厂矿企业电源无扰动切换方案的探讨.pdfVIP

第十届全国石油和化学工业电气技术年会论文集 厂矿企业电源无扰动切换方案的探讨 粱俊滔 陈曙玲 深圳市国立智能电力科技有限公司 广东省深圳市 518000 摘要：电源快速无扰动切换技术是提高连续性生产企业供电可靠性的一项重要技术进步。本文基于对发电厂快切技术和生 产企业现场工况的研究分析，通过采用先进的控制逻辑和算法。解决了无扰动切换受负荷种类和网络结构复杂多样影响的难 点。最后，简要介绍了设备厂家已经推出的电源无扰动切换产品。 关键词：电源快速无扰动切换技术；各自投；厂用电快切 石化、冶金等连续性生产企业，其生产工艺和流程对供电连续性提出了很高的要求。供电中断和电压 大幅波动会给企业带来巨大的损失。造成生产企业电压波动或供电电源中断的主要原因有以下几个： 一是，低压馈线和用电设备发生短路故障，导致配电母线电压波动； 二是，大容量电动机起动时导致母线电压下降； 三是，外部电网发生短路故障或者解列，导致供电电源中断。 抵御电压波动，减少或消灭由于“晃电”对工艺流程带来的危害，是一项系统化的工程，需要多管齐 下。可以采取的措施有很多，例如可以采用延时脱扣的交流接触器，避免电压瞬时波动导致交流接触器非 正常分断；使用新型微机低压保护缩短切除低压设备故障点的时间等等。本文重点讨论的是，当外部电网 故障或解列导致用配电系统失去电源时，如何快速重新受电的问题。 虽然国家在十一五期间加大了对电网建设的投资力度，但是电网供电的稳定性是受多方面因素影响 的；况且生产企业负荷一般远离系统电源 大型发电机 ，经多级输电线联接，任何一级线路发生故障， 均有可能导致供电中断。所以，如何在失去电源后快速重新受电，是绝大多数企业必须研究和关注的问题。 对于连续性生产企业来说，理想的控制目标是在不损害供、用电设备的前提下快速投入备用电源，使绝大 部分乃至全部负荷不被切除，迅速再受电继续运转。为了与体现与传统备自投技术的区别，本文将厂矿企 业的供电电源切换定义为“厂矿企业供电电源快速无扰动切换技术”，以下简称为“快速无扰动切换技术”。 对于具有自备发电机的大型企业，虽然在供电中断后不至于完全失去电源，但是孤网运行也是不符合 电力系统安全运行的n-i准则的。为此，针对各种工况制定生产企业供电电源的快速无扰动切换策略是必 须的。 1快速无扰动切换技术的理论基础 快速无扰动切换技术源于发电厂厂用电快切技术，其与传统备自投技术的最大区别在于切换过程是一 个暂态过渡过程，而传统各自投是一个稳态过渡过程。因此，其实现控制过程的算法和逻辑要比备自投复 杂的多。同时为了更好的满足用户需求，一些厂家已经将无扰动切换和备自投技术结合到一起，减少了现 场设备的冗余度和操作复杂性。 发电厂厂用电快切技术自上世纪90年代末以来在我国得到了广泛的应用，对提高发电厂厂用电的供 电质量发挥了巨大的作用。该项技术的应用前提是母线上具有大量的电动机感性负荷，故在失去工作电源 后，失电母线残压Uc下降很慢，其轨迹如图1，围绕备用电源电压U牙运动，即所谓的“惰行”，惰行的 周期由各种机械负荷的惯性决定。这与电网大多数母线失电后的现象有较大区别，这是因为对于大部分电 网负荷，电动机感性负荷所占比例一般低于30％；而发电厂厂用电和生产性企业中的电动机负荷要占70％、 80％以上。所以，备自投按检无压切换的原则来投入备用电源，会导致供电中断时间很长，从而使大量电 动机停转，工艺流程彻底被破坏。只有在“惰行”这个暂态过程中，寻找到备用电源投入的时机，才有可 43 综述与评论 能按要求缩短备用电源投入的时间。 ／一＼ 八 ＼ 今＼2j—V。备思电压V 歹～—～。 √ ，／ ＼～—／ 图l 失电母线残压相对备用电源极坐标图 快切技术的基础主要基于对电动机机电过渡过程的研究。其根本原理是在失电母线残压幅值、频率较 高时，快速寻找投入备用电源的时机；此时由于电动机的转速和输出力矩仍然较高，备用电源投入瞬间 的冲击不大，投入后的机电过渡时间短，全部或绝大部分负荷在没有明显扰动的情况下重新受电。将厂用 电快切技术应用到连续性生产企业，对于提高企业的供电质量具有积极的意义。 大量的现场及动模试验数据表明，通过精密、严谨的控制算法是可以达成这一目标的。具体的切换原 理已经相当成熟，相关厂家的产品说明书里也有详尽的描述，这里就不进行赘述了。是否可以采用快切技 术，需要重点考虑两个问题：一是切换对备用电源的冲击；二是切换对负荷的冲击。 对备用电源的冲击可以分为稳态分量和暂态分量两个部分。前者对电网有功、无功潮流的分布造成影 响。应对该冲击的策略是合理的潮流分布，为用户突然使用备用电源预留功率余量。这是备自投的前提， 属于电网调度范畴。对后者的分析涉及复杂的暂