電力變壓器工作原理及保護(hù)

“恒定越前時(shí)間”同期捕捉切換方法，采用動(dòng)態(tài)分階段二階數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬相角差的變化，并用最小二乘法來(lái)克服頻率變化及測(cè)量的離散性及間斷性，使得合閘準(zhǔn)確度大大提高。如不計(jì)合閘回路的時(shí)間偏差，可使合閘角限制在±l0°以內(nèi)。

同期捕捉切換整定值也有兩個(gè)。當(dāng)采用恒定越前相角方式時(shí)，為頻差和相角差(越前角)；當(dāng)采用恒定越前時(shí)間方式時(shí)，為頻差和越前時(shí)間(合閘回路總時(shí)間)。同期捕捉方式下，頻差整定可取較大值。

（3）殘壓切換

當(dāng)殘壓衰減到20％-40％額定電壓后實(shí)現(xiàn)的切換通常稱為“殘壓切換”。殘壓切換雖能保證電動(dòng)機(jī)安全，但由于停電時(shí)間過長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)成功與否、自起動(dòng)時(shí)間等都將受到較大限制。如上圖情況下，殘壓衰減到40％的時(shí)間約為1秒，衰減到20N的時(shí)間約為1.4秒。而對(duì)另一機(jī)組的試驗(yàn)結(jié)果表明，衰減到20％的時(shí)間為2秒。

4、廠用電快速切換的實(shí)現(xiàn)

快速切換的思想在快速開關(guān)問世以后才得以實(shí)現(xiàn)?？焖匍_關(guān)的合閘時(shí)間一般小于l00ms，有的甚至只有40-50ms左右，這為實(shí)現(xiàn)快速切換提供了必要條件。假定事故前工作電源與備用電源同相，并假定從事故發(fā)生到工作開關(guān)跳開瞬間，兩電源仍同相，則若采用同時(shí)方式切換，且分合閘錯(cuò)開時(shí)間(斷電時(shí)間)整定得很小(如l0ms)，則備用電源合上時(shí)角差也很小，沖擊電流和自起動(dòng)電流均很小。若采用串聯(lián)切換，則斷電時(shí)間至少為合閘時(shí)間，假定為l00ms，對(duì)30萬(wàn)機(jī)組，相角差約為20°-30°左右，備用電源合閘時(shí)的沖擊電流也不很大，一般不會(huì)造成設(shè)備損壞或快切失敗。

快速切換能否實(shí)觀，不僅取決于開關(guān)條件，還取決于系統(tǒng)結(jié)線、運(yùn)行方式和故障類型。系統(tǒng)結(jié)線方式和運(yùn)行方式?jīng)Q定了正常運(yùn)行時(shí)廠用母線電壓與備用電源電壓間的初始相角，若該初始相角較大，如大于20°，則不僅事故切換時(shí)難以保證快速切換成功，連正常并聯(lián)切換也將因環(huán)流太大而失敗或造成設(shè)備損壞事故。故障類型則決定了從故障發(fā)生到工作開關(guān)跳開這一期間廠用母線電壓和備用電源電壓的頻率、相角和幅值變化，此外，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間和各其它有關(guān)開關(guān)的動(dòng)作時(shí)間及順序也將影響頻率、相角等的變化。

因此，實(shí)際情況下，可能出現(xiàn)這樣的情況，一是某些電廠，客觀條件上無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速切換；二是有的機(jī)組有時(shí)快速切換成功，有時(shí)快切不成功。

快切不成功時(shí)最佳的后備方案是同期捕捉。有關(guān)數(shù)據(jù)表明：反相后第一個(gè)同期點(diǎn)時(shí)間約為0.4-0.6秒，殘壓衰減到允許值（如20％-40％)為1—2秒，而長(zhǎng)延時(shí)則要經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后根據(jù)殘壓曲線整定，一般為幾秒，以保證自起動(dòng)電流在4～6倍內(nèi)?？梢?，同期捕捉切換，較之殘壓切換和長(zhǎng)延時(shí)切換有明顯的好處。

目前，有些電廠采用發(fā)一變一線路組接線方式，或發(fā)電機(jī)端直接升高至500KV，而起動(dòng)(備用)電源則由附近220或110KV變電站提供，在正常情況或某些運(yùn)行方式下，廠用工作電源與備用電源間存在較大的初始相角差，且該相角差隨運(yùn)行方式改變而改變，有些時(shí)候甚至大于20°，這對(duì)快速切換非常不利，這些情況下，同期捕捉切換是必不可少的。

5、關(guān)于快速切換時(shí)間

快速切換時(shí)間涉及到兩個(gè)方面，一是開關(guān)固有跳合閘時(shí)間，二是快切裝置本身的動(dòng)作時(shí)間。

就開關(guān)固有跳合閘時(shí)間而言，當(dāng)然是越短越好，特別是備用電源開關(guān)的固有合閘時(shí)間越短越好。從實(shí)際要求來(lái)說，固有合閘時(shí)間以不超過3-4周坡為好，國(guó)產(chǎn)真空開關(guān)通常都能滿足。若切換前工作電源與備用電源同相，快切裝置以串聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)快速切換時(shí)，母線斷電時(shí)間在l00ms以內(nèi)，母線反饋電壓與備用電源電壓間的相位差在備用電源開關(guān)合閘瞬間一般不會(huì)超過20’-30’，這種情況下，沖擊電流、自啟動(dòng)電流、母線電壓的降落及電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的下降等因素對(duì)機(jī)爐的運(yùn)行帶來(lái)的影響均不大。對(duì)開關(guān)速度的過分要求是不必要的，因?yàn)榭焖偾袚Q階段頻差和相位差的變化較慢，速度提高10ms，相位差僅減小幾度，但對(duì)機(jī)構(gòu)的要求不小。

快切裝置本身的固有動(dòng)作時(shí)向包括其硬件固有動(dòng)作時(shí)間和軟件最小運(yùn)行時(shí)間。一般可小于12ms。6、起備變冷備用的實(shí)現(xiàn)

前面所述快切要求母線斷電時(shí)間在100ms以內(nèi)，但實(shí)際上除了開關(guān)合閘時(shí)間的影響外，啟備變合閘時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流將影響電壓的建立時(shí)間，所以在以前的設(shè)計(jì)中，啟備變高低壓側(cè)開關(guān)