6kV厂用电快速切换系统装置的误动原因及处理

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　摘要：速切换系统装置是基于现代多功能保护和控制的REF542plus平台，配备有真实时间的微处理系统。速切换系统装置是基于现代多功能保护和控制的REF542plus平台，配备有真实时间的微处理系统。

　　关键词：快切系统 快切原理 误动原因 处理方法

　　1.快切装置介绍：

　　上海某热电300MW×2燃机工程为两台236.3MW级的燃气轮发电机组和两台92.5MW汽轮发电机组，其6kV厂用电快速切换系统装置，是由厦门公司生产的SUE3000型微机厂用电快速切换装置。#1机组的6kV工作段及公用段各设有一台快速切换装置。

　　SUE3000电快速切换系统装置是基于现代多功能保护和控制的REF542plus平台，配备有真实时间的微处理系统。模拟量的测量功能和计算由数字信号处理器（DSP）执行，控制功能和通讯界面由微处理器（MC）执行。

　　此切换装置硬件主要由以下几部分组成：CPU面板、电源装置、二位输入输出板、模拟量输入板、通讯板、内部插件、背板端子。液晶显示屏可以进行测量值显示、功能投退、定值整定、就地手动切换操作等操作。液晶显示厂用母线三相电压、工作电源线电压、备用电源线电压、厂用母线电压与备用电源/工作电源电压间相角差；工作、备用开关及厂用母线分合闸状态、开关连接位置状态。

　　输入1/0模块的输入电压为121V DC，门槛电压35V DC.

　　2.快速切换的原理

　　对于不间断的切换，快速切换装置进行了快速切换，在母线和备用馈线同步的情况下，合分闸命令同时被快速切换装置发出到断路器。

　　在母线和备用馈线同步的条件有：

　　1 jlt；jmax（相角判据）

　　该相角指母线电压和备用馈线电压之间的相角差，构成同步判据的角度差限值，可以根据超前或滞后的母线电压进行调整，厂家的默认设定值是jmax =20°

　　2 Dflt；DfMax（频差判据）

　　母线电压和备用馈线电压的频率差，典型的设置值是DfMax = 1 H Z， 当频差超过设定值，不允许进行快速切换。就切换过程来说，频差反映了用电设备（如电机）启动特性和承受电气和暂态冲击的能力。

　　3 Ustndbygt；Umin1（备用电压正常判据）

　　备用馈线电压的最低值Umin被整定为正常电压Unormal的80％Un，只有在备用馈线的电压正常，SUE3000才可以进行快速切换。

　　4 Ubusbargt；Umin2（母线电压判据）

　　母线电压监视来判断快切是否可以正常进行，它和相角和频差一样也被视为快切的一个条件，Umin2的限值厂内被设置为70%Un 如果母线电压低于设定值，切换时候将会产生暂态效应，母线和备用电压的差值将超过限值，快速切换操作将不能被进行。

　　如果一个断路器固有的合闸时间大于分闸时间，将有一段的无电流时间发生，其时间长度由断路器的操作时间决定；同样如果断路器的分闸时间大于合闸时间，在两个进线中将产生一个短时间的耦合时间，其时间长度由相应的断路器动作的时间差决定。SUE3000的快速切换装置，可以设置最大30ms的时间，使断路器操作命令延时,其目的为了缩短无流时间（或耦合时间），该设置在断路器分合闸的时候。分别补偿分合闸时间。

　　3.快切过程简述

　　首次同相切换发生在快切启动时，在备用进线及工作母线没有同步的时候，对于这种切换，分闸命令是立刻发生的，合闸命令在备用进线和母线电压差值最小的时候发出。由于SUE3000装置运行及断路器合闸操作需要一定的时间，为了补偿固定过程的时间，快速切换装置决定首次同相点合闸命令在实际的最小差压发生前的一个固定的超前时间窗口发出。为了使首次同相切换可能，快速断路器总的合闸时间小于100ms（SUE3000的快切装置的动作时间加上断路器的操作时间）

　　在快速切换和首次同相切换条件不满足的时候，快速切换装置进行残压切换，对这种切换，首先工作进线的断路器分开，母线上的残压被监视，而电动机的储存的能量仍可以维持一段时间的母线残压，所以该电压能在以秒计算的范围内以一定的时间常数进行衰减。 一旦其预先设置母线残压能够被达到，备用馈线将不被考虑相角和频差马上被合上，残压判据为：

　　Ubasburlt；Uresidual

　　这个判据，执行了残压切换，出厂的缺省值设为Uresidual ＝40%.

　　如果在监视到母线电压不可能的时候，例如由于工作进线开关分闸使母线电压降的很低，SUE3000运行一个延时的启动，对于这种启动，备用馈线开关在一个固定的时间内合上。在厂内设置该时间为Tdelay-time=2s,但它必须在任何情况下大于最大的残压切换时间，以保证残压切换总能被达到。

　　本次漕泾热电公用段的保护启动快切采用工作段至公用段的电缆差动保护启动。而工作段保护启动采用厂变保护、主变保护、发电机误上电保护、发电机出口开关失灵保护启动快切。当工作段低电压启动切换时，不采用快切启动，而是执行一次频率相同期、残压或时间延迟等切换启动快切。快切装置的闭锁快切采用工作段电流过流闭锁。切换的方式采用同时切换，如果当合上备用段开关后，快切装置的DSP检测到工作段开关未分开，则快切装置在延时100ms后，跳备用进线开关。

　　4.调试过程中出现的问题及快切误动原因分析：

　　2005年5月17日，在做一号机组燃机主变冲击试验后，进行公用段快切装置及工作段快切装置的带负荷快切试验，试验正常，快切动作时间均为74ms.

　　5月18日，在投入公用段快切后，于13：50.48秒，快切动作。在5月20日14点47分59秒，快切又动作过一次。

　　根据快切装置SUE 3000的故障录波功能分析：录波的扫描频率为每个点0.83ms，则前二次误动快切的来自启动快切的信号脉冲波长均小于0.83ms，而SUE 3000型微机厂用电快速切换装置的输入1/0模块的输入电压为121V DC，当门槛电压大于35V DC时，就启动快切，通过对SUE 3000的故障录波分析，二次快切的保护启动信号均来自一个保护启动脉冲，可以判断为外部干扰信号，由于启动快切的电缆从公用段到快切的控制屏有约290m长，而且设计时没有考虑采用双绞线屏蔽电缆，在有外界干扰下易产生误动作。事实上，在不到的二天时间内，快切装置已经误动作二次。

　　5.解决的方法：

　　为消除快切误动，将启动快切的启动信号波长设置为2 ms，这样，只有在采样点连续采样到整2个启动脉冲波，才启动快切，以消除快切误动。从故障录波看，从启动快切，到快切完成所需时间为74 ms，快切时的电压波动只影响不到20 ms.将启动波长设置为2 ms，不会影响快切效果。事实证明，在以后的快切投运中，快切装置工作正常，效果良好。

　　6.结论：

　　对于用于特定的保护启动信号，需采取一些措施以防止保护误动：

　　（1）如国电缆过长，可以用双绞线的屏蔽电缆。

　　（2）在进保护的端子排上加装滤波装置（平行于电缆的电容电阻回路，以滤掉短脉冲波，将脉冲的幅值降至启动的门槛电压以下。

　　（3）如装置门槛电压可以设置的话，将启动保护的门槛电压提高。

　　附图：

　　5.18及5.20快切误动启动信号波形分析图

　　5.18误动波形录波图

　　5.20误动波形录波图