（中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司 广东惠州 516000）
摘要：本文惠州某火电厂厂用电源快速切换装置定值整定过程为例，分析了工作电源与备用电源切换过程中，各电气量对厂用电设备保护装置有关保护的影响，阐述了电厂快切装置定值整定考虑方向和思路，对新建机组厂用电快切装置投运有一定的借鉴意义。
关键词：大型火电厂；快速切换；定值整定；保护配合
引言
电力供应的不间断是国民经济各领域正常运作的重要保证，供电不间断有赖于电力生产、输送的各个环节，对于大型火电厂来说，工作与备用电源的快速、可靠切换是机组正常运行、进而避免严重设备事故的重要保障。为确保工作与备用电源在正常及事故情况下的快速稳定切换，则必须保证厂用电快切能够与继电保护实现有效配合，本文以分析了工作与备用电源切换过程中电气量变化过程，阐述了定值整定过程中一些注意事项，供工程实践参考。
1 标准规范要求
根据DL/T5153-2002《火力发电厂厂用电设计技术规程》，单机容量330MW及以上机组，每台机组均设置两段母线，并将双套辅机的电动机分别接在成对的母线上，厂用电电源设置备用电源。正常运行时，机组厂用电由工作电源供电，停机检修等状态由备用电源供电；故障时，为保证厂用负荷不中断及机组安全有序停机,必须尽快把厂用工作电源切换至备用电源，如图1所示。
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1.1 厂用电源切换方式
快切装置根据不用原因启动不同的切换方式，包括：事故切换、非正常工况切换及手动切换。
1）事故切换:事故切换由保护接点启动。保护启动接点可并接进线纵差保护、发电机、变压器或发变组保护出口接点。当事故切换启动后，先发跳工作电源开关指令，在切换条件满足时发合备用电源开关命令。
2）非正常工况切换：非正常切换是自动进行的，包括：1）母线失压启动：当母线三相电压均低于整定值且时间大于所整定延时时，根据选定方式进行串联或者同时切换；2）工作电源开关误跳启动：因各种原因（包括人为误操作）引起工作电源开关误跳开，装置选择串联切换模式。
3）手动切换：手动切换是手动操作启动，在检测到就地手动切换信号，或接收到远方切换命令时，启动工作线路与备用线路之间的快速切换操作。
1.2继电保护
发电机、变压器组及高压备用电变压器为实现故障情况下能够迅速隔离故障、保护设备，必备保护中与快切相关保护有以下几类：
1）保护启动快切类，如发电机差动、高厂变差动、发电机失磁等保护出口方式为全停，跳高厂变分支开关（即厂用母线段工作电源进线开关），同时送出节点至快切装置启动快切。
2）保护闭锁快切类，如高厂变分支过流、分支零序过流，保护出口为跳高厂变分支开关，同时送出节点至快切装置闭锁快切。
3）启动后加速，主要为备用电源变压器分支后加速保护，即快切装置每次切换或单合操作后，向启备变保护输出启动后加速的脉宽信号，如备用电源重合于故障，分支后加速保护动作，快速跳启备变分支开关（即厂用母线段备用电源进线开关）。
4）辅机速断过流、延时过流、低电压保护。
2切换过程及保护配合解析
对于火力发电厂，工作电源与备用电源的切换在保证切换成功率的同时，过程中不能造成设备损坏，减少启备变或重要辅机过流跳闸造成机组降出力或非停，继电保护也需根据不同厂用电源参数与之配合。
2.1并联切换
并联切换方式为先合上备用电源断路器，再跳开工作电源断路器，或者先合上工作电源断路器，再跳开备用电源断路器，切换通过远方或就地切换遥控命令启动，切换过程中设备不会断电。
2.1.1电压影响
因切换前，厂用母线电压与备用电源电压幅值、相位、频率相对固定，只需限定两者允许偏差即可。根据《DL/T 1073-2007 电厂厂用电源快速切换装置通用技术条件》“4.4.1并联切换同时满足三个条件即频率差Δf<0.2Hz、相位差 <15°、幅值差 <5V。”因主变、高厂变、启备变容量远大于厂用母线段负荷，可视为无穷
对于频率差Δf<0.2Hz、相位差 <15°、幅值差 <5V三个条件，当工作电源与备用电源为同一系统，频率差Δf=0.2Hz及幅值差 =5V，对环流影响相对较小，所以这里仅考虑角差因素。当角差 =15°时，假设两台变压器容量及阻抗相等，环流 ，因环流为穿越性电流，厂用母线段变压器或电动机差动无法动作，也不会产生短路型故障电压、电流分量，只能靠过电流型保护动作，而考虑变压器、电动机延时过流、堵转保护所设延时远长于并联切换过程时间，所以仅考虑速断过流保护影响。
2.1.2与保护的配合
1）电机类负荷速断过流按躲过电动机最大起动电流的原则整定：
值，不会导致保护误动。
2.2事故切换
事故切换采用串联方式，为单向切换，即先跳工作电源断路器，再跳开备用电源断路器，启动条件有保护启动、母线失压启动、开关偷跳启动三种。
2.2.1残压影响
工作电源因故障切除后，母线上所有电动机依靠原来的惯性及转子剩磁转入异步发电状态，母线残压幅值及频率随时间逐步下降，残压U相对备用电源 向滞后方向运动的角度 不断增大，幅值不断衰减，经过一段时间后衰减到零。工作电源切除后备用电源电压 和残压 相量差电压 向量图如图2所示。
为正常工作时备用电压 与母线电压 的初始相角，当工作电源因故障切除后，工作母线电压 变为 、 、 ……，与此同时差电压 随着 与残压 相位差的增大， 从小到大，再从大到小。
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图2 工作电源切除后 向量图
2.2.2与保护的配合
假设不及电动机转速、功率因数、频率等因素变化影响，根据标准，施加在电动机电压不超过1.33倍时，可安全启动。 是按备用变压器（或线路）阻抗 与负荷阻抗 比例进行分配，电动机的合成容量按60%变压器容量计算，施加于电动机上
电动机、变压器速断过流保护：该厂6kV电机速断过流定值 ，延时 ，变压器速断过流定值 ，延时 。假设残压降至70%，即便相角与备用电源相差180°，电源切换后电动机启动电流约为 ，不会导致保护动作；电源切换后，变压器电流波动约为 ，远小于保护定值，所以同样不会导致保护动作。
外部保护启动及闭锁快切均不人为设延时，但装置内部需具备防抖功能。
启动后加速出口时间需与备用变压器分支过电流后加速保护配合，延时需不短于保护动作时间。
3快切装置定值整定
火电厂快切装置并联切换定值范围：频率差0.1~0.2Hz、相位差5~15°、幅值差0~5V，可在保证切换的前提下，尽量放宽切换定值。
因火电厂厂用电负荷以异步电动机为主，选用快速切换准则、捕捉耐受电压点准则组成“快切逻辑”作为主要的切换手段，选用残压切换准则组成“慢切逻辑”作为后备的切换手段。其中快速切换准则定值的范围是：低压闭锁定值 60~80%Un、允许频差不大于 1Hz、切换角差不大于 20 º；捕捉耐受电压点准则定值的范围是：低压闭锁定值 60~80%Un、允许频差不大于 4Hz、耐受电压不大于 1.20Un。残压切换准则定值范围是：残压切换电压定值小于 30%Un、残压切换延时定值不大于 1.00S；长延时切换准则的相关定值按照系统电压下降的实际情况进行设定。
4结束语
电厂厂用电快速切换是保障发电厂设备稳定的重要环节，正确的定值参数是快切装置正常发挥作用的基础，本文分析了工作电源与备用电源切换过程中，各电气量对厂用电设备保护装置有关保护的影响，阐述了电厂快切装置定值整定考虑思路，对新建机组厂用电快切装置投运有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1] DL/T 5153-2002 火力发电厂厂用电设计技术规定[S]
[2] DL/T 1073-2007 电厂厂用电源快速切换装置通用技术条件
[3]李华.发电厂低压厂用电源切换与保护及逻辑配合应用探讨 电器与能效管理技术（2015NO.7）
[4] SID-8BT-A厂用电快切装置中文技术说明书