工业企业供电切换技术的思考

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1.供电切换技术的工作原理

如图，这是110KV供电系统的主线示意图。在该图中，进线1与进线2是两个互相独立工作的供电电源。在此基础上，我们不妨假设进线1为工作电源，而进线2为备用电源。当进线1工作电源因为检修或者是出现故障而无法正常工作的时候，它就会断开1QF断路器，与此同时，断路器2QF与母联断路器3QF就会相应地连接上。在这种情况下，进线1工作电源的电力负荷就会转移到进线2的备用电源上，从而达到供电的切换目的。同时，针对不同的切换判据，备用电源的自动投切方式可以分为三种不同的形式，即残压切换、快速切换以及首次同相切换。对于残压切换而言，它的切换判据主要是利用工作电源母线残压的幅值来实现的。其具体表现为，在工作电源因为检修或出现故障而中断正常供电的时候，其母线的残压幅值会在时间的推移过程中不断变小，而当这个母线残压值小到一定的范围时，就会发生供电的切换。对于首次同相切换而言，它的切换判据主要是利用母线残压与备用电源之间的相差角来实现的。具体表现为，在工作电源因为检修或出现故障而中断正常供电的时候，母线残压的频率会在时间的推移过程中不断发生变化，而备用电源的频率会保持稳定，由此看出，母线残压与备用电源之间的速率是不相同的。正是基于此，在工作电源中断供电的时候，母线残压与备用电源在首次同相时便完成了供电的切换。对于快速切换而言，它的切换判据主要是利用频率和相位差之间的变化值小于实际的设定值来实现的。在这种判据情况下，它可以有效控制电动机的转速，而且在冲击力不大的情况下，可以提高供电切换的稳定性与有效性。

2.供电切换技术的分析

在供电切换技术的实际应有中，它一般会有两个方面的要求。其一是时效性，当工作电源因为检修或者是出现故障而无法正常运行的时候，备用电源必须要能够快速、有效地进行供电的切换。通常，工作电源与切换电源之间的切换之间应该控制在0.8s-1.0s这个范围内，这样就能有效控制电动机转速下降的幅度，从而确保整个供电系统的连续性与可靠性。其二是稳定性，在工作电源与备用电源进行供电切换的时候，要尽量控制切换过程对整个供电系统的冲击，从而确保供电系统的安全、稳定以及可靠。虽然，在供电切换技术中会存在多种不同的切换方式，但是，它们都必须遵从上述两个要求，否则，就会导致整个电源切换的失败，达不到预期的效果。

2.1不同工业企业的负荷特性

现阶段，供电切换技术主要是被应用到电厂、电网以及大型工业企业等等，它们各自的负荷特性也是不尽相同，各有各的特点。首先，对于电网来说，它其中主要包括三个方面的负荷，即恒功率负荷、旋转负荷以及恒阻抗负荷，它们之间的负荷比例大致为3:3:4。其次，对于电厂来说，它里面包含了大量的旋转负荷，一般占到总负荷量的七成以上，有的甚至占到了九成，这也是电厂与电网之间的最大区别。再次，对于大型工业企业来说，它们往往都会自备电厂，而且其负荷的九成以上都是旋转负荷。同时，它们自备电厂的容量与规模是有限的，所以只能带动部分的负荷，却不能带动所有的负荷。

2.2供电切换技术分析

当电力系统的工作电源中止供电的时候，整个系统内部的残压幅值、相位以及频率都会受到旋转负荷数量的影响，进而还会影响到电源之间供电切换的判据。所以，在这种情况下，要针对不同系统的不同特点来分析，采取有针对性的供电切换方式。在电网系统中，鉴于旋转负荷只占到整个负荷的三成，而大量的负荷是以恒功率负荷与恒阻抗负荷的形式存在，所以，当系统的工作电源中止供电的时候，会造成母线残压幅值快速减退，同时，母线残压幅值也会很快就达到已经预定好的数值。由此可见，这种残压切换的供电切换方式，能够在较短的时间内就完成电源供电的切换。另外，鉴于在电源进行供电切换的瞬间，母线残留的电压幅值会非常小，所以，它并不会对整个供电系统带来太大的冲击力。因此，在电网系统中，这种残压方式的供电切换是非常有效的。而对于那些会产生大量旋转负荷的系统来说，在工作电源中止供电的那一瞬间，会出现电动机向系统输出电能的情况，这样就会造成系统母线残压值的缓慢减退，从而需要花很长的时间才能使残压母线的幅值达到预先设定好的数值，导致实现电源之间供电切换的效果也需要很长的时间。所以，在这种情况下，残压方式的供电切换并不适用于会产生大量旋转负荷的系统，比如电厂。但是，在这种情况下，系统并没有发电机，而母线残压的相位也会随之快速发生变化，同时，母线残压的相位可以在较短的时间内与备用电源的相位达到一致，由此可见，首次同相方式的供电切换能够起到很好的效果。另外，在母线残压与备用电源残压相近的时候，它可以有效控制对系统的冲击，确保系统的安全与稳定。在各种大型的工业企业中，它们都会有自备的电厂，当系统的工作电源中止供电的时候，虽然自备的电厂不能带动所有的负荷，但是自备电厂可以有效控制工作电源电压幅值与相位之间的变化速率，从而满足供电切换判据时间增长的实际需要。在这种情况下，残压式的供电切换与首次同相式的供电切换并不能满足供电切换的时效性，所以，这时就要发挥出快速切换的作用。

综上所述，鉴于供电切换会的运行会受到多种因素的影响，尤其是系统的负荷特性，所以，必须要在综合考虑之后，再选出最合适的供电切换方式。如果系统所产生的旋转负荷较少，就可以采用残压供电切换方式；如果是系统产生大量的旋转负荷，就可以采用首次同相的供电切换方式；如果是系统产生大量的旋转负荷，而自备电厂也是正常运转的时候，可以采用快速供电切换方式。

本文作者:马蕊平工作单位:甘肃省电力设计院