浅谈火电厂备用电源及其切换方式
浅谈发电厂厂用电系统快速切换方式的特点
浅谈发电厂厂用电系统快速切换方式的特点发电厂中，厂用电的安全可靠关系到发电机组、电厂乃至整个电力系统的安全运行。
以往厂用电切换大都采用工作电源的辅助接点直接起动备用电源投入。
这种方式未经同步检定，厂用电动机易受冲击。
合上备用电源时，母线残压与备用电源电压之间的相角差已接近180°，将会对电动机造成过大的冲击。
若经过延时待母线残压衰减到一定幅值后再投入备用电源，由于断电时间过长，母线电压和电机的转速均下降过大，备用电源合上后，电动机组的自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而对电厂的锅炉系统的稳定性带来严重的危害。
国外早在二十世纪七十年代就已广泛采用快速切换方式，而国内近年来随着真空及SF6快速开关的广泛使用以及对厂用电源的安全可靠运愈来愈重视，厂用电系统采用快速切换方式已成为一种必然趋势。
快速切换方式可避免备用电源电压与母线残压在相角、频率相差过大时合闸而对电机造成冲击，同时也可自动转为同期判别或判残压及长延时的慢速切换，即使在电压跌落过程中，也可按延时甩去部分非重要负荷，以利于重要辅机的自起动，提高厂用电切换的成功率。
厂用电系统切换方式主要有串联切换、并联切换、快速切换等几种。
一、串联切换方式串联切换：按“先断后合”的原则，首先跳开工作电源，在确认工作电源跳开后，再发合闸指令，合上备用电源，串联切换切换时间长，一般都在150ms以上，因此串联切换对系统和设备造成的冲击较大，而且由于允许切换的条件之一是工作电源的成功分闸，其辅助接点的可靠性很可能是导致切换失败的因素之一。
二、并联切换方式并联切换：按“先合后断”的原则，首先合上备用电源，使两电源短时并列，然后发跳闸指令，跳开工作电源，但是如果在切换过程中，机组或工作电源发生故障，由于电源的并列，将加剧故障，扩大事故范围，因此，并联切换禁止使用于事故切换，但是手动切换过程中仍可能存在上述风险。
国内外火力发电厂中，厂用电的正常切换基本上都采用了并联切换，即先合后断的不断电切换，而不采用先断后合的断电切换。
备用电源的备用方式备自投的基本要求工作原理
备用电源的备用方式备自投的基本要求工作原理备用电源是指在主电源发生故障、停电或其他原因导致供电中断时能够自动切换并提供电力的电源设备。
备用电源的备用方式主要有备自投和双供两种。
备自投是指备用电源通过自动切换装置感知到主电源故障后自动切换至备用电源工作；而双供方式是指备用电源与主电源同时工作，主电源发生故障时由备用电源补充供电。
备自投的基本要求包括以下几个方面：1.自动感知：备用电源需要通过自动切换装置感知主电源的状态，当主电源发生故障或停电时，备用电源能够及时感知并进行切换。
2.快速切换：备用电源需要具备快速的切换速度，以确保电源切换时的过渡时间尽可能短暂，减少对系统设备的影响。
3.自动恢复：备用电源在主电源恢复供电后需要自动切换回主电源，以保持系统正常运行，避免过长时间处于备用电源供电状态。
4.可靠性：备用电源需要具备高可靠性，能够长时间稳定运行，在供电切换时不会发生故障，确保系统正常运行。
5.适应性：备用电源需要适应不同的电源负载需求，在供电能力、电压、频率等方面能够满足系统的需求。
备自投的工作原理主要包括以下几个步骤：1.主电源监测：备用电源通过自动切换装置监测主电源的状态，包括电压、频率等参数。
正常情况下，主电源为系统提供电力。
2.主电源故障检测：当主电源发生故障或停电时，自动切换装置能够感知到主电源的异常状态，如电压下降、频率波动等。
3.备用电源投入：在感知到主电源故障后，备用电源通过自动切换装置自动切换至备用电源供电模式。
备用电源开始提供电力，以保持系统的正常运行。
4.主电源恢复检测：当主电源故障排除或电力供应恢复时，自动切换装置能够感知到主电源的恢复，并切换至主电源供电模式。
5.自动恢复：当主电源恢复供电后，备用电源自动切换回主电源，并停止供电。
系统恢复到主电源供电的正常工作状态。
备自投是一种常用的备用电源备用方式，能够确保系统在主电源故障或停电时继续提供电力，保证系统的正常运行。
火力发电厂低压厂用电源备用自动投入装置的探讨_王超
备自投装置因为可以采集工作电源电压、备用电源高低 压侧电压、工作电源进线开关状态、备用电源开关高低压开 关状态，电压互感器插头位置等多个低压厂用电源的开关量 和模拟量，因而对低压厂用电源的监视和逻辑编程起了重要 作用。当明备用采用手动投入方式时，传统操作顺序是运行 人员先在工作进线电源柜上把进线开关切除、人工检查判断 母线有无永久性接地故障，看工作母线电压是否归零、再跑 到备用电源侧检查母线电压是否正常（如果不正常还需要检 查高压侧开关和电压情况）、最后再投入母线联络开关。如 （上接第 77 页）心同轴度偏差在合格范围之内。但是从检 测记录中发现阀盖止口定位平面垂直度严重超差，在 2#（90 °位置）和 3#（180°位置）两个位置上相对于 1#（0°位 置）位置百分表测量相差最大处达 0.90 mm 以上。
2 低压厂用电源备自投装置的原理
一般低压备自投装置具有在母线失压（或工作开关误 跳）下自动投入备用电源的功能，可实现1个母联断路器、4 个进线断路器的各种组合运行模式；备自投的原则如下。
(1) 为避免由于工作母线电压短暂下降导致备自投误 动作，备投装置母线失压启动延时必须大于最长的外部故障 切除时间。
第 30 卷第 1 期 2014 年 1 月
电站系统工程 Power System Engineering
Vol.30 No.1 78
文章编号：1005-006X(2014)01-0078-02
火力发电厂厂用电切换及其试验
第３ ５卷
火 力发 电厂厂 用 电切 换及 其试 验
２０ ０ ７年 第 ５期
压 的相 角 差 不 超 过 ３ 。 Ｏ ，厂 用 电 系统 切 换 全 过 程
工作一备用 ； ４ ）事故 自动切换 （ 保护启 动） ，同时方式 ， 工作一备用 ；
５ 不正 常情 况 自动切 换 （ ） 母线 失 压 ） 串联 ， 方 式 ，工作一 备 用 ； ６ 不正 常情 况 自动切 换 （ 线失 压 ） 同时 ） 母 ， 方 式 ，工作 一备 用 ； ７ 不 正 常 情 况 自动 切 换 （ 作 开 关 误 跳 ） ） 工 ，
组 的连续 输 出功 率 、机组 控 制 的稳 定 和 机 、炉 的
安全 运 行 。
（ 同期条件满足） 、慢切 （ 同期条件不满足，转为
检残 压 ） 切换试 验 。 在上 述切 换 试 验 过 程 中 ，光 字 牌 及 装 置 灯光
报警信号动作应正确。检查切换过程 中，有关厂 用设备的情况 ，有无保护动作、设备跳 闸等 ，并
收 稿 日期 ：２０ ０ ０ ０ ７— ４— ５
４ ４
合适 的切换时机。一般情况，为保证厂用 电的成
功切 换且 不产 生 大 的 冲击 电 流 ，备用 电源 断路 器 最 合适 的合 闸时 刻 是 厂 用母 线 残 压 与 备 用 电源 电
维普资讯
台高压启／ 备变 （ 公用段省略）的接线图。
图２ ３０ ０ ＭＷ 机 组 厂 用 电 源切 除 后
图 １ 两 台机 组 共 用一 台高 压启 ／ 变 的 接 线 图 备
母线 电压和频 率变化 的曲线
绝 大 多数 大 型机 组 火 力 发 电厂 都 采 用 单 元 接 线 ，正 常运行 时机 组 厂用 电 由单 元 机 组 供 电 ，停 机状 态 由备用 电源 供 电 ，机 组 在 启 动 和 停 机 过 程
厂用电快速切换在火电厂的应用
厂用电快速切换在火电厂的应用摘要：文章针对厂用工作电源与备用电源的典型接线，探讨火电厂厂用电的切换问题。
当厂用工作电源与备用电源两者压差、相角差均满足合环条件时，正常切换应采用并联切换方式，事故切换采用串联切换方式；相角差不满足合环条件时，正常切换及事故切换均应采用串联切换。
关键词：火电厂；厂用电系统；快速切换火力发电厂的运行状况是由发电机组、电厂以及电力系统三个因素来决定的。
对于厂用电进行切换是一个比较复杂的动态过程，发生安全事故的时如果处置不到位，电流、电压、相角等多种变量都会发生较大改变，情况严重的时会导致切换失败，甚至导致设备损坏。
1 厂用电切换存在的问题厂用电切换方式通常有以下几种：采用工作开关用来辅助接点或是延时继电器起动备用的电源；延时用于合闸回路；在合闸回路当中，另外添加机电式或是电子式的继电器；在合闸回路中，串残压切换。
上述四种方式在可靠性和安全性上都有所欠缺。
国内已经发生多次使用电切换导致的事故，比如停机、设备冲坏等等。
实际上，上述事故的发生不是偶然的，看似偶然的情况往往由许多必然的因素在里面起作用，比如说电动机受到一两次的冲击不会引起我们的重视，因为它不会马上损坏，但是长时间没有安全事故的发生并不表示不会导致安全隐患。
2 厂用电源的切换方式分析2.1 按运行的状态①正常切换。
正常运行的时候，由于开机、停机等情况的需要，会把母线从一个电源切换到另外一个电源上面，此时对切换速度没有硬性要求。
②事故切换。
这是因为当发生事故时，比如发电机、汽轮机、主变压器、锅炉等各种事故，此时会果断切除厂用母线，要求备用电源在第一时间内迅速地自动切入，尽快地实现安全切换。
2.2 按断路器的切换顺序①并联切换。
在切换的时候，工作中的电源与备用电源之间，优点是短时间内它是并联运行的，它可以保证厂用电的不间断供给，缺点在于并联的时候会导致短路的容量加大。
因为并联的时间过于短暂，往往发生几秒之内，发生事故的几率很低。
厂用电互联模式下备用／检修电源快速切换探讨
厂用电互联模式下备用/检修电源快速切换探讨【摘要】为减少下网电量，降低生产成本，越来越多的火力发电厂采用6kV 厂用电互联方式，即一台机组运行，另一台相邻机组检修时，由运行机组向检修机组提供检修电源。
但常规厂用电快切装置只实现6kV工作电源与备用电源之间的快速切换。
备用电源与检修电源之间采用手动切换，需倒换380V负荷，操作步骤多。
本文以湖南省某火力发电厂为例，探讨通过厂用电快切装置及BZT 装置实现备用电源与停机检修电源快速切换的可行性。
【关键词】厂用电；互联；备自投；厂用电快切1、湖南省某火力发电厂电气一次主接线湖南某火力发电厂机组容量为2×310MW，采用发-变-线路组接入附近220kV 变电站，两台机组机端分别接挂一台高压厂用变压器和高压脱硫变压器（只给脱硫系统供电），起动/备用电源从I期110kV母线接入。
每台机组都取消了一台电动给水泵，因此高压厂用变压器裕量较大。
3号机6kV厂用工作IIIA段与4号机6kV厂用工作IV A段互联，3号机6kV厂用工作IIIB段与4号机6kV厂用工作IVB段独立运行，未进行互联。
2、备用电源与检修电源相互手动切换停机后，全厂公用的循环水泵电机由运行机组母线或停机机组的6kV工作B 段供电，该停备机组6kV厂用电A段高压电机全部停止运行，但低压厂用变压器处于运行状态，继续向照明、公用及直流保安等系统供电，不能中断。
由于起动/备用变压器接于110kV系统，运行机组接入220kV系统，若采用先合停机检修电源开关后拉备用电源开关，必然会造成110kV系统与220kV系统通过6kV 厂用母线合环，危及运行机组6kV厂用系统安全，甚至造成系统振荡，威胁系统和机组安全。
停机时由工作电源通过厂用电快切装置切换到备用电源，待停机各项工作完成，高压电机全部停运，机组进入检修状态后，3号机6kV厂用IIIA段或4号机厂用IV A段由备用电源手动切换至停机检修电源。
火电厂厂用备用电源按下述要求引接及设置
火电厂厂用备用电源按下述要求引接及设置(1)接有I类负荷的高低压明(暗)备用动力中心的厂用母线应设置备用电源。
当采用明(专用)备用方式时，应装设备用电源自动投入装置;当采用暗(互为)备用方式时，宜采用手动切换。
接有Ⅱ类负荷的厂用母线，应设置手动切换的备用电源;只有Ⅲ类负荷的厂用母线，可不设置备用电源。
(2)全厂应设置可靠的高压厂用备用或起动/备用电源。
(3)高压厂用备用(起动/备用)变压器(电抗器)的设置条件如下:1)100MW及以下的机组，高压厂用工作变(电抗器)的数量在6台(组）及以上时，可设置第二台(组)高压厂用备用变压器(电抗器)。
2)100~125MW的机组采用单元接线时，高压厂用变压器在5台及以上，可增设第2台高压厂用备用变压器。
3) 200-300MW机组，每两台机组可设1台(组)高压厂用备用变压器。
4)600MW 机组，当发电机出口不装设断路器或负荷开关时，每两台机组应设1台或2台高压厂用备用变压器;当装设断路器或负荷开关时，4台及以下机组可设1台高压厂用备用变压器，其容量可为1台高压厂用工作变压器容量的60%~100%，全厂有同容量5台及以上机组时，可再设置1台不接线的高压厂用工作变压器作为备品。
当公用负荷由两台具有部分互为备用功能的高压厂用起动/备用变压器供电时，每台高压厂用起动/备用变压器高压侧应装设1台断路器;当公用负荷由两台机组配置的2台高压厂用起动/备用变压器供电，并由高压厂用工作变压器作为其备用电源或公用负荷由高压厂用工作变供电时，两者高压侧可共用1台断路器，但分别装设隔离开关。
1台高压厂用起动/备用变压器高压侧断路器应由1回(个)线路(电源)供电;2台及以上高压厂用起动/备用变压器高压侧电源应由2回(个)线路(电源)供电。
(4)当低压厂用备用电源采用明(专用)备用变压器时，125MW及以下机组，低压厂用工作变压器的数量在8台及以上时，可增设第2台低压厂用备用变压器;200MW 机组，每2台机组可合用1台低压厂用备用变压器;300MW及以上的机组，每台机组宜设1台低压厂用备用变压器。
火电机组工作与备用电源为两电网的厂用电切换
收稿 日 ：０ １０ — ５ 期 ２１－７０
火电机组工作－ ｑ备用电源为两电网的厂用电切换
王 新
（ 阳城 国际发电有限责任公 司 ， 山西 阳城 ，４ １２ ０ ８０ ）
摘
要： 厂用工作电源和备 用 电源为不同电网时 ， 电源间的相位 角是 随机 变化 的 ， 手 其
动正常切换及事故切换都不能采用 同一 电网中的切换方式。通过分析厂 用电母 线电压 衰减特点 ， 并结合 某电厂探 索运 用 实例 ， 总结 出两 电网的厂用 电切换方式 。
完全不 同。
２ 厂 用 电正 常手 动切 换过 程
为便 于 比较 ， 说明机组 工作 （ 网 ） 先 并 与备用 电源为 同一 电
网时 的厂用 电正常手动切换过程 。机组启 动时厂用 电 由备用 电 源提供 ， 图 １ 如 所示 ，Ｄ 、Ｄ ３ Ｌ ４ Ｌ运行 ，Ｄ 、Ｄ １ Ｌ ２ Ｌ断开 ； 机组具备并 网条件 时先 用主变高压侧开关 １ Ｌ并 网，带上初 负荷后厂用工 Ｄ
立 即复位快切装置。 图 １ 画了一段 厂用 电的情况 。现 将某两 电网厂用 电切换 只 方式所试用 的流程介 绍如下 ， 该机组有 Ａ、 、 、 Ｂ ｃ Ｄ共 ４段厂用工 作母 线 ， 厂用 电正常切换流程 简述为 ： 用 电源带厂用 电一机 其 备
作进线 开关 ２ Ｌ合 环 ，工作进线开关 ２ Ｌ与备用进线开关 ３ Ｌ Ｄ Ｄ Ｄ 短时并联运行 ， 之后立 即断开备用进线 开关 ３ Ｌ 机组 自带厂用 Ｄ， 电运行 。正常停机时厂用 电手动切换 的过程与上述过程相反 ： 切 换 前 １ Ｌ ２ Ｌ ４ Ｌ运行 ，Ｄ Ｄ 、Ｄ 、Ｄ ３ Ｌ热备 ；切换 时先合厂 用备用进 线 开关 ３ Ｌ，备用进线 开关 ３ Ｌ与工作进线 开关 ２ Ｌ短 时并联运 Ｄ Ｄ Ｄ 行， 之后立 即断开厂用工作 电源进线 开关 ２ Ｌ， Ｄ 厂用 电 由备用 电 源提供 ， 最后断开主变高压侧开关 １ Ｌ 机组与系统解列 。 Ｄ， 当机组 工作 （ 网） 并 电源与备用 电源为不 同 电网时 ， 厂用 工 作进 线开关 ２ Ｌ和备用进线 开关 ３ Ｌ是不允 许并联运 行的 ， Ｄ Ｄ 因
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浅谈火电厂备用电源及其切换方式
摘要为保证火电厂的安全生产和电网安全运行,必然涉及到厂用备用电源的切换和启动问题。
探讨厂用备用电源的功能、作用、切换方式及影响因素。
关键词火电厂;备用电源;切换方式;影响因素
大容量火电机组的特点之一是采用机、炉、电单元集中控制的方式, 其厂用电系统的安全可靠性对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠有着相当重要的影响。
当工作厂用电或其附属设备出现故障时, 必须将厂用电切换为备用厂用电源, 因此厂用电切换是整个厂用电系统的一个重要环节。
1厂用备用电源简介
厂用备用电源主要用于事故情况失去工作电源时,起后备作用,又称事故备用电源。
备用电源的引接应保证其独立性,并且具有足够的供电容量,最好能与电力系统紧密联系,在全厂停电情况下仍能尽快从系统获得厂用电源。
以下是厂用高压备用电源最常见的引接方式:1)从发电机电压母线的不同分段上,通过厂用备用变压器(或电抗器)引接。
2)从与电力系统联系紧密的最低一级电压母线引接。
这样,有可能因采用电压等级较高的厂用高压变压器,使高压配电装置投资增加,但供电可靠性也相应提高。
3)从联络变压器的低压绕组引接,但应保证在机组全停情况下,能够获得足够的电源容量。
4)当技术经济合理时,可由外部电网引接专用线路,经过厂用备用变压器获得独立的备用电源或启动电源。
厂用低压备用电源,一般均从高压厂用母线的不同分段上引接,经专门的厂用低压备用变压器获得厂用低压备用电源。
火电厂中一般均装设专门的备用电源,称为明备用。
此类备用电源在正常情况下不工作或只带少量的公用负荷,而当某一工作电源失去时,它就能自动投入以完全代替之。
但在小型火电厂和水电厂中也有不另设专用备用电源,而由两个厂用工作电源相互作为备用,称为暗备用。
2厂用电切换方式
发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。
其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏,而可靠性则体现为提高切换成功率,减少备用变过流或重要辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。
工厂用电系统常见的切换模式和启动方式:1)并联切换:按“先合后断”的原则,先合上备用电源,两电源短时并列,然后发跳闸指令,跳开工作电源,但是如果在切换过程中,机组或工作电源发生故障,由于电源的并列,将加剧故障,扩大事故范围,
因此,并联切换禁止使用于事故切换,但是手动切换过程中仍可能存在上述风险。
2)串联切换:按“先断后合”的原则,先跳工作电源,确认工作开关跳开后,再发合闸指令,合上备用电源,串联切换切换时间长,一般都在150ms以上,因此切换对系统和设备造成的冲击较大,而且由于允许切换的条件之一是工作电源的成功分闸,其辅助接点的可靠性很可能是导致切换失败的因素之一。
3)快速切换:按“同时断合”的原则,同时发出断路器的分、合闸指令,系统实际无流时间仅为断路器合、分闸时间之差,一般不超过15ms,所以快速切换可达到极短的切换时间,满足系统对冲击电流的要求,切换成功率高,安全性好。
3快速切换的启动
快速切换一般有两种启动方式:即手动启动和保护启动。
机组开停机过程的厂用电切换采用手动启动方式,即由主控制室人为发出启动指令;事故情况下的切换采用保护启动方式,由机组或厂用工作电源的主保护发送启动命令。
在某些特殊条件下,厂用电系统的切换也可由失压信号启动。
快切装置一般包括快速切换、首次同期点切换(也称同期捕捉切换)、残压切换和延时切换4项功能。
1)快速切换是当母线电源中断后,立刻同时发出断路器的分、合闸指令,跳开工作电源,同时合上备用电源。
厂用电快速切换时,母线残压和备用电源电压之间的相位差拉开不超过30°,系统实际无流时间仅为断路器合、分闸时间之差,一般不超过15ms。
快速切换可达到极短的切换时间,切换全过程不超过100ms,完全满足系统对冲击电流的要求,安全性好。
2)首次同期点切换是当母线残压和备用电源电压相对旋转一周又回到同期点,这时角差为0,差压也较小,若在这一时刻合上备用电源,电气设备受到的冲击也较小,这种切换称为首次同期点切换。
切换装置根据采集的电压可计算母线残压向量相对于备用电源电压向量旋转到第一个同期点的时间,并设定备用电源合闸的导前时间。
3)残压切换是当母线残压衰减到低于设定值时合上备用电源。
一般来讲,当母线残压低于40%的额定电压时进行切换,冲击电流已降到可接受的范围内,但需要注意的是,不同的系统容量和备用变压器容量都会影响冲击电流值。
当差压包络线的周期逐渐减小,反映了电动机减速的过程,残压切换引起的冲击电流较大。
④延时切换是在发出切换指令后经过一定的延时后合上备用电源的切换方式,一般可设定1.5s的等待时间。
快速切换30-100ms首次同相切换250-500ms残压切换400-1200ms延时切换1700ms
4影响厂用电切换的因素及相应措施
1)负载的影响。
由于厂用母线上电机的特性有较大差异,合成的母线残压性曲线与分类的电机相角、残压曲线的差异也较大,因此安全区域的划定严格来说需根据各类电机参数、特性、所带负荷等因素通过计算确定。
实际运行中,可根据典型机组的试验确定母线残压特性。
试验表明,母线电压和频率衰减的时间、速度和达到最初反相的时间,主要取决于试验前该段母线的负载。
负载越多,电压、频率下降得越慢,达到首次反相和再次同相的时间越长。
而相同负载容量下,负荷电流越大,则电压、频率下降得越快,达到最初反相和同相的时间越短。
快速开关的合闸时间一般小于100ms,有的甚至只有40-50ms
左右,这为实现快速切换提供了必要条件。
假定事故前工作电源与备用电源同相,并假定从事故发生到工作开关跳开瞬间,两电源仍同相,若采用同时方式切换,且分合闸错开时间(断电时间)整定得很小(如10ms),则备用电源合上的相角差也很小,冲击电流和自起动电流均很小。
若采用串联切换,则断电时间至少为合闸时间,假设为100ms,相角差约为20-30左右,备用电源合闸时的冲击电流也不很大,一般不会造成设备损坏或快切失败。
2)其它影响。
快速切换能否实现,不仅取决于开关条件,还取决于系统接线运行方式和故障类型。
系统接线方式和运行方式决定了正常运行时厂用母线电压与备用电源电压问的初始相角,若该初始相角较大(如大于20),则不仅事故切换时难以保证快速切换成功,连正常并联切换也将因环流太大而失败或造成设备损坏事故。
故障类型则决定了从故障发生到工作开关跳开这一期间厂用母线电压和备用电源电压的频率,以及快切装置本身的固有动作时间也将影响频率、相角的变化。
5结束语
厂用电的备用切换和启动,涉及到很多备用电保护的技术问题,既关系到备用电系统的安全,也关系到发电生产安全和电网的安全,因此,必须高度重视。
如果客观条件下无法实现快速切换,或者快切不成功,可采用同期捕捉作为后备方案,这样,可确保成功、安全地进行厂用电切换。
参考文献
[1]吕季平.厂用电自动切换解决方案.重庆:电工技术,2003,7.。