高子波

摘 要：熱電中心在低壓供電系統(tǒng)中利用DCS控制邏輯實(shí)現(xiàn)電源切換時(shí)存在不足，該文針對(duì)這一問(wèn)題介紹了快切裝置的基本工作原理和快切裝置替代備自投裝置后，提高了熱電中心低壓供電系統(tǒng)的可靠性和操作靈活性。

關(guān)鍵詞：備自投裝置 快切裝置 工作電源 備用電源 電壓矢量差

中圖分類號(hào)：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）05（a）-0062-03

在化工企業(yè)中，廠用電系統(tǒng)的安全可靠對(duì)于化工企業(yè)的安全生產(chǎn)至關(guān)重要。熱電中心是化工區(qū)生產(chǎn)所需要電力、蒸汽和除鹽水的提供車間，因此熱電中心的廠用電系統(tǒng)顯得尤為重要。熱電中心低壓供電系統(tǒng)也屬于廠用電系統(tǒng)，通常電廠低壓供電系統(tǒng)采用DCS控制邏輯實(shí)現(xiàn)電源切換，這樣不僅可以保證供電的安全性，還可以節(jié)約設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用，但在化工企業(yè)中這種做法反而顯得不經(jīng)濟(jì)、不安全。熱電中心低壓供電系統(tǒng)中斷的影響面十分廣，即使恢復(fù)的及時(shí)，也將造成蒸汽壓力的波動(dòng)，向電網(wǎng)倒購(gòu)電量的劇增，倘若一時(shí)無(wú)法恢復(fù)，勢(shì)必造成化工區(qū)的減產(chǎn)或被迫停運(yùn)和設(shè)備損壞。

1 備自投在切換時(shí)存在的問(wèn)題

備自投供電方式有兩種：一種是單母分段方式，母聯(lián)開關(guān)斷開，兩電源分別供電，兩電源互為暗備用，即母聯(lián)備自投方式；另一種是雙電源進(jìn)線向單母線供電，即一個(gè)是工作電源，另一個(gè)電源為備用，即線路備用自投方式。

以上兩種備自投供電方式在熱電中心低壓電氣系統(tǒng)中均有采用。

備自投：當(dāng)工作電源跳閘時(shí)，工作電源的輔助接點(diǎn)經(jīng)低壓繼電器、延時(shí)繼電器，先跳開工作電源，經(jīng)一定延時(shí)，后合上備用電源，實(shí)現(xiàn)由工作電源向備用電源的切換。

當(dāng)母線失壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)失去電動(dòng)力后轉(zhuǎn)速下降，但不會(huì)立刻停止，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的反電勢(shì)構(gòu)成的母線電壓的幅值和頻率會(huì)隨時(shí)間的增加而減小。此時(shí)立即將備用電源投入工作段母線，由于未經(jīng)過(guò)同期，母線殘壓與備用電源電壓之間的相角差已近180°，將會(huì)對(duì)電動(dòng)機(jī)造成過(guò)大的沖擊。若經(jīng)過(guò)延時(shí)待母線殘壓衰減到25%～40%額定電壓值后再投入備用電源，由于斷電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，母線電壓和電機(jī)的轉(zhuǎn)速均下降過(guò)大，備用電源合上后，電動(dòng)機(jī)的自啟動(dòng)電流很大，母線電壓將可能難以恢復(fù)，從而對(duì)熱電中心設(shè)備的穩(wěn)定性帶來(lái)嚴(yán)重的危害。

整個(gè)切換過(guò)程，由于切換時(shí)間較長(zhǎng)，將引起部分設(shè)備自動(dòng)切除，將給生產(chǎn)帶來(lái)波動(dòng)，如：空冷PC段所帶負(fù)荷絕大部分是變頻設(shè)備，空冷風(fēng)機(jī)將全部跳閘，機(jī)組真空無(wú)法維持，引起聯(lián)鎖反應(yīng)；機(jī)組PC段所帶給煤機(jī)半數(shù)停運(yùn)等，影響鍋爐負(fù)荷；其他PC段也將出現(xiàn)部分設(shè)備停運(yùn)或生產(chǎn)波動(dòng)。

2 快速快切裝置的投運(yùn)

為了優(yōu)化熱電中心低壓電氣系統(tǒng)供電的可靠性，熱電中心采用MPN-402BZT4和MPN-402BZT5型微機(jī)同期閉鎖式快速切換裝置。通過(guò)此裝置可以對(duì)一段廠用380 V母線的工作電源與備用電源進(jìn)行切換控制。實(shí)現(xiàn)備用電源與工作電源雙向切換功能，事故或不正常情況下，工作電源向備用電源單向切換的功能。通過(guò)快速切換和檢同期切換，大幅度縮短了低壓廠用電源失電時(shí)間，提高了切換成功率。同時(shí)也方便了設(shè)備檢修期間的就地切換工作，從而提高操作效率，避免誤操作。

空冷380V PC段母線和電除塵380V PC段母線均采用的是明備用接線方式，選取的是MPN-402BZT5型微機(jī)同期閉鎖式快速切換裝置。機(jī)組380V PC段母線、公用380V PC段母線、燃運(yùn)PC段母線和化學(xué)PC段母線均采用的是暗備用接線方式，選取的是MPN-402BZT4型微機(jī)同期閉鎖式快速切換裝置。

工作原理如下所述。

2.1 MPN-402BZT4型微機(jī)同期閉鎖式快速切換裝置

該裝置輸入量包括分段開關(guān)保護(hù)用A、C相電流，備投用Ⅰ母、Ⅱ母線電壓UAB、UBC、UCA及進(jìn)線Ⅰ的UAB，進(jìn)線Ⅱ的UAB'電壓，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為0～2 V的電壓信號(hào)，并送至AD，轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后送給DSP數(shù)字信號(hào)處理器，處理器將各通道數(shù)據(jù)讀入、運(yùn)算、處理，并與各參數(shù)整定值自動(dòng)比較，以判斷是否發(fā)生故障，若有故障，則控制相應(yīng)出口繼電器動(dòng)作。快切裝置的電氣一次和二次接線圖如圖1所示。

分段快速切換：1DL（或2DL）突跳開，立即起動(dòng)快速切換，在允許時(shí)間內(nèi)比較Ⅰ母線Uab與Ⅱ母Uab'電壓矢量差（壓差400 V相當(dāng)60°相位差），條件滿足，立即快速切換，合3DL，實(shí)現(xiàn)1DL、2DL互為暗備用。若快速切換失敗，自動(dòng)轉(zhuǎn)為殘壓切換。

分段殘壓切換：若Ⅰ段失壓，當(dāng)Ⅰ母殘壓下降到殘壓定值以下時(shí)，備投動(dòng)作，跳1DL，合3DL；若Ⅱ段失壓，當(dāng)Ⅱ母殘壓下降到殘壓定值以下時(shí)，備投動(dòng)作，跳2DL，合3DL。

“Ⅰ母暗備用”動(dòng)作過(guò)程：裝置充好電后：Ⅱ母無(wú)壓（2HJD合）、Ⅰ母有壓，跳2DL。確認(rèn)2DL跳開后，合3DL。若2DL拒跳，則不合3DL，裝置放電并告警“2DL拒跳”。

“Ⅱ母暗備用”動(dòng)作過(guò)程：裝置充好電后：Ⅰ母無(wú)壓（1HJD合）、Ⅱ母有壓，跳1DL。確認(rèn)1DL跳開后，合3DL。若1DL拒跳，則不合3DL，裝置放電并告警“1DL拒跳”。

同期閉鎖角度與同期兩電壓矢量差關(guān)系如表1所示。

設(shè)Ⅰ母電壓Uab=Ⅱ母電壓Uab'=400 V。

經(jīng)同期閉鎖手動(dòng)合1DL（2DL）跳3DL：在快切裝置投入，快切裝置無(wú)閉鎖信號(hào)，進(jìn)線Ⅰ（進(jìn)線Ⅱ）的電壓已經(jīng)恢復(fù)正常，1DL（2DL）為跳閘位置，3DL為合閘位置，進(jìn)線Ⅰ的Uab與進(jìn)線Ⅱ的U ab'電壓矢量差（相角差）小于設(shè)定值，當(dāng)“允許H1T3（H2T3）”開入接通時(shí)，裝置液晶立即顯示“合1DL（2DL）跳3DL就緒”，此時(shí)操作員把“H1T3（H2T3）”開入接通，快切裝置快速合上1DL（2DL），確認(rèn)1DL（2DL）合上后，延時(shí)跳開3DL，確認(rèn)3DL跳開后，發(fā)“備投手投成功”信號(hào)；當(dāng)操作員把“允許H1T3（H2T3）”開入斷開后，等待遠(yuǎn)方或就地按快切裝置的復(fù)歸按鈕，快切裝置才恢復(fù)1DL、2DL互為暗備用。

此裝置還具有充電保護(hù)（電流速斷）、過(guò)流Ⅰ段和過(guò)流Ⅱ段保護(hù)功能。

2.2 MPN-402BZT5型微機(jī)同期閉鎖式快速切換裝置

MPN-402BZT5型微機(jī)同期閉鎖式快速切換裝置的工作原理與MPN-402BZT4型微機(jī)同期閉鎖式快速切換裝置基本相同，不同之處在于MPN-402BZT5型有獨(dú)立備用電源，是通過(guò)控制備用電源斷路器的分、合實(shí)現(xiàn)快速切換的?？烨醒b置的電氣一次和二次接線圖如圖2。

工作電源投備用電源功能：母線失壓或低電壓，備用電源電壓正常，經(jīng)延時(shí)，跳工作開關(guān)，自動(dòng)合備用電源開關(guān)；或工作開關(guān)突然跳閘，母線殘壓小于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)合備用電源開關(guān)。

備用電源投工作電源功能：母線失壓或低電壓，工作電源電壓正常，經(jīng)延時(shí)，跳備用電源開關(guān)，自動(dòng)合工作電源開關(guān)；或備用電源開關(guān)突然跳閘，母線殘壓小于設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)合工作電源開關(guān)。

3 快切裝置在使用中的效果

快速切換過(guò)程，在0.5 s內(nèi)可以完成，保證了設(shè)備電源不中斷，可以有效避免自動(dòng)切除負(fù)荷和對(duì)設(shè)備的沖擊電流。尤其在切換空冷380V PC段母線電源時(shí)，空冷風(fēng)機(jī)變頻器未發(fā)生因切換電源而發(fā)生跳閘停運(yùn)現(xiàn)象。在大修期間，反復(fù)切換電源和保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)均正常，大幅度提高了工作效率，減少了人員工作量。在日常工作中，可以方便地查閱裝置各電源參數(shù)、事件記錄及故障記錄等。

4 結(jié)語(yǔ)

裝置具有正常情況下，備用電源與工作電源雙向切換功能；事故或不正常情況下，工作電源向備用電源單向切換的功能。采用該裝置能夠提高廠用電切換的成功率和切換速度，避免非同期切換對(duì)廠用設(shè)備的沖擊損壞，簡(jiǎn)化切換操作并減少誤操作，提高機(jī)組的安全運(yùn)行和自動(dòng)控制水平。

參考文獻(xiàn)

[1]吳杰.快切裝置代替?zhèn)渥酝堆b置提高供電系統(tǒng)可靠性[J].通用機(jī)械，2015（3）：68-71.

[2]韓愛蓮.電氣設(shè)備運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[3]杜宗軒.電氣設(shè)備運(yùn)行技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003.

[4]盧文科，吳佩雄.發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備運(yùn)行[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[5]劉峰.發(fā)電廠用電可靠的快切裝置[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2014（8）：82.