Systemsfor600MWTurbo-generator天津大唐盘山发电有限责任公司（天津301900）蔡继东魏利锋全稳定运行至关重要，因此以国产600MW大型汽轮发电机厂用电系统方案为例，结合实际运行情况，对大型汽轮发电机组出口安装断路器方式和厂用电切换原理进行介绍，以供有关人员。
天津大唐盘山发电有限责任公司装有2台600MW汽轮发电机组，均以发电机-变压器组单元接线方式接入5⑴kV京津唐电网，机端装有出口断路器。2台机组的厂用电系统相互独立，每台机有1台高压厂用工作变压器，其高压侧容量为63MVA，低压侧单绕组容量为35MVA.每台机组厂用系统设有2段6kV厂用母线，2台机组共有1台高压厂用备用变压器（见）。
1发电机出口断路器对厂用电方式的影响由于我厂发电机出口装有断路器，所以厂用电方式较常规电厂更显得灵活，也有了新的特点。工作电源由发电机端经厂用工作变压器引入，备用电源由220kV系统经备用变引入。正常运行时，厂用母线由工作电源供应。当机组停机时，只需断开发电机出口03断路器，厂用电由500kV系统经主变倒送供给，厂用母线仍由工作电源供电。当工作电源侧发生故障时，快切装置自动切换至备用电源，厂用电由备用变供应，此方案的优点是：机组正常起、停不需切换厂用电，只需操作发电机断路器，厂用电可靠性高。
机组在发生发电机断路器以内故障时（如发电机、汽机、锅炉故障），只需跳开发电机断路器，厂用电源不会消失，也不需切换，提高了厂用电的可靠性，同时减轻了操作人员的工作量。
（4）发电机断路器以内故障只需跳开发电机断路器，不需跳主变压器高压侧500kV断路器，对系统的电网结构影响较小，对电网有利。
考虑到以上优点，经过各方技术人员的研究次正确动作，证明其性能良好；该接线方式经过了实际运行的考验）2关于6kV厂用电切换2.1切换原理当厂用电断电后，由于惯性及存储的磁场能量，电动机在短时间内将继续旋转，并将磁场能转变为电能。由于各电动机的容量、参数不一致，电动机之间将有电磁能与动能的交换，此时部分异步电动机实际上己转入异步发电机运行工况，因此厂用母线的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。由于不存在原动力和励磁，因此残压的幅值和频率将随时间逐渐衰减，残压与备用电源电压间的相位差将逐渐大。为了更清楚地表示出残压相位的情况，用极坐标形式画出残压相量图（见）。在备用电源投入前，备用电压一般即为系统电压，电压幅值和频率为额定值。
是以极坐标形式绘出的机组6kV母线残压相量变化轨迹（残压衰减较慢的情况）随着大型机组的迅速发展，高压电动机的容量加很多，600MW机组启动锅炉给水泵的容量为6 300kW以上。大容量电动机断电后电压衰减较慢，残余电压的幅值也很大，给厂用电源的自动切换带来很多问题。如果在残压较大时重新接通电源，电动机可能会受到冲击而损坏，对机炉运行热工参数影响极大，可能造成机炉运行不稳定。现将电动机切换过程的工艺进行分析。电动机切换的等值回路如所示。
电动机重新接通电源时的等值电路和相量图备用电源电压；AU为备用电源电压与母线残压间的差拍电压；s为电源等值电抗；为母线上电动机组和低压负载折算到高压厂用电压后的等值电抗；为电源电压和电动机残压两者之间的夹角。合上备用电源后，电动机承受的电压Um为：令Um等于电动机启动时的允许电压，即为1倍电动机的额定电压Ude：67计算得Au（%）64（单位长度为1）为半径绘出A'A"弧线，其右侧为电厂备用电源合闸的安全区域。在残压曲线的AB段，实现的电源切换称之为快速切换，即在图中B点（0.3s）以前进行切换是安全的；延时到C点后实现的切换称为延时切换，即在图中C点（0.47s）以后进行的切换对电动机也是安全的；等到残压衰减至20% ~40%时实现的切换，即低电压检定切换或残压切换同样对电动机也是安全的。延时切换和残压切换均为慢速切换。
1.1快速切换假定正常运行时工作电源与备用电源同相，其电压相量端点为A，则母线失电后残压相量端点将沿残压曲线由A向B方向移动，如能在A― B段内合上备用电源，则既能保证电动机安全，又不使电动机转速下降太多，这就是所谓的快速切换。中，快速切换时间应小于0.2s，实际应用时，B点通常由相角来界定，如60考虑到合闸固有时间，合闸命令发出时的整定角应小于60和合闸时间，如平均频差为1Hz合闸时间为100ms则提前量约为36整定值应设为24°。
2.1.2延时切换过B点后BC段为不安全区域不允许切换。在C点后至CD段实现的切换通常称为延时切换。2.1.3同期捕捉切换固定延时的方法并不可靠，最好的办法仍是以频差和角差来界定合闸区域并尽量做到角差为零时合闸，这就是所谓的同期捕捉切换。以为例，同期捕捉切换时间约为0.6s对于残压衰减较快的情况，该时间要短得多。若能实现同期捕捉切换，特别是同相点合闸，对电动机的自起动也是很有利的，因此时厂用母线电压衰减到65% ~70%电动机转速不至于下降很大，且备用合上时冲击最小。需要说明的是，同期捕捉切换之“同期”与发电机同期并网之“同期”不同。同期捕捉切换时，电动机相当于异步发电机，其定子绕组磁场己由同步磁场转为异步磁场，而转子不存在外加原动力和外加励磁电流，因此，备用电源合上时，若相角差不大，即使存在一些频差和压差，定子磁场也将很快恢复同步，电动机也很快恢复正常异步运行。
2.1.4残压切换40%后实现的切换称为残压切换，残压切换虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自启动成功与否、自启动时间等都将受到较大的限制。
2.1.5母线残压特性曲线的影响因素由于厂用母线上各电动机的特性可能有较大差异，合成的母线残压特性曲线与分类的电动机相角、残压曲线的差异也较大，因此安全区域的划定严格来说需根据各类电动机参数、特性、所带负荷等因素通过计算确定。实际运行中，可根据典型机组的试验确定母线残压特性。试验表明，母线电压和频率衰减的时间、速度和达到最初反相的时间，决定于试验前该段母线的负荷。根据残压特性可确定允许备用电源合上的最大相角差，考虑断路器的合闸时间，可进而整定出允许合闸前的最大相角差和频率差。
假定事故前工作电源与备用电源同相，并假定从事故发生到工作断路器跳开瞬间，两电源仍同相，则若采用同时方式切换，且分合闸错开时间（断电时间）整定得很小（如10ms）则备用电源合上时间角差也很小，冲击电流和自启动电流均很间，假定为100ms对600MW机组，相角差为20 ~30°。备用电源合闸时的冲击电流也不是很大，一般不会造成设备损坏或快切失败。有关数据表时则要经现场试验后根据残压曲线整定，一般为几秒，自启动电流限制为额定电流的4 ~6倍。可见，同期捕捉切换，较之残压切换和长延时切换有明显的好处。我厂所用的断路器为ABB公司生产的VD4真空断路器，合分闸时间很短，这为实现快速切换提供了必要的条件。
2.2厂用电切换方式我厂厂用电切换方式分正常切换、事故切换、不正常切换3种情况。具体介绍如下。
1正常切换正常切换由手动启动，在DCS系统或装置面板上均可进行。正常切换是双向的，可以由工作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。
厂用电的正常切换为并联切换，即采用先合后分的不断电切换方式，而不采用断电切换方式。运行人员对断电切换存在顾虑：一是怕断路器万一合不上会失去厂用电；二是如果断电时间长会影响机炉的稳定运行。但并联切换并不是十全十美的，也有不利的一面，即在并联切换过程中，厂用电系统的短路容量大，如在并联切换过程中恰巧遇到厂用电系统发生故障，其要比断电快速切换时碰到断路器拒合造成的后果更严重（并联切换过程中遇到厂用电系统发生故障的几率很低）。经过利弊权衡，还是选择了并联切换方式。
~7为厂用电正常切换（由备用电源切向工作电源）单相电压、电流录波图。
系统接线、运行方式对正常并联切换影响很大，系统接线方式和运行方式决定了正常运行时厂用母线电压与备用电源电压间的初始相角，若该初始相角较大（如大于20）正常并联切换会因为环流太大而失败或造成设备损坏事故。
2事故切换小。若翻串联切换。则断电时梁世康，许光一。厂用电系统保护。北京：水利电力