王东
广西钦州市钦州港经济开发区中石油广西石化分公司动力部总变 邮编535008
摘 要：我厂是石油化工企业，对供电稳定性要求很高,各装置一般为两条电源采用单母线分段运行供电,并且在母联处加装备自投装置.（简称BZT）。当任何一段电源失电，备自投装置启动，跳开失压段进线合上母联开关，用另一段电压正常的母线通过母联开关带失电段负荷.但备自投从启动到完成的时间一般需要1—2秒,此时失电段接带的负荷均已进入失电或失步状态。如何快速安全的在两路电源间切换，就显得尤为重要。近年来，随着企业负荷容量的增加及其供电可靠性要求的不断提高，大型企业开始采用无扰动快切装置实现电源切换，代替传统备自投装置。无扰动快切装置对母线电压,频率,相位实时跟踪。一旦某一段母线失电,正常段母线会根据两母线段的相位和角差,在冲击允许范围内快速合上母联开关,其中快速切换完成时间只需100ms左右,失电段母线电压在下降过程中很快恢复正常,所接带负荷基本不受影响.本文就传统备自投装置与无扰动快切装置的区别做以下比较
关键词：供电系统 备自投，无扰动快切，母联
一：备用电源自动投入装置（俗称BZT装置）
介绍：备用电源自动投入装置是指当线路或用电设备发生故障时，能够自动迅速、准确的把备用电源投入用电设备中或把设备切换到备用电源上，不至于让用户断电的一种装置，简称BZT装置。
发展：同继电保护装置一样，BZT装置经历了从电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型到微机型的发展历程。电磁型BZT装置在20世纪80年代得到了广泛的应用。但是，电磁型BZT装置有着明显的缺点：设备体积大，寿命短，动作速度慢，功能少，程序不可调，可靠性差。20世纪80年代中期到90年代初期，出现了整流型和晶体管型BZT装置，具有体积小、功率消耗小和防震性能好的优点，但功能与电磁型BZT装置基本相同。集成电路型BZT装置作为向微机型BZT装置过渡的产品，还没有来得及大面积推广应用，就被性能更为优越的微机型BZT装置所取代。
应用：1.电磁型BZT 装置
电磁型BZT 装置的应用比较普遍，使用电磁型BZT装置时，除了因为电气元件，如电压继电器和时间继电器等的不稳定性会影响到正常电源和备用电源之间的切换之外，还存在以下问题：
（1）切换时间长：时间继电器的整定时间t要求躲过工作电源进线开关的动作时限t1，同时还应该比工作电源母线段引出线短路保护的最长动作时间大一个时限阶段t2。一般情况下，t1=0.7～0.9s，t2=0.5～0.7s，电磁型BZT装置的动作时间t=t1+t2=1.2～1.6s；
（2）冲击电流大：切换时间长导致电动机电源电压严重下降，当备用电源投入时，电动机自启动成功与否、自启动时间等都将受到较大的限制，同时，由于电动机的转速严重下降，自启动过程中将会给电源母线带来非常大的冲击电流；
（3）自投可靠性差：工作电源母线失电后，由于电磁型BZT 装置没有检测母线的残压，也没有检测备用电源和母线残压之间的差压，所以备用电源能否成功自投具有一定的不确定性。
2.整流型和晶体管型BZT装置
整流型和晶体管型BZT装置的功能与电磁型BZT装置相比，没有得到明显的改进，实际使用过程中仍然存在上述问题。后来由于各种原因，整流型和晶体管型BZT装置并没有得到广泛应用。
3.集成电路型BZT装置
作为过渡产品，集成电路型BZT装置具备了微机型BZT装置的某些功能，但是，由于集成电路型BZT装置采用整流、积分等模拟方法来“计算”备用电源和母线残压之间的相位差和频差，在动态条件下，其“计算”速度和精度与微机型BZT装置相比均有一定的差距。随着微处理技术的迅猛发展，集成电路型BZT装置被微机型BZT装置取代。
4.微机型BZT装置
现行石油化工企业供电中，BZT装置均采用微机型。我厂目前采用南瑞NSR-3641 备用电源自投装置。
微机型BZT装置有如下特点和优点：
（1）装置直观简便：外部接线少，占据空间小，可以在线查看全部输入量、保护整定值、预设值、瞬时采样数据和事故分析记录，显示屏能实时显示相关运行数据；
（2）可靠性高：采用了先进的电磁兼容（EMC）技术、新型抗电磁和尖脉冲干扰器件以及MPC 器件，软件上采用了冗余、容错、数字滤波等技术；
（3）精度高,免校验：精度均可由软件调整，全数字化处理和接点信号系统；
（4）智能化程度高，自适应能力强：通过面板或软件可设置和修改PT、CT 的变比、保护整定值、定值越限触发等参数，保护功能均设有软压板，可根据现场需要设置投退，出口继电器均为可编程输出；
（5）综合功能强：具有串行通信功能，可进行远方监控，也可以脱离网络独立完成各项功能，任一装置发生故障均不会影响到其他设备，从而保证了整个系统的高可靠性。
二:无扰动备用电源快切装置(俗称快切）
我厂电机类设备均装有低电压保护，当系统出现异常时，即使系统的备自投准确动作，一般切换时间都超过500ms。在运行的高压电动机等设备已经低电压保护跳闸、或者说低压电动机接触器已经释放。重要设备失电将影响炼化企业的连续生产，同时系统中有大量成组自启动电机的时候，往往自启动电流特别大，使母线电压波动大，时间长，极有可能引起整个电力系统故障，从而扩大事故的范围。为了解决好这些问题，研究出了无扰动备用电源快切装置，俗称快切，它通过精密的逻辑运算及强大的数字信号处理功能，反复循环监测模拟量及开入量，缩短了对异常情况的反应时间，同时判断出母线残压与备用电源的压差、频差、相位差等参数，避免了备用电源投入时引起的电压波动、冲击电流大等问题。既保证了电力系统的稳定，也保证了设备的安全运行，从而确保了企业的平稳生产。
我厂目前使用的是国立智能SID-40A无扰动备用电源替续快切装置。可灵活配置适用各种切换方式。按照切换的速度或合闸的条件分类，切换可分为以下4 种方式。
1）快速切换：切换启动瞬间，若母线与备用电源进线的角差、频差在定值范围之内，且母线电压不低于快切低压闭锁定值，则可以在启动瞬间进行“快速切换”，立刻合闸出口。现场试验数据表明，母线电压和频率衰减的时间、速度主要和该段母线所带的负载有关，负载越多，电压幅值、频率下降的越慢，而且下降的速率随着时间的推移不断成加速下滑趋势。在最初 0.3S 之内，电压幅值、频率下降的幅度较小，相角差在60°内对于用电设备是安全的，因而若在此区间快速合闸，无疑是最佳选择。
2）同期捕捉切换：实际工作中利用微机型快速切换装置的功能，实时跟踪频差和相位差变化，特别是捕捉母线残压与备用电源的第一次相位重合点，以便实现合闸，这就是“同期捕捉切换”。实际工程应用时，可以做到在过零点附近很小的范围内合闸。同期捕捉切换时母线电压为65%～70%的额定电压，电动机转速不致下降得很大，通常能够顺利的自启动。另外，由于两电压同相，备用电源合上时冲击电流比较小，不会对电气设备及系统造成危害；
3）残压切换：残压切换指当母线三个线电压均衰减至小于或等于残压切换电压定值（20~40%额定电压），且持续残压切换延时定值后实现的切换。
4）长延时切换：当备用电源的容量不能承担厂用电全部用电负荷，或者不能满足残压切换情况下电动机的自启动需要时，机组停车过程中的正常切换只能考虑长延时切换。
以上四种切换方式中快速切换和同期捕捉切换是最优的切换方式。
快切装置与备自投的区别及快切的优点
1、从内部程序上有些区别：备自投逻辑上复杂，需要与自己的操作回路配合， 执行切换时判断条件简单； 快切装置逻辑上简单，没有复杂的操作回路，逻辑判断，但执行快速切换上判断条件复杂。
2、备自投判断条件简单，通过逻辑上躲过时间来判断一些开关误合闭锁等条件； 而快切装置判断条件复杂，可直接从开关上引故障、过流等闭锁接点， 无需通过逻辑上判断来等待时间，从而加快了切换的速度。
3、以 I 母失电为例；备自投方式：检 I 母母线无压，进线 1 无流启动备投，经延时后，判断 I 母无压或检同期经延时合闸； 快切方式：检 I 母低频，进线 1 无流启动电源快速切换，以快速切换方式合闸，无需等待延时；因此快切装置在切换上远快于备自投装置。
由此可见，快速切换装置不仅能实现快速切换、满足连续性生产的需要，而且还能保证切换过程中不对设备造成损坏，满足了实际生产的需要，提高了企业供电的可靠性，能为企业带来合理的经济效益。快切装置以断电时间短，对系统冲击小的优点正得到广泛的普及和应用，其强大的逻辑运算功能确保了电力系统的准确切换，也减少了因电力的中断而使企业造成的损失。
通过上面的阐述，快切装置实际上就是在备自投的基础上演变发展而来，其逻辑判断条件都可以与备自投找到相应的对应点，唯有不同的是快切具有更加强大的数据处理能力和逻辑运算能力，它通过快速的扫描以及建立复杂的数学模型提前知道电压变化的曲线，分析出最佳合闸的时刻点，提前发出信号，通过断路器动作的时间，能使真正的合闸时刻与数学模型分析出的合闸时刻相吻合，从而达到不断电切换的目的，快速性和灵敏性比备自投要好。同样，要想进一步提高快切的灵敏性，唯有进一步完善各功能模块及逻辑运算和各种事故状态下的数学模型，使理论的模型与实际出现的故障更加接近，缩短判断的时间，但要想真正达到“零时间切换”，从客观上讲是不可能的，只能从提高保护装置的硬件和软件水平上向这个目标靠近。