捕捉耐受电压点准则切换
在工作电源因故障等原因被切除后,当快速切换条件不能满足时,备用电源断路器不能合闸,母线上所有电动机依靠原来的惯性及转子剩磁转入异步发电状态,也就是说在工作母线上将出现一个电压和频率在逐步下降的电压,此时装置监测故障电源与备用电源的相角差Φ及当前的电压变化值ΔU,并根据已采样的数据预测ΔU的变化率,在ΔU值增大到超过允许值之前,发出备用电源断路器的合闸命令完成备用电源的投入,这既保证所有电动机在转速下降不多,母线残压和电动机转速还很高时就重新受电,大大有利于迅速恢复生产。
•同期捕捉切换
捕捉首次同相点切换是指出现工作电源因事故被切除后,快速切换及捕捉耐受电压准则切切均未完成,则装置会进入同期捕捉切换,此时故障母线上残压相量将绕备用电压相量向滞后方向旋转,在首次出现相角差为零时发出合备用电源断路器命令,完成备用电源切换。
•残压切换
当以上条件均未能完成切换,故障母线线电压衰减至等于或小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。残压切换作为前述首次同相点切换的后备功能。
3 系统概况
(1)主接线原理图
电源系统的原理图如图1所示,系统从上级变电所馈出两路馈线,分别经下级变电所两进线断路器1DL和2DL接入到Ⅰ母线和Ⅱ母线,两母线之间由母联断路器DL连接,正常运行DL处于分断位置,当有一线路故障时,故障线路断路器分闸,母联断路器DL合闸。
①系统运行方式
图1为典型双电源进线工作原理图,双进线加母联开关的配置方式。运行方式为双进线同时向母线进行供电,母联开关断开,Ⅰ、Ⅱ母线互为备用。
在正常情况下断路器1DL及2DL合位,断路器DL分位,Ⅰ母线与Ⅱ母线分段运行,当#1进线(或#2进线)电源故障时,快切装置SID-40B迅速切断#1进线(或#2进线)电源电源,同时合上母联断路器DL,整个系统由当#2进线(或#1进线)电源供电。
4 试验及动作分析
根据装置的性能特点结合在实际运行过程中可能遇到的工况,对快切装置做性能试验。
(1)手动切换试验
①定值(见表1)
②操作
在变电所停#1线断路器,#1进线失电,切换成功。高低压设备运行不受影响。
③时序图(见图2)
④分析
在手动切换时,采用的串联操用方式,装置首先检测到进线断路器1DL分闸,经过延时约30ms再次发出断进线断路器命令,再延时50ms后发出合母联断路器DL的命令,再经过断路器的固有的合闸时间50ms后,检测到合闸成功,手动操作时,只有两个时间很短的延时,就是装置检测到分闸前到发合闸命令的延时和合母联断路器的时间,两个时间加起来总共只有130ms,而一般电动机的低电压保护跳闸的时间为500ms,所以手动操作时,即使用串联操作方式,也能满足设备不停车切换的要求。
(2)失压切换试验
①定值(残压切换延时1s)
失压切换试验定值见表2。
②操作
在上级变电所停1#馈线断路器02DL,#1进线电源失电,装置动作,约经过1.3s后切换成功,但是此时变电所高低压设备均已跳闸,设备正常运行受到影响。
③时序图(见图3)
④分析结论
分析图3可以见,装置在-500ms左右时电压已达到了低电压动作值,经0.3s的确认延时和0.2s的启动延时后发出分进线断路器2DL命令,断路器本身固有分闸时间大约是50ms,装置在+50ms时检测到分闸成功信号,再延时0.6s后,装置发出合母联断路器DL命令,经50ms合闸成功,再经50ms系统电压频率正常。
在切换的过程中,快速切换、耐受电压切换、同期捕捉等快速切换条件等切换条件均没有满足,直到残压动作条件满足才完成母联合闸,致使切换时间较长,电机均已停运。
分析动作的时序图和定值表可知,装置只所以没有捕捉到几个快速切换的条件有两方面的原因,一是本变电所是最末级变电所,变电所所带的负荷容量较小,当系统停电时,停电的母线残压下降的过快,而装置检测失压母线与正常母线比较需要有一定的时间,因此装置未能及时捕捉到动作条件,转入了残压切换。二是通过检查定值发现,所设快速动作定值过于保守,虽然这样设定相对比较安全,但是也给装置捕捉快速切换条件带来了困难。
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。