MFC2型微机厂用电快速切换装置技术说明书+使用说明书Word文档格式.docx

MFC2型微机厂用电快速切换装置技术说明书+使用说明书Word文档格式.docx

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3.2主要技术指标11

4.装置软硬件简介13

4.1硬件简介13

4.2软件简介14

5.功能简介16

5.1监测、显示功能16

5.2切换功能16

5.3低压减载功能17

5.4闭锁报警、故障处理功能17

5.5起动后加速保护功能20

5.6事件追忆、录波、打印、通信、GPS对时功能20

6.定值参数设定22

6.1整定定值22

6.2方式设置23

7.设计说明24

7.1装置配置24

7.2组屏24

7.3交流电压输入24

7.4附图25

8.附录30

概述

MFC2000型微机厂用电快切装置，适用于发电厂厂用电切换，或其它工业部门，如化工、煤炭和冶金等有较多高压电动机负荷的场合的电源切换。

这些场合对电源切换要求较高，在电源切换时不能造成运行中断或设备冲击损坏。

以往厂用电切换一般采用工作开关辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入。

这种方式，若合闸瞬间厂用母线反馈电压与备用电源电压间相角差较大，或可能接近180，将对电动机造成很大的合闸冲击。

对加固定延时的切换方式，也因切换时系统运行方式、厂用负荷、故障类型等因素，不能可靠保证躲过反相点合闸。

如待残压衰减到一定幅值后投入备用电源，则由于断电时间过长，母线电压和电动机的转速都下降很大，将严重影响锅炉运行工况，在这种情况下，一方面有些辅机势必退出运行，另一方面，备用电源合上后，由于电动机成组自起动电流很大，母线电压将可能难以恢复，从而导致自起动困难，甚至被迫停机停炉。

MFC2000型微机厂用电快切装置是为解决上述厂用电的安全运行问题，由我公司、东大电气系与望亭发电厂联合研制的高科技产品。

研制过程中，广泛征求了设计院、中试所和电厂专家技术人员的意见，参考吸收了引进工程中ASEA、BBC等集成电路型和ABB、西门子微机型相应设备的先进设计思想和技术。

MFC2000微机厂用电快速切换装置于1997年6月通过电力部电力系统自动化设备质量检验测试中心的全面检测，并于1997年8月通过鉴定。

首套MFC2000-1型快切装置于1997年1月开始在望亭电厂11号机（300MW）投入试运行，至今已有100多套装置在望亭、南京下关电厂，华能苏州电厂、上海石洞口电厂、上海吴泾电厂、浙江嘉兴电厂、安徽洛河电厂、马鞍山二电厂、广西桂林电厂、贵州安顺电厂、四川广安电厂、河南信阳华豫电厂，内蒙达拉特电厂、吉林双辽电厂、青海桥头电厂、河北张家口电厂、山东十里泉电厂、山东聊城电厂等全国各地的几十台大中型机组投入商业运行或陆续投运。

装置已经历了数十次事故切换和百余次正常切换，迄今为止，动作正确率和切换成功率均达100%，无一例误动、无一例拒动、无一例误发信。

MFC2000-2型快切装置是MFC2000-1型装置的改进型，在硬件上，继承了1型装置的成熟经验，采用了更为合理的双CPU架构，主从CPU分工协调，既保证了切换可靠性，又保证了切换速度及配置的灵活性；

在软件上，采用汇编和C相结合的先进技术，既满足了速度要求，又充分发挥了C的强大功能；

在功能上，增加了分支电流测量录波等其它实用功能；

在人机界面方面，采用大液晶显示屏，中文菜单，能直接显示主接线并实时显示各种运行参数和状态；

在通信方面，既有485口接入DCS系统，又有232口接便携机，并开发了上位机应用软件，可在便携机上进行实时监测、定值修改以及录波分析、储存打印等功能。

MFC2000微机快切装置获国家电力公司1998年度科技进步三等奖和华东电力集团公司1998年度科技进步二等奖。

1.厂用电切换原理及分析

1.1.厂用电切换存在的问题

大容量火电机组的特点之一是采用机、炉、电单元集控方式，其厂用电系统的安全可靠性对整个机组乃至整个电厂运行的安全、可靠性有着相当重要的影响，而厂用电切换则是整个厂用电系统的一个重要环节。

发电机组对厂用电切换的基本要求是安全可靠。

其安全性体现为切换过程中不能造成设备损坏，而可靠性则体现为提高切换成功率，减少备用变过流或重要辅机跳闸造成锅炉汽机停运的事故。

以往的厂用电切换方式主要采用以下几种方式：

✧以工作开关辅助接点直接（或经低压继电器、延时继电器）起动备用电源投入；

✧在合闸回路中加延时以图躲过180反相点合闸（短延时切换）；

✧在合闸回路中另串普通机电式或电子式同期检查继电器；

✧合闸回路中串残压检定环节，即残压切换。

而据有关资料，以上几种厂用电切换方式都不能很好地满足安全性、可靠性的要求。

国内有关资料已经提供了不少同厂用电切换有关的问题和事故，如停机停炉、设备冲坏等。

事实上，厂用电切换不当引起的问题有些是明显的、突发的，而有些是渐变的。

譬如：

电动机或备用变受一两次冲击并不一定马上就损坏，即使坏了，也并不一定引起足够的重视。

厂用电切换过程与很多因素有关，较长时间未发生问题并不意味着不存在隐患。

国内已发生多起与厂用电切换有关的问题和事故。

如某电厂600MW引进机组由于原设计不合理，几乎每次切换都不成功,只好增大备用变保护定值，但这显然留下了更大的隐患；

某电厂由于厂用电切换不成功,造成无法安全停机以致大轴损坏；

某电厂由于工作电源与备用电源间电气距离很大,连正常切换都无法保证。

国外在厂用电的事故切换中已广泛采用快速切换，国内近几年的新建工程也基本采用了快速切换装置。

随着真空和SF6开关的广泛应用，厂用电源采用新一代快速切换装置已毋容置疑。

1.2.厂用电切换方式

厂用电源切换的方式可按开关动作顺序分，也可按起动原因分，还可按切换速度进行分类。

1.2.1.按开关动作顺序分类（动作顺序以工作电源切向备用电源为例）：

✧并联切换。

先合上备用电源，两电源短时并联，再跳开工作电源。

这种方式多用于正常切换，如起、停机。

并联方式另分为并联自动和并联半自动两种，后文详述。

✧串联切换。

先跳开工作电源，在确认工作开关跳开后，再合上备用电源。

母线断电时间至少为备用开关合闸时间。

此种方式多用于事故切换。

✧同时切换。

这种方式介于并联切换和串联切换之间。

合备用命令在跳工作命令发出之后、工作开关跳开之前发出。

母线断电时间大于0ms而小于备用开关合闸时间，可设置延时来调整。

这种方式既可用于正常切换，也可用于事故切换。

1.2.2.按起动原因分类：

✧正常手动切换。

由运行人员手动操作起动，快切装置按事先设定的手动切换方式（并联、同时）进行分合闸操作。

✧事故自动切换。

由保护接点起动。

发变组、厂变和其它保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先设定的自动切换方式（串联、同时）进行分合闸操作。

✧不正常情况自动切换。

有两种不正常情况，一是母线失压。

母线电压低于整定电压达整定延时后，装置自行起动，并按自动方式进行切换。

二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。

1.2.3.按切换速度分类:

✧快速切换

✧短延时切换

✧同期捕捉切换

✧残压切换

1.3.快速切换、同期捕捉切换、残压切换原理

1.3.1.快速切换

假设有图1所示的厂用电系统，工作电源由发电机端经厂用高压工作变压器引入，备用电源由电厂高压母线或由系统经起动/备用变引入。

正常运行时，厂用母线由工作电源供电，当工作电源侧发生故障时，必须跳开工作电源开关1DL，合2DL，跳开1DL时厂用母线失电，由于厂用负荷多为异步电动机，电动机将惰行，母线电压为众多电动机的合成反馈电压，称其为残压，残压的频率和幅值将逐渐衰减。

以极坐标形式绘出的某300MW机组6KV母线残压相量变化轨迹（残压衰减较慢的情况）如图2所示。

图１　厂用电一次系统（一段）简图　图２　母线残压特性示意图

图中VD为母线残压，VS为备用电源电压，△U为备用电源电压与母线残压间的差拍电压。

合上备用电源后，电动机承受的电压UM为：

UM=XM/（XS＋XM）△U

（1）

式中，XM--母线上电动机组和低压负荷折算到高压厂用电压后的等值电抗.

XS--电源的等值电抗.

令K＝XM/（XS＋XM），则

UM＝K△U

（2）

为保证电动机安全自起动,UM应小于电动机的允许起动电压,设为1.1倍额定电压UDe，则有：

K△U＜1.1UDe（3）

△U（％）＜1.1/K　　　（4）

设K＝0.67，则△U（％）＜1.64。

图２中，以A为圆心，以1.64为半径绘出弧线A'

－A'

'

，则A'

的右侧为备用电源允许合闸的安全区域，左侧则为不安全区域。

若取K＝0.95，则△U（％）＜1.15，图２中B'

－B'

的左侧均为不安全区域。

假定正常运行时工作电源与备用电源同相，其电压相量端点为A，则母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在A－B段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是所谓的“快速切换”。

图2中，快速切换时间应小于0.2S，实际应用时，B点通常由相角来界定，如60，考虑到合闸回路固有时间，合闸命令发出时的角度应小于60，即应有一定的提前量，提前量的大小取决于频差和合闸时间，如在合闸固有时间内平均频差为1Hz，合闸时间为100ms，则提前量约为36。

快速切换的整定值有两个，即频差和相角差，在装置发出合闸命令前瞬间将实测值与整定值进行比较，判断是否满足合闸条件。

由于快速切换总是在起动后瞬间进行，因此频差和相差整定可取较小值。

1.3.2.同期捕捉切换

同期捕捉切换由东南大学首次提出，并成功运用于MFC2000快切装置。

其原理概括如下：

图2中，过B点后BC段为不安全区域，不允许切换。

在C点后至CD段实现的切换以前通常称为“延时切换”或“短延时切换”。

前面已分析过，用固定延时的方法并不可靠。

最好的办法是实时跟踪残压的频差和角差变化，尽量做到在反馈电压与备用电源电压向量第一次相位重合时合闸，这就是所谓的“同期捕捉切换”。

以上图为例，同期捕捉切换时间约为0.6S,对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多。

若能实现同期捕捉切换，特别是同相点合闸，对电动机的自起动也很有利，因此时厂母电压衰减到65％－70％左右，电动机转速不至于下降很大，且备用电源合上时冲击最小。

需要说明的是，同期捕捉切换之“同期”与发电机同期并网之“同期”有很大不同，同期捕捉切换时，电动机相当于异步发电机，其定子绕组磁场已由同步磁场转为异步磁场，而转子不存在外加原动力和外加励磁电流。

因此，备用电源合上时，若相角差不大，即使存在一些频差和压差，定子磁场也将很快恢复同步，电动机也很快恢复正常异步运行。

所以，此处同期指在相角差零点附近一定范围内合闸（合上）。

在实现手段上，同期捕捉切换有两种基本方法：

一种基于“恒定越前相角”原理，即根据正常厂用负荷下同期捕捉阶段相角变化的速度（取决于该时的频差）和合闸回路的总时间，计算并整定出合闸提前角，快切装置实时跟踪频差和相差，当相差达到整定值，且频差不超过整定范围时，即发合闸命令，当频差超范围时，放弃合闸，转入残压切换。

这种方法缺点是合闸角精确度不高，且合闸角随厂用负载变化而变化。

另一种基于“恒定越前时间”原理，即完全根据实时的频差、相差，依据一定的变化规律模型，计算出离相角差过零点的时间，当该时间