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摘要：厂用电快速切换是提高供电可靠性的一种重要手段。鉴于现代负荷以异步电动机为主，本文以我公司印度某300MW发电厂厂用电为例，利用PSCAD仿真工具深入分析廠用电快速切换方式的影响因素。分析发现，快速切换方式的影响参数主要是负荷转矩的负载率。
关键词：发电厂；厂用电；快速切换；影响因素
1 引言
大型用电企业厂用电工作母线失电后，需要通过切换装置将负荷快速切换至备用电源，以保障设备正常运行。现有的厂用电切换方式大体可分为快速切换、同期捕捉切换和残压切换三类方式。目前我国的大中型发电厂主要考虑快速切换作为保持厂用系统工作稳定性的重要技术措施。本文针对我公司印度某300MW发电厂厂用电系统，利用PSCAD仿真工具，研究发现快速切换影响参数主要是异步电动机负荷转矩的负载率。
2 快速切换
以图1的印度某300MW火力发电厂厂用电系统为例来说明厂用电切换原理：在正常工作时，厂用母线电源（6KV母线）经厂高变直接取自左侧发电机出口。当厂高变由于某种原因被切除后，需将厂用负荷转由站用变进行供电，操作过程即为厂用电切换。
厂用负荷绝大部分为异步电动机，考虑到惯性及磁场储能的存在，异步电动机在失电后的短时间内将继续旋转，并将磁场储能转化为电能。由于不同的电动机特性不同，电动机之间将存在电磁能和动能的交换，此时部分异步电动机将转入异步发电机的运行工况。因此，厂用母线电压即是多台异步发电机发出的反馈电压的合成，称为母线残压[1]。
在站用电源投入前，站用母线电压为系统电压，电压幅值和频率为额定值，因此站用母线和厂用母线的电压差将出现周期性变动。在进行电源切换时，需要选择恰当的时刻进行合闸，以便合闸时冲击电流最小和母线上重要电动机可自启动[2]。
3 异步电动机模型
本文将采用单绕组异步电动机来进行研究。PSCAD中的三相异步电动机模型等值电路如图2所示[3][4]。
4.1 说明
该300MW电厂厂用电系统，6KV工作母线上异步电动机由厂高变、站用变供电。图中，工作、站用电源为两独立电源，且电压相量相同。异步电动机参数可参见表7。
本次仿真分析中，每次只改变异步电动机某一参数，使其在厂用异步电动机参数可信的变化范围之内变化，而其它参数保持不变。机械负载转矩的初始值为采用30%恒转矩负载和70%与转速有关且速度方次为2的负载，负载率为0.2。同时，厂用电切换方式上我们采用事故发生时的串联切换[6]来进行仿真。本文只研究单台大型异步电动机部分重要参数对厂用电快速切换的影响。
对于厂用辅机系统，厂用电源中断时间越短越有利，在研究中，我们将采用如下指标进行分析：
残压与站用电压相角差首次为 时，工作母线失电时间 （仿真不考虑合闸时间）[6]。
根据电力设计院常用到的相关设计数据，表1-5给出了在其它条件不变的情况下，异步电动机定子电阻、转子电阻、负载率k、恒转矩负载所占比重a和机械负载与转速有关的方次n改变时所对应的对厂用电源切换方式有重要影响的数据。对于残压与备用电源电压首次相角差 时厂用母线失电时间，定子电阻、参数a，n的值与其成正比例变化；转子电阻、负载率k的值与其成反比例变化。从量值上分析，异步电动机定子电阻、转子电阻、机械负载转矩相关参数a，n对快速切换的影响都很小，而负载率k对其的影响则很大。负载率k值越大，残压与备用电源电压首次相角差 时厂用母线失电时间会越短，有利于进行快速切换和电动机启动，不过对于实际厂用电操作，则需充分考虑合闸回路时间进行相角整定的设置。
5总结
本文我公司印度某300MW发电厂厂用电系统为例，分析了厂用电快速切换方式的影响因素。以暂态仿真软件PSCAD为工具，通过某一异步电动机特性参数变化时，工作母线端失电时间的变化进行分析，来反映该参数对工作母线电源故障切换的影响（表6）。研究发现厂用电快速切换主要受负荷转矩负载率的影响。
本文主要侧重于工作母线端异步电动机参数对厂用电切换的影响，没有考虑系统其余部分对此的影响。
参考文献
[1] 段刚，余贻鑫，齐革军.厂用电切换机电动态过程研究[J].电网技术，1998，22（1）：61-67.
[2] MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置技术说明书.南京，2000.
[3] 林良真，叶林.电磁暂态分析软件包PSCAD/EMTDC[J].电网技术，2000，24（1）：65-66.
[4] 高爱云，蔡泽祥.基于EMTDC的异步电动机故障仿真[J].电力自动化设备，2002，22（12）：32-34.
关键词：发电厂；厂用电；快速切换；影响因素
1 引言
大型用电企业厂用电工作母线失电后，需要通过切换装置将负荷快速切换至备用电源，以保障设备正常运行。现有的厂用电切换方式大体可分为快速切换、同期捕捉切换和残压切换三类方式。目前我国的大中型发电厂主要考虑快速切换作为保持厂用系统工作稳定性的重要技术措施。本文针对我公司印度某300MW发电厂厂用电系统，利用PSCAD仿真工具，研究发现快速切换影响参数主要是异步电动机负荷转矩的负载率。
2 快速切换
以图1的印度某300MW火力发电厂厂用电系统为例来说明厂用电切换原理：在正常工作时，厂用母线电源（6KV母线）经厂高变直接取自左侧发电机出口。当厂高变由于某种原因被切除后，需将厂用负荷转由站用变进行供电，操作过程即为厂用电切换。
厂用负荷绝大部分为异步电动机，考虑到惯性及磁场储能的存在，异步电动机在失电后的短时间内将继续旋转，并将磁场储能转化为电能。由于不同的电动机特性不同，电动机之间将存在电磁能和动能的交换，此时部分异步电动机将转入异步发电机的运行工况。因此，厂用母线电压即是多台异步发电机发出的反馈电压的合成，称为母线残压[1]。
在站用电源投入前，站用母线电压为系统电压，电压幅值和频率为额定值，因此站用母线和厂用母线的电压差将出现周期性变动。在进行电源切换时，需要选择恰当的时刻进行合闸，以便合闸时冲击电流最小和母线上重要电动机可自启动[2]。
3 异步电动机模型
本文将采用单绕组异步电动机来进行研究。PSCAD中的三相异步电动机模型等值电路如图2所示[3][4]。
4.1 说明
该300MW电厂厂用电系统，6KV工作母线上异步电动机由厂高变、站用变供电。图中，工作、站用电源为两独立电源，且电压相量相同。异步电动机参数可参见表7。
本次仿真分析中，每次只改变异步电动机某一参数，使其在厂用异步电动机参数可信的变化范围之内变化，而其它参数保持不变。机械负载转矩的初始值为采用30%恒转矩负载和70%与转速有关且速度方次为2的负载，负载率为0.2。同时，厂用电切换方式上我们采用事故发生时的串联切换[6]来进行仿真。本文只研究单台大型异步电动机部分重要参数对厂用电快速切换的影响。
对于厂用辅机系统，厂用电源中断时间越短越有利，在研究中，我们将采用如下指标进行分析：
残压与站用电压相角差首次为 时，工作母线失电时间 （仿真不考虑合闸时间）[6]。
根据电力设计院常用到的相关设计数据，表1-5给出了在其它条件不变的情况下，异步电动机定子电阻、转子电阻、负载率k、恒转矩负载所占比重a和机械负载与转速有关的方次n改变时所对应的对厂用电源切换方式有重要影响的数据。对于残压与备用电源电压首次相角差 时厂用母线失电时间，定子电阻、参数a，n的值与其成正比例变化；转子电阻、负载率k的值与其成反比例变化。从量值上分析，异步电动机定子电阻、转子电阻、机械负载转矩相关参数a，n对快速切换的影响都很小，而负载率k对其的影响则很大。负载率k值越大，残压与备用电源电压首次相角差 时厂用母线失电时间会越短，有利于进行快速切换和电动机启动，不过对于实际厂用电操作，则需充分考虑合闸回路时间进行相角整定的设置。
5总结
本文我公司印度某300MW发电厂厂用电系统为例，分析了厂用电快速切换方式的影响因素。以暂态仿真软件PSCAD为工具，通过某一异步电动机特性参数变化时，工作母线端失电时间的变化进行分析，来反映该参数对工作母线电源故障切换的影响（表6）。研究发现厂用电快速切换主要受负荷转矩负载率的影响。
本文主要侧重于工作母线端异步电动机参数对厂用电切换的影响，没有考虑系统其余部分对此的影响。
参考文献
[1] 段刚，余贻鑫，齐革军.厂用电切换机电动态过程研究[J].电网技术，1998，22（1）：61-67.
[2] MFC2000-2型微机厂用电快速切换装置技术说明书.南京，2000.
[3] 林良真，叶林.电磁暂态分析软件包PSCAD/EMTDC[J].电网技术，2000，24（1）：65-66.
[4] 高爱云，蔡泽祥.基于EMTDC的异步电动机故障仿真[J].电力自动化设备，2002，22（12）：32-34.