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摘 要：本文分析了中化泉州石化电力系统基本概况，现有分段开关备自投装置的缺陷，快切装置7VU683的特点和功能；泉州石化电力系统快切装置需求分析，二次接线设计和功能配置。
关键词：电力系统；快切装置；需求分析；接线设计；功能配置
中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-177-3
0 引言
中化泉州石化有限公司作为一家大型炼油化工企业，建成有常减压蒸馏、渣油加氢、蜡油加氢裂化、连续重整、催化裂化、延迟焦化、聚丙烯等19套生产装置以及配套码头仓储设施。各生产装置间工艺流程连续性强，多数装置存在高温高压易燃易爆环节，一旦供电中断或异常会造成设备停运、工艺流程中断、设备损坏等，严重情况可能引起爆炸、火灾、人身伤亡等重大事故，将给企业造成巨大经济损失。
1 泉州石化电力系统现状
1.1 泉州石化电力系统基本概况
泉州石化有限公司电力系统由双回路220kV涂寨I、II线供电，正常运行时两段母线并列运行；总变电所35kV配电装置为户内双母线接线方式，正常运行时，母联开关断开，两段母线分列运行；35kV/10kV区域变电所、10kV单元变电所、400V配电装置均为单母线分段接线方式（10kV系统图见图1），分段开关设置备用电源自动投入装置（BZT），正常运行时进线开关1DL、2DL处于合闸状态，分段开关3DL处于断开状态，两段母线分列运行；在现有配置下，某一工作电源因系统电压波动或故障失电，通过备自投装置合上分段开关3DL为停电的母线供电。
1.2 现有分段开关备自投装置的缺陷
泉州石化电力系统目前使用的备自投装置（BZT）延续了电网变电站的备自投装置工作原理，没有针对工业企业的需求和特点进行设计和开发。例如：在起动条件上，采用失压起动，没有考虑把有关的继电保护动作作为起动条件以缩短起动时间；在合备用电源条件上，采用延时和无压判据，没有采用母线电压、频率、相位实时跟踪技术来实现“快速切换”。
我司各区域变电所10kV、单元变电所10kV、400V备自投判断欠压的条件分别为60%相电压、60%相电压、120V（对比相电压220V），延时时间分别为1.5S、2S、2.5S。当电网出现异常或故障，即使备自投可靠动作，此时中压电动机已经被分批切除，即使延时较长的高压电动机没被切除，转速已经严重下降；对400V 配电系统而言，低电压将造成接触器脱扣、变频器停止，电动机也将停转。总之，在石化行业，备自投并没有真正起到保障供电连续性的作用。
2 快切装置7VU683的功能介绍
西门子快切装置7VU683，是基于新一代嵌入式软硬件平台而研制的新型自动切换装置，主要优点是“快速切换”电源，即母线无故障的情况下，在工作电源跳开的同时快速合上备用电源。特别对于负载大部分为电动机的系统，失压后电动机惰行，但由于电动机能量反馈，母线电压下降缓慢，此时快切装置切换成功率高、时间短、冲击小，电动机在电压恢复后快速恢复正常转速运行。
快切装置可以实现不同起动条件的切换，包括正常起动、事故起动和异常起动（ 低压起动、低频起动、逆功率起动、滑差起动和开关偷跳起动）。每种起动条件可以选择不同的切换时序（ 并联全自动切换、并联半自动切换、同时切换和串联切换），并根据实际需要分别选择不同切换模式（ 快速模式、实时快速模式、同相捕捉模式、残压模式和长延时模式）。
在快切装置中，为了避免在母线故障的工况下进行备用电源的切换，在装置中设置了闭锁元件，即由表征母线或母线联络线有故障的母线保护或主变后备保护启动闭锁元件而闭锁快切装置。
快切装置还带有母联保护功能，包括相过流保护、零序过流保护、相电流充电保护、零序电流充电保护。母线发生故障，母联保护功能瞬时切除故障，闭锁电源切换，避免将故障范围扩大。
3 快切装置在中化泉州电力系统的应用和分析
3.1 泉州石化电力系统快切装置需求分析
中化泉州石化共有总变电站一座、区域变电所四座、35kV直配变电所一座，10kV变电所16座，考虑初期投资规模和电力系统改造难度、调试风险，为了尽快弥补现有电力系统分段开关备自投装置的缺陷，提高电力系统抵御电网故障时的快速反应能力，决定第一批对区域变电所一、二、三、四和单元变电所八共9套10kV单母线分段系统增加快切装置改造。
3.2 快切装置的二次接线设计（如图2，图3）
3.3 快切装置主要功能配置
3.3.1 切换方式选择
我司10kV电力系统为单母线分段运行方式，所以快切装置的切换方式选择：母线1→母线2和母线2→母线1两种切换方式。
3.3.2 切换时序和实现模式选择
切换时序选择并联全自动切换（逻辑图见图4）和串联切换（逻辑图见图5）；切换实现模式选择快速模式、实时快速模式、同相捕捉模式（参数设置见表2）。
并联全自动切换时序用于手动切换，在快切屏上设置手动切换选择开关1SW，根据工作需要对两种手动切换方向进行选择。手动起动方式，多用于进线检修或故障后进线恢复时使用，以从母线1→母线2切换方向为例进行说明，如图四所示：并联全自动切换起动后，若并联条件满足（3DL开关两侧的频差、相差、压差分别小于设定值，并联切换频差8851设定0.1HZ、并联切换相角差8853设定10.0度、并联切换压差8852设定2.0V）装置先合上备用电源开关3DL，此时进线1、进线2 两个电源短时并列，经整定延时（并联跳闸延时8854设定100mS）后装置再跳开工作电源开关1DL。
串联切换用于事故起动和异常起动，以从母线1→母线2切换方向为例进行说明，如图五所示：串联切换被起动后，串联切换逻辑发出“跳工作电压开关”去跳开1DL开关，在确认1DL 跳开后，再根据实时电力系统参数、依次与“快速切换模式条件”、“实时快速切换模式条件”、“同相捕捉模式条件”判断（判断条件见表1），按照判断结果分别发出合备用电源开关3DL的内部逻辑。
3.3.3 异常起动和事故起动方式配置
异常起动方式：1#、2#回路的35kV线路差动保护继电器P521各增加1保护出口，1#、2#主变差动保护继电器T87的差动保护、单相接地保护、主变非电量（重瓦斯）各增加1个出口，分别作为异常启动的开入量接入1QD10和1QD11（见图3）；事故启动方式设置：选择低电压起动、低频起动和开关偷跳起动。
在快切装置判断出电力系统实时条件满足异常起动或事故起动后，将触发内部串联切换逻辑（见图5）完成一系列判断后实现快速切换，切换时间在100-200mS之间。此时，10kV母线所带中压电动机低电压保护未动作，电动机可以立即恢复正常转速运行；部分低压电动机由于交流接触器脱扣或变频器保护动作或电动机综合保护器保护动作而停机，但可以采取措施快速恢复运行。
3.3.4 快切装置闭锁配置
1#、2#主变差动保护继电器T87的复压过流、零序保护、过负荷保护各增加1个出口选择项，10kV I＼II段进线柜综合保护继电器S80速断保护和过流保护各增加1个出口选择项，共同作为快切保护装置的闭锁信号开入量接入1QD9（见图3）。
4 结语
快切装置7VU683 的母联保护功能和其它功能（如：PT断线保护、母线电压相序保护、故障录波等），选择投入运行，具体参数设置不再赘述。快切装置用于实现不同电源之间平稳、安全、快速切换，具有快速、可靠、安全等优势。本文具体阐述中化泉州石化电力系统中快切装置的安装使用与功能配置，以期对快切装置在其它工业企业电力系统的应用提供一些参考。
参 考 文 献
[1] 周金程.高压电源快切装置在企业电网中的应用研究[D].天津理工大学，2013.
[2] 西门子多功能电机母线快速切换装置7VU683 V4.70用户手册.
关键词：电力系统；快切装置；需求分析；接线设计；功能配置
中图分类号： TM6 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-177-3
0 引言
中化泉州石化有限公司作为一家大型炼油化工企业，建成有常减压蒸馏、渣油加氢、蜡油加氢裂化、连续重整、催化裂化、延迟焦化、聚丙烯等19套生产装置以及配套码头仓储设施。各生产装置间工艺流程连续性强，多数装置存在高温高压易燃易爆环节，一旦供电中断或异常会造成设备停运、工艺流程中断、设备损坏等，严重情况可能引起爆炸、火灾、人身伤亡等重大事故，将给企业造成巨大经济损失。
1 泉州石化电力系统现状
1.1 泉州石化电力系统基本概况
泉州石化有限公司电力系统由双回路220kV涂寨I、II线供电，正常运行时两段母线并列运行；总变电所35kV配电装置为户内双母线接线方式，正常运行时，母联开关断开，两段母线分列运行；35kV/10kV区域变电所、10kV单元变电所、400V配电装置均为单母线分段接线方式（10kV系统图见图1），分段开关设置备用电源自动投入装置（BZT），正常运行时进线开关1DL、2DL处于合闸状态，分段开关3DL处于断开状态，两段母线分列运行；在现有配置下，某一工作电源因系统电压波动或故障失电，通过备自投装置合上分段开关3DL为停电的母线供电。
1.2 现有分段开关备自投装置的缺陷
泉州石化电力系统目前使用的备自投装置（BZT）延续了电网变电站的备自投装置工作原理，没有针对工业企业的需求和特点进行设计和开发。例如：在起动条件上，采用失压起动，没有考虑把有关的继电保护动作作为起动条件以缩短起动时间；在合备用电源条件上，采用延时和无压判据，没有采用母线电压、频率、相位实时跟踪技术来实现“快速切换”。
我司各区域变电所10kV、单元变电所10kV、400V备自投判断欠压的条件分别为60%相电压、60%相电压、120V（对比相电压220V），延时时间分别为1.5S、2S、2.5S。当电网出现异常或故障，即使备自投可靠动作，此时中压电动机已经被分批切除，即使延时较长的高压电动机没被切除，转速已经严重下降；对400V 配电系统而言，低电压将造成接触器脱扣、变频器停止，电动机也将停转。总之，在石化行业，备自投并没有真正起到保障供电连续性的作用。
2 快切装置7VU683的功能介绍
西门子快切装置7VU683，是基于新一代嵌入式软硬件平台而研制的新型自动切换装置，主要优点是“快速切换”电源，即母线无故障的情况下，在工作电源跳开的同时快速合上备用电源。特别对于负载大部分为电动机的系统，失压后电动机惰行，但由于电动机能量反馈，母线电压下降缓慢，此时快切装置切换成功率高、时间短、冲击小，电动机在电压恢复后快速恢复正常转速运行。
快切装置可以实现不同起动条件的切换，包括正常起动、事故起动和异常起动（ 低压起动、低频起动、逆功率起动、滑差起动和开关偷跳起动）。每种起动条件可以选择不同的切换时序（ 并联全自动切换、并联半自动切换、同时切换和串联切换），并根据实际需要分别选择不同切换模式（ 快速模式、实时快速模式、同相捕捉模式、残压模式和长延时模式）。
在快切装置中，为了避免在母线故障的工况下进行备用电源的切换，在装置中设置了闭锁元件，即由表征母线或母线联络线有故障的母线保护或主变后备保护启动闭锁元件而闭锁快切装置。
快切装置还带有母联保护功能，包括相过流保护、零序过流保护、相电流充电保护、零序电流充电保护。母线发生故障，母联保护功能瞬时切除故障，闭锁电源切换，避免将故障范围扩大。
3 快切装置在中化泉州电力系统的应用和分析
3.1 泉州石化电力系统快切装置需求分析
中化泉州石化共有总变电站一座、区域变电所四座、35kV直配变电所一座，10kV变电所16座，考虑初期投资规模和电力系统改造难度、调试风险，为了尽快弥补现有电力系统分段开关备自投装置的缺陷，提高电力系统抵御电网故障时的快速反应能力，决定第一批对区域变电所一、二、三、四和单元变电所八共9套10kV单母线分段系统增加快切装置改造。
3.2 快切装置的二次接线设计（如图2，图3）
3.3 快切装置主要功能配置
3.3.1 切换方式选择
我司10kV电力系统为单母线分段运行方式，所以快切装置的切换方式选择：母线1→母线2和母线2→母线1两种切换方式。
3.3.2 切换时序和实现模式选择
切换时序选择并联全自动切换（逻辑图见图4）和串联切换（逻辑图见图5）；切换实现模式选择快速模式、实时快速模式、同相捕捉模式（参数设置见表2）。
并联全自动切换时序用于手动切换，在快切屏上设置手动切换选择开关1SW，根据工作需要对两种手动切换方向进行选择。手动起动方式，多用于进线检修或故障后进线恢复时使用，以从母线1→母线2切换方向为例进行说明，如图四所示：并联全自动切换起动后，若并联条件满足（3DL开关两侧的频差、相差、压差分别小于设定值，并联切换频差8851设定0.1HZ、并联切换相角差8853设定10.0度、并联切换压差8852设定2.0V）装置先合上备用电源开关3DL，此时进线1、进线2 两个电源短时并列，经整定延时（并联跳闸延时8854设定100mS）后装置再跳开工作电源开关1DL。
串联切换用于事故起动和异常起动，以从母线1→母线2切换方向为例进行说明，如图五所示：串联切换被起动后，串联切换逻辑发出“跳工作电压开关”去跳开1DL开关，在确认1DL 跳开后，再根据实时电力系统参数、依次与“快速切换模式条件”、“实时快速切换模式条件”、“同相捕捉模式条件”判断（判断条件见表1），按照判断结果分别发出合备用电源开关3DL的内部逻辑。
3.3.3 异常起动和事故起动方式配置
异常起动方式：1#、2#回路的35kV线路差动保护继电器P521各增加1保护出口，1#、2#主变差动保护继电器T87的差动保护、单相接地保护、主变非电量（重瓦斯）各增加1个出口，分别作为异常启动的开入量接入1QD10和1QD11（见图3）；事故启动方式设置：选择低电压起动、低频起动和开关偷跳起动。
在快切装置判断出电力系统实时条件满足异常起动或事故起动后，将触发内部串联切换逻辑（见图5）完成一系列判断后实现快速切换，切换时间在100-200mS之间。此时，10kV母线所带中压电动机低电压保护未动作，电动机可以立即恢复正常转速运行；部分低压电动机由于交流接触器脱扣或变频器保护动作或电动机综合保护器保护动作而停机，但可以采取措施快速恢复运行。
3.3.4 快切装置闭锁配置
1#、2#主变差动保护继电器T87的复压过流、零序保护、过负荷保护各增加1个出口选择项，10kV I＼II段进线柜综合保护继电器S80速断保护和过流保护各增加1个出口选择项，共同作为快切保护装置的闭锁信号开入量接入1QD9（见图3）。
4 结语
快切装置7VU683 的母联保护功能和其它功能（如：PT断线保护、母线电压相序保护、故障录波等），选择投入运行，具体参数设置不再赘述。快切装置用于实现不同电源之间平稳、安全、快速切换，具有快速、可靠、安全等优势。本文具体阐述中化泉州石化电力系统中快切装置的安装使用与功能配置，以期对快切装置在其它工业企业电力系统的应用提供一些参考。
参 考 文 献
[1] 周金程.高压电源快切装置在企业电网中的应用研究[D].天津理工大学，2013.
[2] 西门子多功能电机母线快速切换装置7VU683 V4.70用户手册.