中化泉州石化有限公司 福建省泉州市 362000
摘要：本文结合石油化工企业电力系统运行的实际情况，从提高电网供电连续性的角度，阐述了快切装置在泉州石化公司10kV电网系统中的应用分析，以及快切装置对原有运行系统在连续性、稳定性等方面的改进。
关键词：电力系统；快速切换；保护配置；切换方式
1 引言
某石化企业属于大型连续生产型企业，对电网持续可靠供电要求高。为确保各生产装置平稳运行，其在电力系统中先期使用了传统的备自投装置。因该设备简单，投资少，因此在10kV变电站和400V配电站中得到了广泛应用。随着原有备自投装置在运行中逐渐显现出启动速断慢、切换方式单一以及瞬间断电等诸多缺陷，加之现代电力技术不断发展，电网规模的进一步扩大，对供电系统的安全性、可靠性、连续性的要求越来越高。为了确保各炼油装置可靠平稳运行，保证电力系统供电的连续性势在必行。该公司在35kV快切装置良好的应用效果上对10kV系统原有备自投装置进行了改造升级，采用金智MFC2000-6B-61850型电源快速切换装置，以期改善以往备自投装置在运行中存在的缺点，提高了电力系统运行中的可靠性、连续性。
2 MFC2000-6B-61850 电源快速切换装置
2.1装置介绍
MFC2000-6B-61850电源快速切换装置，是针对冶金、石化等行业用户的需求而设计研发的新一代多功能快切产品，该装置在安全性、灵活性、快速性、准确性以及可靠性方面相较同类保护装置具有特有的优势。
2.2装置特点
切换功能齐全，有手动、保护、失压、误跳、无流、逆功率起动等多种起动方式，并兼有串、并联和同时切换方式，以及快速、同期捕捉、残压、长延时切换等实现方式和完备的切换闭锁功能。
3 MFC2000-6B-61850快切装置在该司电力系统应用和分析
3.1该司10kV电力系统运行方式。
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图1
如上图1所示，系统正常运行时进线开关1DL、2DL处于合闸状态，分段开关3DL处于热备用状态，1#、2#主变，10kV I母、II母分列运行，互为备用电源。
3.2 MFC2000-6B-61850装置在泉州石化的应用。
10kV单母分段运行方式下，MFC2000-6B-61850装置各种起动方式以及运行状态之间的转换详见图2所示。
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图2
MFC2000-6B-61850装置在起动后，会按照一定的顺序操作工作电源开关和备用电电源开关。
就10kV单母分段运行方式为例，并联切换仅以手动起动方式触发，其切换方式适用于正常情况下同频系统的两个电源之间的切换，可用于进线检修时的人工倒闸或故障后手动恢复。串联切换，如图 1 所示，以从1段进线开关切换到母联开关为例：装置起动后，先跳开1段进线开关，在确认其断开后，再依合闸条件发出合母联开关命令，若其拒跳，切换过程便终止，装置不再合母联。串联切换多用于事故情况下自动切换。同时切换，装置起动后，先发出跳 1段进线命令，然后经给定的同时切换合闸延时，再根据合闸条件发出合母联命令，若其拒跳，快切则会跳开母联，以免两路电源长时间并列。同时切换与串联切换相比，不需要确认1段进线跳开后再判断母联合闸条件，但需经过延时去判断母联合闸条件，确保母线断电时间尽可能减少。串联切换和同时切换两者有如下几种实现方式：快速、同期捕捉、残压、长延时切换，当快速切换条件不满足时可直接切换到其他切换条件的判别。
3.2.1该司10kV单母分段系统在切换时选择母线1到母线2，母线2到母线1两种方式。
3.2.1.1以开关1DL到2DL切换为例，其起动和动作过程如下：
起动条件：当1→2切换起动投入、检后备电压控制字投入时U2有压，下列任一条件满足，1）I、II母未断线且开入“保护起动1”闭合；2）I、II母未断线且1DL变位起动；3）I、II母未断线且#1线路无流起动；4）I母线失压起动；5）I母线频压异常起动；6）I、II母未断线且#1线路逆功率起动。
动作过程：按定值“故障切换串联”的设定进行切换。
3.2.1.2从开关2到1切换，其起动和动作过程如下：
起动条件：当2→1切换起动投入、检后备电压控制字投入时U1有压，下列任一条件满足。1）I、II母未断线且开入“保护起动2”闭合；2）I、II母未断线且2DL变位起动；3）I、II母未断线且#2线路无流起动；4）I母线失压起动；5）I母线频压异常起动；6）I、II母未断线且#2线路逆功率起动。
动作过程：按定值“故障切换串联”的设定进行切换。
3.2.2 MFC2000-6B-61850装置在该司10kV系统保护配置有方向过流闭锁快切、母联保护功能等。
方向过流闭锁快切，快切装置要求外部输入进线的后备保护接点。当母线及母线的出线故障时，该保护接点能闭锁快切装置切换并报警，其动作条件：1）三相短路时，进线1（或进线2）三相电流值均>方向过流闭锁定值，且母线1（或母线2）的三个线电压值均小于60V；注意：在三相短路时，由于电流相位平衡，所以，必须三相电流均在正向范围内。2）不对称故障时，进线1（或进线2）三相电流中至少一相电流值>方向过流闭锁定值，且母线1（或母线2）的负序电压值>8V，方向过流闭锁中的方向判断逻辑为：灵敏角45度，90度接线方式。
母联保护功能即两段经低压闭锁的过流、后加速保护，还有去耦合功能即单母分段运行中同时切换或并联切换方式下，1段进线开关切换到母联，若母联开合上，可1段进线开关未动作跳开，快切便会跳开先前合上的母联开关。
3.3该司10kV系统MFC2000-6B-61850快切装置的应用对原备自投装置的改进。
在该司10kV单母分段系统运行方式下，备自投采用无压起动，此快切装置可提供手动起动、保护起动、误跳起动、失压起动、无流起动及逆功率起动方式。系统正常运行时，不管哪路进线电源失电时，原备自投与快切装置按指令合上另一段进线开关。
快切装置的应用有效的解决了原有备自投无法实现的快速切换功能。以#1 进线到#2 进线切换为例，跳开1DL 后#1 母线失电，电动机将惰行。由于石化装置负荷多为异步电动机，单机运行时，失电后电机定子电流变为0，转子电流衰减，加之其机械惯性，转速便会从额定值减速，转子电流磁场于定子绕组中反向感应电势，形成反馈电压。多台异步电机于同一母线时，其容量、负载等不尽相同，于惰行过程中，一些呈异步发电机特征，一些呈异步电动机特征。此时，母线电压为对台电机的合成反馈电压，谓之残压，其频率和幅值也会开始衰减。一般电机总容量越大，残压频率和幅值衰减的速度越慢。原备自投动作情况下，因其动作时间长，母线残压较低，电动机转速下降太多而不能继续维持运行，生产的连续性无法保证；而快切装置具有的快速合闸功能，其利用多种启动判据，并联和串联两种切换方式，以及检同期、残压等特有功能，在实现快速合闸时，母线电压降低、电机转速变慢都较小，电机自起电流便不会大，从而可立即恢复原正常运行方式，装置生产也可做到无扰连续运行。
该快切装置完备的切换闭锁功能有效避免了原备自投系统因有流闭锁备自投判据电流定值选择难度较大而造成备自投误动问题（如太小，则上级系统故障时，大容量、大惯性电动机反馈电流将会误闭锁备自投；如太大，则低负荷运行时，发生PT误操作或PT二次保险全熔断，会导致备自投误动作）。
4、结束语
通过对该司10kV系统快切装置的应用介绍，阐述了该装置较于原备自投系统在可靠性、连续性以及快速切换方面的优势，以期在其他企业电力系统中对快切装置应用提供参考。
参考文献：
[1] MFC2000-6B-61850型电源快速切换装置说明书.
[2] 周金程.高压电源快切装置在企业电网中的应用研究【D】.天津大学，2013.