中國石油慶陽石化分公司
電氣系統無擾動切換技術在慶陽石化公司變電所中的應用技術研究報告
慶陽石化公司
二〇一一年七月
目錄第一節概述 3
第二節技術路線和方案論證 5
第三節主要解決的技術問題和技術關鍵 6
第四節研究結論與技術創新點 7
第五節總體效能指標與國內外同類先進技術的比較 8
第六節技術成熟程度 9
第七節經濟社會效益分析和對科技進步的意義 10
第八節推廣應用的條件和前景 11
第九節存在的問題 12
第十節智財權狀況 13
第一節概述
，本技術為上海合富共展開發的專利技術，其目的旨在提高配電系統抗「晃電」能力。
第二節技術路線和方案論證
一、技術路線
在供電電源出現故障後，裝置根據電壓的幅值、相角、頻率及電流的幅值及突變量等在不同故障型別（如：區內故障、本迴路主供電迴路故障、相鄰供電迴路故障以及遠方失電等）中表現的差異，快速判斷出故障發生的區間，並根據故障發生的區間和故障型別進行相應的處理，確保在裝置啟動切換時母線電壓還維持較高，電機轉速下降不大。
下圖所示為一典型的母線電壓衰減特性和可能的切換位置。整個母線電壓衰減特性可以有快速切換、同相切換、殘壓切換、長延時切換四個時間視窗（即四次切換機會），首次同相切換作為快速切換的後備；殘壓切換作為快速切換、同相切換遠後備；長延時切換作為快速切換、同相切換、殘壓切換總後備。因而，切換可靠性極高，安全性極高。
2.成熟度和水平
無擾動切換裝置在同行業中已得到廣泛應用，技術成熟，使用可靠。
二、方案論證
當電源系統由於種種原因出現波動（晃電）時，無擾動穩定控制裝置快速啟動實現快切切換，母線殘壓保持較高值，衝擊電流小，同時裝置是安全的。由於速度快，在低電壓保護動作前，母線電壓已經恢復，10kv和0.4kv裝置不失壓，因而，系統將實現無擾動切換，生產不會受到任何影響。
第三節主要解決的技術問題和技術關鍵
電力**的不間斷是國民經濟各領域正常運作的重要保證，電力系統的發展和技術進步正是沿著這一目標行進。保證供電不間斷有賴於電力生產、輸送的各環節，電氣系統無擾動切換裝置就是一項重要技術措施。
電氣系統無擾動切換是保證供電可靠性的重要裝置，何謂供電可靠性？恐怕不能認為負荷失去乙個電源能再獲得乙個新電源就是保證供電可靠性，供電可靠性應理解為受電使用者在重新獲得電源後能保持失電前的生產工藝流程不受到破壞，能最大限度地繼續進行正常生產。但是當今流行的備自投做不到，因為人們一直在沿用古老的備自投設計原則：
即為了保證備用電源不要投到故障點上，和工作電源不要向備用電源倒送電，必須在確認工作電源已斷開（根據無流判據）及工作母線完全無電壓（根據無壓判據）後才能投入備用電源。眾所周知，當今的工業負荷包括發電廠的負荷在內，照明負荷佔的比例很小，而主要是電動機負荷，例如幫浦、風機、粉碎機、傳送帶等。這些電動機在失去電源全部停轉後，即使再送上備用電源，將面臨很多嚴重的問題。
例如已有很多電動機被切除；大量電動機同時自起動；有的工藝流程遭受不可逆的徹底破壞等，人們要耗費大量的時間及付出可觀的代價才能恢復生產。所以備自投的設計者必須正視如何保證電動機失去電源後快速、安全再受電的問題。此外，備自投在切除工作電源的同時必須斷開母線上的電源支路及電容器支路，而在投入電源時應快速完成電源支路的再同期及電容器的無湧流再投入。
對於供電裝置為變壓器的備自投應能支援備用變壓器按冷備用方式執行，以減少變壓器空載能耗，為此，備自投應具備徹底抑制空投備用變壓器時的勵磁湧流的功能。在備用電源為暗備用時，備自投必須確保在計及當前備用電源已有負荷的前提下，置換工作電源後不致於因過載而跳閘，即備自投具有備用電源投入前自動聯切負荷的功能。
第四節研究結論與技術創新點
一、研究結論
備用電源替續控制系統是工業企業生產過程中不可或缺的安全自動裝置，其主要功能是在工作電源失去時，快速投入備用電源，以實現不破壞生產過程的工藝流程，把因停電造成的損失減到最小，甚至為零。過去那種只追求備用電源能夠投上，不顧生產過程損失有多大的備自投應盡快淘汰。我們將自動同期技術；備用電源快速切換技術；湧流抑制技術；遠方通訊技術及負荷**監控技術有機地結合起來，我廠應用的電氣系統無擾動切換技術，從根本上提高了工業企業供電的可靠性。
二、技術創新點
現在主流的備用電源替續控制系統在沿用古老的備自投設計原則：即為了保證備用電源不要投到故障點上，和工作電源不要向備用電源倒送電，必須在確認工作電源已斷開（根據無流判據）及工作母線完全無電壓（根據無壓判據）後才能投入備用電源。為保證生產過程的連續性，備用電源應在臨界電壓之前投入。
這樣很多任務業企業的電動機電源接觸器也不再會有因備用電源投入過慢而出現所謂「晃電」的問題，電動機就不會自動跳閘。我廠使用的tpm-300電氣系統無擾動切換技術正式解決了這一問題。
第五節總體效能指標與國內外同類先進技術的比較
一、指標
石化行業是連續性生產企業，工藝和安全聲場要求流程的連續性，任何電源波動，確保交流接觸器不異常釋放條件下（即確保對生產和工藝流程重要的開關不異常斷開），作業企業動力的供電系統出現異常時（如：系統晃電、保護動作、失電脫扣、開關偷跳、系統聯跳等），系統應迅速斷開異常的供電迴路，快速投入備用電源，保證母線段供電不中斷（或母線不失壓或極短時間失壓），即確保電氣裝置不因供電系統異常停止運轉，確保整個工藝生產流程的連續，安全執行（即整個工藝生產流程不中斷），即保證整個工藝生產流程過程無任何擾動，實現系統的無擾動供電。
二、比較
1、國外
tpm-300系列無擾動供電系統在產品製造與配套方面，不斷採用國外的新器件、新產品，使得公司的技術水平，產品工藝均走在同行業前列。
2、國內
tpm-300型無擾動穩定控制裝置採用雙cpu，分別完成測量、邏輯和切換等主要功能，以及完成顯示、通訊、列印等輔助功能，主從cpu間進行資料交換。主從cpu分工協調，既保證了切換可靠性和切換速度，又保證了配置的靈活性。同時採用了大容量的儲存晶元以及可程式設計邏輯晶元，同時裝置採用了整面板、整背板新型結構設計，交、直流分開，開關量輸入和輸出部分均採用光電隔離技術，提高了裝置的整體可靠性和安全性。
在國內處於同行業領先水平。
第六節技術成熟程度
由於電網供電的穩定性很難快速得到提高，目前企業僅能從增加進線回路數來進行彌補，一般不少於兩路進線，最好能夠大於兩路，最好有一路來自不同的變電站，進線的電壓等級較高為佳，系統的穩定性也較高，最好在一條供電線路上不同時向其他使用者供電，以免其他的使用者事故影響到本企業，
6kv及以上電壓等級中的備自投的tpm-300型無擾動穩定控制裝置，實現饋線一低，饋線一高，饋線二低，饋線二高、母聯多開關之間的快速切換。400v電壓等級中的備自投可用tpm-310型無線擾動穩定控制裝置，實現多開關之間的快速切換。100ms內實現切換完成，確保母線電壓不下降，低電壓保護不啟動，交流接觸器部脫扣，同時防止師傅切換中倆電源並列合環，工藝流程正常、連續、平穩執行，實現系統無擾動供電。
第七節經濟社會效益分析和對科技進步的意義
電力系統常規的備用電源自動投入裝置因存在時間極差配合，往往不能滿足連續生產裝置對供電的要求，無擾動切換裝置以多重判據組合為依據，實現無時差配合、無擾動切換，使供電的可靠性、連續性得到提高，使裝置抗「晃電」及抗故障能力得到改善。在雷擊、故障等原因引起的「系統**」或「晃電」時確保工藝裝置可靠連續執行，防止「晃電」造成工藝裝置停車事故，提高配電系統抗「晃電」能力。
第八節推廣應用的條件和前景
一、條件
本裝置在中國石化廣石化催化重整工程、中國石化天津石化100萬噸/年乙烯專案、中國石油遼河石化分公司等同類企業得到成功應用，效果較明顯。在地區電網條件較差的企業，該裝置的應用可提高配電系統抗「晃電」能力，降低或預防「晃電」對企業造成損失，具有較好的推廣前景。
二、前景
電氣無擾動切換系統是供配電系統必須的保護之一，是大型企業不可或缺的裝置，可以充分的保證供電的可靠性，雖然現在該系統只應用在石化、冶金、製藥、煤炭等連續性要求較高的大型企業。但對於一些中小企業來說，安裝電氣無擾動切換系統也是具有一定實際效果的，它可以有效的避免一些因供電問題而產生的停工停產現象，從而提高產量，增加經濟效益。所以電氣無擾動切換系統具有廣闊的市場前景
第九節存在的問題
系統晃電問題不管僅採用何種控制裝置都不能完全解決。因此需要採用系統解決方案，才能達到對工藝流程和安全生產無擾動的效果。
1、當發生區內故障時，不管何種控制裝置都不動作，只能等待故障的切除，對於400v保護配置為熔斷器加交流接觸器模式，而熔斷器斷開迴路時間往往大於100ms，即發生400v短路故障時，及時正確切除故障。本段母線上其他交流接觸器因失壓時間過長而脫扣，生產的工藝流程已經至少部分異常中斷。
2、動作過程自身需要時間：在事故切換過程中為防止事故的擴大，嚴禁合環的可能型，因此只能採用串聯切換方式，而串聯切換時間為分閘時間加合閘時間，一般都大於交流接觸器失電脫扣時間。即晃電情況下即使動作成功，大部分交流接觸器已經釋放，生產的工藝流程已經中斷。
3、短暫電源波動與較長光電處理：區外故障切除一起的電源短暫波動，考慮系統的穩定性，此時裝置一般不啟動切換，而晃電時，裝置無論採用何種原理都無法判斷區外故障型別，即判斷時間大於區外故障切除時間，此時不管採用何種控制方式，整個動作時間已經大於100ms，即使且切換成功大部分交流接觸器已經釋放，已經沒有實際意義。
4、由於系統異常引起的同步電機失步、失磁、低電壓保護動作，從而導致重要負荷同步電機推出執行，以至於生產的工藝流程已經至少部分異常中斷。
第十節智財權狀況
3 技術研究報告
低損耗節能電爐變壓器 衡陽市鴻業電力特種變壓器 目錄一 概述 1 二 主要研究內容 關鍵技術 技術路線及主要技術指標 1 三 專案的主要創新點 4 五 成果轉化和推廣應用的條件及市場前景 5 六 存在的主要問題及下一步研究發展目標 9 低損耗節能電爐變壓器 技術研究報告 一 概述 電爐變壓器是專為各...
孤東技術研究報告
孤東油田油氣集輸系統 節能降耗與處理工藝優化技術研究 總結報告 中國石化勝利油田分公司孤東採油廠集輸大隊 中國石油大學 華東 儲運工程研究所 二00六年九月 一般來講，油田地面工程由五大系統組成 集輸系統 機採系統 注水系統 供暖系統及配電系統。其中油氣集輸工程是主體工程，它是將分散的油井產物進行計...
沙漠路基施工技術研究報告
榆靖高速公路沙漠路基施工技術研究報告 一任務 及依據 榆林至靖邊高速公路是規劃中的包頭到北海大通道的一部分，全長118km，也是國內目前實施修建的第一條沙漠高速公路，全線包圍在毛烏素沙漠之中，大部分路段位於活動 半活動的固定 半固定沙丘上。在沙漠地帶修築高等級公路，充分利用風積沙填築路基，在國內尚屬...