中小容量發(fā)電廠的廠用電源自動投入裝置多為慢速切換方式,基本上滿足中小容量機爐運行要求。但慢速切換方式切換時間長,電動機轉(zhuǎn)速下降的幅度大,成組啟動時間長，對機爐運行系統(tǒng)不利。并且在事故切換過程中，電流、電壓、頻率、滑差、相角和轉(zhuǎn)矩等將發(fā)生快速變化，為保證工作電源跳閘或母線電壓消失時,備用電源快速投入,使廠用電系統(tǒng)中各設(shè)備連續(xù)運行而不中斷，我們引入快速切換及同期捕捉切換等新型的切換方法，實現(xiàn)廠用電源快速準(zhǔn)確的進行切換，提高供電可靠性。

下面結(jié)合廠用電源的接線方式，介紹廠用電快速切換過程及切換方式。

1廠用電源快速切換過程

基本的廠用/備用電源熱備用接線方式，廠用電同期快切裝置控制CB1和CB2開關(guān)。
廠用電源切換過程分為正常切換和事故切換兩種方式。正常切換方式指廠用工作分支和備用分支間根據(jù)運行方式要求進行的切換；事故切換方式指廠用工作電源消失后快速投入備用電源的切換方式。
上述兩種切換方式都存在工作和備用電源的同期問題，正常切換方式是同頻同期的合環(huán)操作。事故切換方式是差頻同期，即廠用工作母線上的殘壓、殘壓頻率與電壓、頻率正常的備用電源進行同期。

2同期捕捉切換的幾種方法

2.1基于“恒定越前相角”原理，即根據(jù)正常廠用負荷下同期捕捉階段相角變化的速度和合閘回路的總時間，計算出合閘提前角，快切裝置實時跟蹤頻差和相差，當(dāng)相差達到整定值，且頻差不超過整定范圍時，即發(fā)合閘命令，當(dāng)頻差超范圍時，放棄合閘，轉(zhuǎn)入殘壓切換。這種方法缺點是合閘角精確度不高，且合閘角隨廠用負荷變化而變化。

2.2基于“恒定越前時間”原理，即完全根據(jù)實時的頻差、相差，依據(jù)一定的變化規(guī)律模型，計算出離相角差過零點的時間，當(dāng)該時間接近合閘回路總時間時，發(fā)出合閘命令。該方法從理論上講，能較精確地實現(xiàn)過零點合閘，且不受負荷變化影響。但實用時，需解決不少困難：一是要精確地找出頻差、相角差變化規(guī)律并給出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，不能簡單的采用線形模型；二是由于廠用電反饋電壓頻率變化的不完全連續(xù)性及頻率測量的間斷性，造成頻差及相差測量的間斷和偏差；另外，合閘回路的時間也有一定的離散性。由于在同期捕捉階段，相差的變化速度可達1-2°/1ms，因此任何一方面產(chǎn)生的誤差都將大大降低合閘的準(zhǔn)確性。

2.3捕捉電動機群允許的沖擊電流時機原理，即捕捉電動機群允許的沖擊電流的時機進行切換。此時，大量電動機還未被切除，自啟動條件較好，可保證廠用電安全恢復(fù)運行。
合上備用電源后電動機承受的電壓：

UD=XD△U/（XS+XD）
式中：XD——母線上電動機組和低壓負荷折算到高壓廠用電壓后的等值電抗；
XS——電源的等值電抗令K0=XD/（XS+XD）；
為保證電動機安全自啟動，UD應(yīng)小于電動機的允許最大起動電壓，設(shè)為1.1倍額定電壓UGN，則有：

K0△U＜1.1UGN
根據(jù)大型感應(yīng)電動機的靜態(tài)電壓特性曲線，當(dāng)施加在感應(yīng)電動機上的電壓低于K點，約0.62Ue時，電動機的有功和無功功率發(fā)生跳躍性變化，即轉(zhuǎn)矩急劇下降至停轉(zhuǎn)，且大量吸取無功功率使電源電壓大幅度下降，因此投入備用電源必須在反饋電壓降到K點之前。
為此，捕捉電動機群允許的沖擊電流時機原理的捕捉同期的過程如下：
設(shè)UG為工作母線電壓，UB為備用母線電壓，△U為UG與UB的電壓相量差(差拍電壓)，δ為UG與UB的初始相角。工作電源消失后，UG幅值下降并且向滯后UB的方向旋轉(zhuǎn)，如圖UG
1、UG

2、UG

3、UG

4、UG

5、UG6，對應(yīng)壓差分別為△U

1、△U

2、△U

3、△U

4、△U

5、△U6，對應(yīng)相角差分別為φ

1、φ

2、φ

3、φ

4、φ

5、φ6。如在△U2時投入備用電源所產(chǎn)生的沖擊電流為電動機群安全自啟動的允許值，則以U2為半徑UB的始端A點為圓心畫出的圓弧C⌒E右側(cè)為投入備用電源的安全區(qū)。
當(dāng)斷路器一側(cè)有電源，一側(cè)無電源時，即單側(cè)無壓合閘。△U4=△U2，C點的△U2為安全切換電壓，而E點殘壓和頻率較C點下降很多，電動機自啟動備件惡劣，故E點為非安全切換電壓。則在ABC段內(nèi)不滿足快切條件時，安全切換點應(yīng)在選在E點之后進行切換。

3廠用電切換必須具備的外部條件

為能成功地進行廠用電系統(tǒng)的切換，必須具備以下3個條件：
3.1正常運行情況下工作電源電壓和備用電源電壓之間允許有一定的相角差，但一般不宜大于20°。

3.2快速斷路器。少油式斷路器因其合分閘時間較長，不適合應(yīng)用于廠用電系統(tǒng)的切換，宜使用真空斷路器，其合、分閘時間一般在40～80ms左右。

3.3廠用工作電源應(yīng)配備快速動作的保護繼電器，目前廣泛使用的微機保護繼電器可滿足要求。

4結(jié)束語

廠用電切換是一個復(fù)雜的動態(tài)切換過程，通過深入研究其本質(zhì)規(guī)律，發(fā)展了廠用電快速切換技術(shù)和裝置。微機型廠用電快速切換裝置在切換原理和實現(xiàn)方式上有重大改進，并成功地得到了廣泛應(yīng)用。本文研討了廠用電同期快切原理，推廣了廠用電快切技術(shù)應(yīng)用。