提高供電可靠性,正常情況下一般采用6KV工作母線槽向用電設備供電,由于用電是否可靠直接威脅企業生產設備的連續穩定運行,另設備用母線槽。本文介紹了母線槽切換的原理及切換方式。

Ⅰ概述

以往母線槽用電切換大都采用工作電源的輔助接點直接(或經低壓繼電器、延時繼電器)起動備用電源投入。這種方式未經同步檢定,電動機易受沖擊。若經過延時待母線槽殘壓衰減到一定幅值后再投入備用電源,電動機組的自起動電流很大,母線槽電壓將可能難以恢復,從而對生產設備的穩定性帶來嚴重的危害。故6KV工作母線槽采用了備用電源快速切換裝置。該裝置可避免備用電源電壓與母線槽殘壓在相角、頻率相差過大時合閘而對電機造成沖擊,如果失去快速切換的機會,則裝置自動轉為同期判別或判殘壓及長延時的慢速切換,同時在電壓跌落過程中,可按延時切去部分非重要負荷,以利于重要設備的自起動。提高母線槽切換的成功率。

2快速切換.同期判別切換、殘壓切換、長延時切換的原理及關系

圖1所示為母線槽系統的某一段接線圖,圖2為電動機切換時的等值電路圖。圖中Us-電源電壓;Ud-母線槽上電動機的殘壓;Xs-電源等值電抗;Xm-母線槽上電動機組和低壓負載的等值電抗(折算到高壓母線槽壓);AU-電源電壓與殘壓之間的差拍電壓。

由圖1所示,正常運行時,母線槽電源由發電機端經高壓工作變壓器提供,備用電源由高壓母線槽或由系統經起動/備用變提供。當工作電源側故障時,工作分支開關1DL將被跳開,此時連接在母線槽上的旋轉負載部分電機將作為發電機方式運行，部分電機將惰行，此時母線槽上電壓(殘壓)的頻率和幅值將逐漸衰減，此時如備用電源2DL及3DL合上，不可避免地將對母線槽上的電機造成沖擊，嚴重威脅旋轉負載的自起動及安全運行。

圖2所示為電動機重新接通電源時的等值電路圖和相角圖，從圖中可以看出,不同的0角(電源電壓和電動機殘壓二者之間的夾角),對應不同的△U值,如0=180o時,AU值最大,如果此時重新合上電源,對電動機的沖擊最嚴重。根據母線槽上成組電動機的殘壓特性和電動機耐受電流的能力，在極坐標上可繪出其殘壓曲線。

假設K=0.67,計算得到△U(%)=1.64。在圖3中,以A點為圓心,以1.64為半徑繪出A -A"圓弧,其右側為備用電源合閘的安全區域。在殘壓特性曲線的AB段,實現的電源切換稱為“快速切換”即在圖中B點(03秒)以前進行的切換,對電機是安全的。延時至C點(0.47秒)以后進行同期判別實現的切換稱為“同期判別切換”此時對電機也是安全的。等殘壓衰減到20%~40%時實現的切換,即為“殘壓切換”。該切換可作為快速切換及同期判別功能的后備。為確保切換成功，當事故切換開始時，裝置自動起動“長延時切換"作為事故切換的總后備。

3母線槽殘壓特性曲線的影響因素

由于廠用母線槽上電動機的特性可能有較大差異，合成的母線槽殘壓特性曲線與分類的電動機相角、殘壓曲線的差異也較大,因此安全區域的劃定嚴格來說需根據各類電動機參數、特性、所帶負荷等因素通過計算確定。實際運行中,可根據典型機組的試驗確定母線槽殘壓特性。試驗表明,母線槽電壓和頻率衰減的時間、速度和達到最初反相的時間，決定于試驗前該段母線槽的負荷。根據殘壓特性可確定允許備用電源合上的.豪大相角差,考慮斷路器的合閘時間,可進而整定出允許合閘前的最大相角差和頻率差。

假定事故前工作電源與備用電源同相,并假定從事故發生到工作開關跳開瞬間，兩電源仍同相,則若采用同時方式切換,且分合閘錯開時間(斷電時間)整定得很小(如10 ms),則備用電源合上時間角差也很小，沖擊電流和自啟動電流均很小。若采用串聯切換,則斷電時間至少為合閘時間,假定為100 ms,對600 MW機組,相角差為20~30°。備用電源合閘時的沖擊電流也不很大，一般不會造成設備損壞或快切失敗。有關數據表明:反相后第一個同期點時間為0.4-0.6 s,殘壓衰減到允許值(如20%-40%)為1~2 s，而長延時則要經現場試驗后根據殘壓曲線整定,一般為幾秒,自啟動電流限制在4-6倍。可見,同期捕捉切換,較之殘壓切換和長延時切換有明顯的好處。目前所用的真空開關，合分閘時間很短,這為實現快速切換提供了必要條件。