摘 要：本文從計算河源電廠電氣系統短路電流入手，分析了在各種事故情況下，廠用6kV母線并列切換過程中開關的遮斷電流，介紹了備用電源快切裝置功能，并建議在6kV公用段母線電源切換采用快切裝置。

    關鍵詞：短路電流；并列切換；遮斷電流；備用電源；快切裝置

    廣東省河源電廠第一期工程裝設兩臺容量600MW超超臨界汽輪發電機組。#1機組2008年底通過168小時試運，#2機組將在2009年7月投入運行。220kV系統主接線采用雙母線接線形式，兩臺發電機組分別通過兩臺主變匯入220kV母線。四條220KV超高壓線路與廣東電網相連。

1廠用電接線方

6kV廠用電接線方式采用“按爐分段”原則，每臺機組設6kV工作A、B段，兩臺由發電機出口引接的分裂式高壓廠用變作為各自機組6kV工作A、B段在機組正常運行時的工作電源；一臺由220kV母線引接的分裂式高壓啟備變作為兩臺機組在機組啟動、停機時的備用電源；其工作電源與備用電源之間的切換采用快切裝置實現。兩臺機組還設有兩段6kV公用A、B母線段，以滿足兩臺機組公用系統中一些重要輔機供電的需要。每臺機組的6kV工作A段均可給6kV公用A段供電，6KV工作B段均可給6kV公用B段供電。正常時，一路電源工作，另一路電源備用。

    2問題的提出

    設計階段，由于6kV公用段電源分別引自2臺機的6kV工作段，兩段均為工作電源，無法區分工作、備用，同時考慮公用段沒有I類負荷，因此未考慮6kV公用段進行不斷電切換設計。但目前根據電廠實際運行的需要，該段上接帶有空壓機、工業水泵等重要輔機，它們在倒換過程中的短時停運將直接造成機組的減出力甚至停運，因此，電廠需要6kV公用段在倒換電源時實現不斷電切換。

    另外，設計人員擔心在6kV公用段兩路電源在并聯切換（即先合上一路電源，再分開另一路電源）過程中，母線發生三相短路時，短路電流將大于開關的遮斷容量，從而導致開關爆炸的事故。為此，我們對河源電廠6.3kV廠用電系統短路電流進行了核算。

    3河源電廠6.3 kA廠用電系統短路電流計算及分析

河源電廠廠用電選擇6.3 kA電壓等級，電廠主接線中的各元件阻抗圖如圖2所示：（圖中選取基準值為SB=38MVA，UB= 6.3KV, IB=3482A, ZB=1.0445Ω），按阻抗圖計算結果 

①廠高變帶1A工作母線運行時，母線三相短路電流為43.191 kA（其中廠用電源供26.987 KA，電動機饋送16.204 kA），短路沖擊電流為113.459 kA。

②起備變帶1A工作母線運行時，母線三相短路電流為40.956 kA（其中起備變電源供24.752KA，電動機饋送16.204 kA），短路沖擊電流為107.611 kA。

③當1A工作母線在并聯切換的瞬間（廠高變與起備變并聯），母線三相短路電流為66.782 kA（其中廠用電源供50.578 kA，電動機饋送16.204 kA），沖擊電流為175.180 kA。

④若公用段實現并聯切換，切換瞬間的母線三相短路電流為56.130 kA（其中廠用電源供53.216 kA，電動機反饋電流為2.914 kA），沖擊電流為146.936 kA。

《火力發電廠廠用電設計技術規定》DL/T5153-2002第7.1.1條規定：“計算短路電流時，應按可能發生最大短路電流的正常接線方式，不考慮僅在切換過程中短時并聯的運行方式。”由計算結果可知，并聯運行時，短路總電流數值超過了開關的額定值（50 kA和130 kA），但是，流過各開關的短路電流并不會超越開關的額定值，因為電動機的反饋電流不流過開關，其次廠用電源提供的短路電流是由兩路支路到達短路點的，所以，開關的遮斷容量是足夠的。

    4快切裝置介紹 

微機廠用電快速切換裝置（簡稱快切裝置）是當廠用電正常工作電源故障時，能安全、可靠地將廠用母線快速切換至備用電源供電的一種自動裝置。從而保證發電廠廠用電的連續可靠供電。

河源電廠6 kV 工作段母線工作電源和備用電源之間的自動切換裝置選用深圳智能SID-8BT多微機備用電源快速切換裝置（如圖３所示），正常時，具有雙向切換功能。如果系統發生事故或出現非正常情況（母線低壓或斷路器誤跳），裝置自動啟動快速切換，從工作分支切換到備用分支，保證母線盡快與系統并網運行。該裝置的切換方式按起動原因可分為以下兩種。

    4.１正常手動切換

正常手動切換是由運行人員手動起動。在控制臺ECS系統或裝置面板上均可進行。正常切換是雙向的，可以由工作電源切向備用電源也可以由備用電源切向工作電源。

正常切換是嚴格按差頻或同頻的自動同期準則進行正常切換，稱之為同期切換，即在斷路器兩側為兩個不同頻電源時，確保在頻差及壓差滿足給定值的前提下捕捉到第一次出現的相角差為0o的同期時機完成合閘操作。當斷路器兩側為同一頻率的電源時，應確保合環操作時的功角在潮流計算允許分流負荷的定值內，壓差也應滿足要求。如超出允許定值，為加速切換過程，裝置自動將先合后切的同期方式轉為先切后合的串行切換或同時切換方式。正常切換和事故切換不同，它不存在實現切換操作的緊迫性，理應嚴格地從容執行自動同期操作。

當工作斷路器和備用斷路器都斷開、母線無壓時，裝置接收到合工作命令或合備用命令，裝置以單側無壓方式合工作斷路器或備用斷路器。

    4.２事故及非正常情況下自動切換

在以下三種情況下裝置自動起動工作線路與備用線路之間的快速切換操作：

①保護裝置起動發出保護跳閘信號。

②母線低電壓。

③正在工作狀態的斷路器誤跳，由接通變為斷開。

動作順序：首先跳開工作狀態斷路器，隨后合上備用狀態斷路器。

事故切換是一種特殊工況下的差頻同期操作，其首要目標是在保證輔機及起備變安全的前提下盡可能的快捷，因只有這樣才能實現成功切換。影響快捷性的因素包括：事故切換時裝置運算的精度和速度；同期快切裝置的執行速度；合閘回路中間環節的動作速度；斷路器的分、合閘時間等。據此原則按以下從快到慢的順序由同期快切裝置隨具體事故切換環境自動進行取舍。以圖4為例： 

首選切換時機:在初始功角及執行合閘環節的時間滿足要求的前提下，應在ABC時段內盡快完成2DL的合閘操作。 

次選切換時機：這是指因初始功角及執行合閘環節的速度不滿足條件時的選擇，要求在E 點后完成2DL的合閘操作，合閘點越靠近E點越好。CE段△U超過電動機的耐受值，為禁止投入區。

必須實現切換的最后時機：即在廠用母線殘壓下降到臨界電壓前完成切換操作。在電動機能耐受的ΔU到來前投入備用電源。由于除初始功角不受控外，執行合閘環節的時間及斷路器的合閘時間是可以在設計時創造條件予以滿足的，即選擇快速的中間繼電器及斷路器。在有些情況下，如無法實現按耐受電壓進行切換時，裝置將自動轉到允許切換的底線方式，即殘壓切換。 

    5結語

實際計算表明，６kＶ公用段并聯切換時，沖擊電流為146.936 kA，來自電動機的分量為7.706 kA，剩下的為139.230 kA，是兩路短路電流之和，并非集中于一臺開關通過。所以開關流過的短路沖擊峰值也是能保證安全的。正常運行方式下滿足短路遮斷能力的開關，在短時間切換操作的瞬間，也是安全可靠的。

微機廠用電快速切換裝置在河源電廠投運兩年多來，裝置已經歷過了十多次的正常切換和事故切換，動作正確率和切換成功率均為100%，所以建議在6kV公用A、B段加裝SID-8BT快切裝置，實現其工作電源和備用電源之間的快速切換功能，以保證廠用電電源供電連續、可靠。

參考文獻：

[1]DL/T5153-2002,火力發電廠廠用電設計技術規定[S].
李瑞榮.短路電流實用計算[M].北京:中國電力出版社,2003.