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摘要：作为厂用系统中的重要环节，脱硫系统厂用电切换对于电厂系统运行的安全性、可靠性及环境保护均具有重要作用。本文首先介绍了火电厂脱硫系统厂用电的一些特点，而后讨论了快速切换技术的实现与装置选择的一些相关要求，以期为相关技术与研究人员提供参考。
关键词：火电厂；厂用电；快速切换；运用
为满足日益严峻的环保要求，火力发电厂目前均采用了各种类型的脱硫装置。火力发电厂烟气脱硫系统作为火电厂的必不可少的辅助系统，在环境保护、大气污染物减排过程中有着不可或缺的重要性。脱硫系统的安全稳定运行，不仅对火电厂厂用电的安全可靠有重要影响，对于环境保护也有着非常重要的意义。因此，有关脱硫系统厂用电快速切换的应用探讨，对于改善厂用电切换质量具有重要的理论和现实意义。
一、脱硫系统厂用电快速切换的目的
无论工作/事故状态下，脱硫系统均不应先于主机退出运行，以保证环保验收达标及电厂主机安全稳定运行。
二、脱硫系统主接线分析
1、中压系统
一般或电厂脱硫系统中压系统采用与主厂房一致的电压等级，一般为3～10kV系统，其中有以6kV居多。比较常见的接线方式有一下两种：a、每套机组设置一段脱硫中压段，电源取自单元机组中压段。每两套机组的中压段之间设置母联开关，互为备用；b、每套机组设置一段脱硫中压段，采用双路电源进线，电源分别取自单元机组中压A/B段。
针对以上接线方式，可分别采用两套中压快切装置，或一套中压快切装置实现工作/备用电源的快速切换。
2、低压系统
以两机共建脱硫装置为例，常见脱硫保安MCC按机组设置，每套机组设置一段脱硫保安MCC，正常工作电源和工作（备用）电源分别有单元机组PC提供，保安电源则引自主厂房保安段。[1]
以上接线方式，可通两套低压快切装置或专用的低压备用电源快速投入装置实现工作/备用电源的快速切换。
三、脱硫系统中厂用电快速切换技术的实现
1、快速切换模式
并联切换：按“先合后断”的原则，先合上备用电源开关，两电源短时并列运行，而后跳开事故状态工作电源开关。存在扩大事故范围、加剧故障的风险。
串联切换：按“先断后合”的原则，先断开事故状态工作电源开关，在经确认工作电源开关已跳开并经同期捕捉后，快速闭合备用电源开关。
2、快速切换方法
当前快速切换装置主要使用的有快速切换、延时切换、同期捕捉切换和残压切换四种切换方法。
（1）快速切换。快速切换是指当厂用电母线电源发生中断后，在电源电压与母线电压之间的相位差差距保持在40。范围以内时及时进行切换，能够保证母线电压顺利由残压过渡到备用工作电源，且不会发生较剧烈的电压波动，残压降低幅度也比较小。此过程中，厂用母线出现失电，由于厂用负荷通常异步电动机，所以电动机会发生惰行，母线电压则转变为多个电动机的合成反馈电压，成为残压。
（2）延时切换。在部分条件下，母线残压衰减的程度可能较小，若这时未恰当设置母线残压，则很容易导致切换失败或切换时间超长，从而严重影响故障机组的维修与恢复。所以应当将长延时切换作为厂用电切换的备用切换。若在切换开启时，其他三种切换过程均未能有效完成切换，则达到长延时的固定设定值时，无需再诊断电压状态，直接断开工作电源进线并接入备用电源进线。[2]
（3）同期捕捉切换。同期捕捉切换是指在快速切换过程未有效完成时，母线的残压会继续降低，当母线电压与备用电压相对旋转360。以后角差会再次转变为0，这就是同期点，若在此时切换到备用电源，则冲击过程对电气设备的影响会降到最低。目前火电厂中使用的厂用电快速切换装置中利用频率跟踪技术对母线残压、备用电线进线电压、工作电源进线电压等进行连续采样，有效确保了相角计算与电压幅值计算的可靠性和准确性，这在一定程度上促进了同期捕捉切换过程的完善。在实际操作中同期捕捉切换的时间大约能控制在0.6s左右，而在残压衰减较快时此时间会更短。
（4）残压切换。当母线电压减小到额定电压的20%～40%时对厂用电进行切换，可有效保证电动机的安全。所以在同期捕捉切换与快速切换过程未能有效完成时，且在残压减小到额定电压20%～40%的范围时及时进行切换，可以有效增加厂用电切换的成功率。残压切换中大约在1s时间左右残压会衰减到40%，1.4s时间残压会衰减到20%。
3、脱硫系统应用分析
以石灰石-石膏湿法脱硫系统为例，厂用电率约2%左右，氨法脱硫系统的厂用电率则更小。即便如此，选择何种快速切换模式及方法，还应事先得到电厂运行管理部门的认可。如无特殊要求，一般可按如下标准设计：
（1）事故切换
根据脱硫系统的负荷特性及运行特点，事故切换采用串联切换模式，由工作电源单向快速切换至备用电源，如不成功，则应自动进入同期捕捉切换。当出现脱硫厂用母线失压、工作电源进线开关跳闸等其他需自动启动快速切换条件的情况时，由相应的保护出口直接启动。[3]
（2）正常切换
正常切换采用并联切换模式，应由手动启动，可实现由工作电源切至备用电源或从备用电源切至工作电源的双向切换。切换前，应根绝电厂运行管理的相关规定，向电厂运行管理部门提出书面申请。
四、脱硫系统中厂用电快速切换装置的选择
快切装置经过几十年的发展至今，兼具经济性的体积小、稳定性好，监测精度高，功能全面的快切装置已越来越普及，使得脱硫系统普遍采用成为可能。在装置选型过程中，应特别注意如下几个问题：
（1）根据脱硫系统厂用电主接线选择
（2）根据脱硫系统厂用电系统的运行模式选择
（3）根据脱硫厂用电系统的保护特性要求选择
（4）设置与快切装置相配合的保护逻辑
结束语：
脱硫系统的厂用电快速切换质量将直接影响火电厂脱硫系统的安全稳定运行，这对于环境保护、大气污染物的治理有着非常重要的意义；同时，脱硫系统的安全稳定运行又间接的影响到火电厂主机的安全和稳定。因此，相关技术与研究人员应当加强关于脱硫系统厂用电快速切换的应用探讨，加强对于新型中低压快切技术的学习，总结快速切换技术应用的要点及相关措施，以逐步推广并提升快切技术在脱硫系统中的应用。
参考文献：
[1]崔丽娟，丁世勇.厂用电快速切换原理分析[J].科技资讯.2012，05（35）：57-58.
[2]沙励.厂用电快速切换技术在发电厂的应用[J].江苏电机工程.2011，06（10）：61-62.
[3] 陈医平，徐向东.火力发电厂厂用电切换新理念的分析及应用[J].电工技术杂志.2013，13（14）：74-75.
关键词：火电厂；厂用电；快速切换；运用
为满足日益严峻的环保要求，火力发电厂目前均采用了各种类型的脱硫装置。火力发电厂烟气脱硫系统作为火电厂的必不可少的辅助系统，在环境保护、大气污染物减排过程中有着不可或缺的重要性。脱硫系统的安全稳定运行，不仅对火电厂厂用电的安全可靠有重要影响，对于环境保护也有着非常重要的意义。因此，有关脱硫系统厂用电快速切换的应用探讨，对于改善厂用电切换质量具有重要的理论和现实意义。
一、脱硫系统厂用电快速切换的目的
无论工作/事故状态下，脱硫系统均不应先于主机退出运行，以保证环保验收达标及电厂主机安全稳定运行。
二、脱硫系统主接线分析
1、中压系统
一般或电厂脱硫系统中压系统采用与主厂房一致的电压等级，一般为3～10kV系统，其中有以6kV居多。比较常见的接线方式有一下两种：a、每套机组设置一段脱硫中压段，电源取自单元机组中压段。每两套机组的中压段之间设置母联开关，互为备用；b、每套机组设置一段脱硫中压段，采用双路电源进线，电源分别取自单元机组中压A/B段。
针对以上接线方式，可分别采用两套中压快切装置，或一套中压快切装置实现工作/备用电源的快速切换。
2、低压系统
以两机共建脱硫装置为例，常见脱硫保安MCC按机组设置，每套机组设置一段脱硫保安MCC，正常工作电源和工作（备用）电源分别有单元机组PC提供，保安电源则引自主厂房保安段。[1]
以上接线方式，可通两套低压快切装置或专用的低压备用电源快速投入装置实现工作/备用电源的快速切换。
三、脱硫系统中厂用电快速切换技术的实现
1、快速切换模式
并联切换：按“先合后断”的原则，先合上备用电源开关，两电源短时并列运行，而后跳开事故状态工作电源开关。存在扩大事故范围、加剧故障的风险。
串联切换：按“先断后合”的原则，先断开事故状态工作电源开关，在经确认工作电源开关已跳开并经同期捕捉后，快速闭合备用电源开关。
2、快速切换方法
当前快速切换装置主要使用的有快速切换、延时切换、同期捕捉切换和残压切换四种切换方法。
（1）快速切换。快速切换是指当厂用电母线电源发生中断后，在电源电压与母线电压之间的相位差差距保持在40。范围以内时及时进行切换，能够保证母线电压顺利由残压过渡到备用工作电源，且不会发生较剧烈的电压波动，残压降低幅度也比较小。此过程中，厂用母线出现失电，由于厂用负荷通常异步电动机，所以电动机会发生惰行，母线电压则转变为多个电动机的合成反馈电压，成为残压。
（2）延时切换。在部分条件下，母线残压衰减的程度可能较小，若这时未恰当设置母线残压，则很容易导致切换失败或切换时间超长，从而严重影响故障机组的维修与恢复。所以应当将长延时切换作为厂用电切换的备用切换。若在切换开启时，其他三种切换过程均未能有效完成切换，则达到长延时的固定设定值时，无需再诊断电压状态，直接断开工作电源进线并接入备用电源进线。[2]
（3）同期捕捉切换。同期捕捉切换是指在快速切换过程未有效完成时，母线的残压会继续降低，当母线电压与备用电压相对旋转360。以后角差会再次转变为0，这就是同期点，若在此时切换到备用电源，则冲击过程对电气设备的影响会降到最低。目前火电厂中使用的厂用电快速切换装置中利用频率跟踪技术对母线残压、备用电线进线电压、工作电源进线电压等进行连续采样，有效确保了相角计算与电压幅值计算的可靠性和准确性，这在一定程度上促进了同期捕捉切换过程的完善。在实际操作中同期捕捉切换的时间大约能控制在0.6s左右，而在残压衰减较快时此时间会更短。
（4）残压切换。当母线电压减小到额定电压的20%～40%时对厂用电进行切换，可有效保证电动机的安全。所以在同期捕捉切换与快速切换过程未能有效完成时，且在残压减小到额定电压20%～40%的范围时及时进行切换，可以有效增加厂用电切换的成功率。残压切换中大约在1s时间左右残压会衰减到40%，1.4s时间残压会衰减到20%。
3、脱硫系统应用分析
以石灰石-石膏湿法脱硫系统为例，厂用电率约2%左右，氨法脱硫系统的厂用电率则更小。即便如此，选择何种快速切换模式及方法，还应事先得到电厂运行管理部门的认可。如无特殊要求，一般可按如下标准设计：
（1）事故切换
根据脱硫系统的负荷特性及运行特点，事故切换采用串联切换模式，由工作电源单向快速切换至备用电源，如不成功，则应自动进入同期捕捉切换。当出现脱硫厂用母线失压、工作电源进线开关跳闸等其他需自动启动快速切换条件的情况时，由相应的保护出口直接启动。[3]
（2）正常切换
正常切换采用并联切换模式，应由手动启动，可实现由工作电源切至备用电源或从备用电源切至工作电源的双向切换。切换前，应根绝电厂运行管理的相关规定，向电厂运行管理部门提出书面申请。
四、脱硫系统中厂用电快速切换装置的选择
快切装置经过几十年的发展至今，兼具经济性的体积小、稳定性好，监测精度高，功能全面的快切装置已越来越普及，使得脱硫系统普遍采用成为可能。在装置选型过程中，应特别注意如下几个问题：
（1）根据脱硫系统厂用电主接线选择
（2）根据脱硫系统厂用电系统的运行模式选择
（3）根据脱硫厂用电系统的保护特性要求选择
（4）设置与快切装置相配合的保护逻辑
结束语：
脱硫系统的厂用电快速切换质量将直接影响火电厂脱硫系统的安全稳定运行，这对于环境保护、大气污染物的治理有着非常重要的意义；同时，脱硫系统的安全稳定运行又间接的影响到火电厂主机的安全和稳定。因此，相关技术与研究人员应当加强关于脱硫系统厂用电快速切换的应用探讨，加强对于新型中低压快切技术的学习，总结快速切换技术应用的要点及相关措施，以逐步推广并提升快切技术在脱硫系统中的应用。
参考文献：
[1]崔丽娟，丁世勇.厂用电快速切换原理分析[J].科技资讯.2012，05（35）：57-58.
[2]沙励.厂用电快速切换技术在发电厂的应用[J].江苏电机工程.2011，06（10）：61-62.
[3] 陈医平，徐向东.火力发电厂厂用电切换新理念的分析及应用[J].电工技术杂志.2013，13（14）：74-75.