单台多台无扰动快切装置的接线方式

    随着配电系统复杂度越来越高，多于三个断路器的大型系统应用越来越多，本文介绍一下单台多台快切装置应用的接线方式。

    现阶段单台快切装置适用的典型系统接线如图1所示，包括单母分段双进线、单母双进线、单母三进线。

           单台快切装置适用典型系统- 图1

   上述几种典型系统接线包含的断路器数量不超过三个，运行工况和切换逻辑都相对简单。但近些年随着无扰动快切装置在110kV甚至220kV应用的扩展，快切逻辑需要考虑更加复杂的运行工况，比如双母双分段及多电源接入的复杂系统接线。
图2～图5是无扰动快切装置几种石化行业典型的大型应用场景。针对图2系统接线，通常需要三台快切装置通过硬结点连接或通过GOOSE传输互锁信号来完成整体切换逻辑，类似解决方案对于图3系统接线需要六台快切装置联合完成，对于图4系统接线需要更多台快切。
   此类解决方案复杂度非常高，对于用户来说存在很多弊端：
   1）整体方案的硬件成本昂贵。
   2）设计、配置、接线、工程调试都非常复杂，且如果系统在后期有任何修改或扩展，会带来大量的硬件接线和实现逻辑的调整，费时费力，可操作性很低。

三母三进线接线方式 -图2

单母分段四进线接线方式-图3

双母双分段四进线接线方式-图4

   3）由于整体方案依赖硬结点连接或GOOSE传输，所以受电磁兼容（electro magnetic compatibility, EMC）干扰及通信数据干扰的影响较大。
   4）故障录波存于各装置，遇到问题不便对快切过程有整体的分析。
更优的解决方案应该以实际应用为中心，从以下几个方面考虑提高易用性：
   1）单台装置独立完成全部快切逻辑，避免多台装置间开放互锁逻辑，大大降低配置、接线、调试的复杂度，同时也可以规避EMC干扰及通信数据干扰带来的影响。
   2）配置简单，化繁为简。根据企业的实际运行方式计划实现最优电源切换策略。
   3）设置可视化接口。当系统中有多个备用电源时，预定义切换优先级，并实现客户定制化服务。
   4）软硬件实现模块化设计，后期扩展简单方便，从而确保在系统扩展后原有接线及软件逻辑均无需修改。
以图3系统为例，其典型切换方向如图5所示，在快切装置中定义四个断路器及三个切换方向对应的断路器，如所需方向有变化，只需更改或增加切换方向即可，无需二次接线。

单母分段四进线典型切换方向-5

以上设计理念提供可视化的优先级定义，如图6所示，根据系统设计定义切换方向的优先级，当快切起动时即可自动按优先级起动相应的切换方向，从而避免复杂的闭锁逻辑。

切换方向优先级定义-6

    本文对无扰动快切装置在石油化工企业应用中的典型问题进行了分析，针对快切装置成功率低的问题，提出通过上下级配合的方案提高了快切成功率，采用对V/Hz相量进行预测的切换模式提高了快切成功率；通过仅基于母线电压的算法来识别电动机起动或母线故障从而避免快切误起动；通过提高电源设计容量或电动机分群分批切换策略避免切换后保护误动作的问题；提出了在同步机异步机混用时带同步机切换的解决方案；应用快切装置自适应于各种大型应用场景的解决方案大大简化了快切闭锁逻辑，对快切应用于石油化工行业的切换模式和整体解决方案具有积极的意义