于文海

摘 要：近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷發(fā)展，社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的用電需求逐漸加大，同時(shí)對(duì)于供電的可靠性也提高了要求。本文簡(jiǎn)要闡述了10kV雙電源自動(dòng)切換裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理，對(duì)其在高速公路隧道供電系統(tǒng)中、變電站供電系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用做出分析，以此來為供電系統(tǒng)的良好運(yùn)行提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：10kV雙電源自動(dòng)切換裝置；工作原理；供電系統(tǒng)

引言：10kV雙電源自動(dòng)切換裝置是一種應(yīng)用最新技術(shù)開發(fā)而成的產(chǎn)品，適用于工作電壓為6KV-10KV，額定電流為630A-1250A的雙電源供電系統(tǒng)。一旦系統(tǒng)中有電源故障發(fā)生時(shí)，自動(dòng)切換裝置能夠使備用電源與發(fā)電機(jī)相互切換，保證供電的可靠性，目前此種裝置主要應(yīng)用于軍事、機(jī)場(chǎng)等不允許斷電的重要場(chǎng)所。

1.10kV雙電源自動(dòng)切換裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理分析

1.1裝置結(jié)構(gòu)分析

10KV雙電源自動(dòng)切換裝置主要由兩部分構(gòu)成，分別為本體與控制器，其中控制器的配置較為專業(yè)化，本體由斷路器、保護(hù)熔斷以及機(jī)械連鎖機(jī)構(gòu)組成。機(jī)械連鎖裝置一般情況下被安置在斷路器中間，裝置整體供電安全是通過保障斷路器斷路器合閘狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)電源裝置處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，機(jī)械連鎖裝置能夠通過機(jī)電雙重保護(hù)來維持?jǐn)嗦菲魈幱诓煌暮祥l狀態(tài)，以此來實(shí)現(xiàn)電源供電裝置的安全[1]。此外，10kV雙電源自動(dòng)切換裝置還具有數(shù)字化與智能化的特點(diǎn)，可以進(jìn)行自動(dòng)化檢測(cè)，將數(shù)字信息通過LED顯示出來。

1.2裝置工作原理分析

基于10kV雙電源自動(dòng)切換裝置的工作原理上來講，整個(gè)裝置的運(yùn)行是以單片機(jī)為核心，對(duì)兩路的低壓供電電源進(jìn)行科學(xué)性監(jiān)測(cè)，其中電源的類型包括常用電源電壓以及備用電源電壓，對(duì)兩種電壓的相位與頻率進(jìn)行檢測(cè)。如果在檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)電源出現(xiàn)故障，比如，過壓故障、欠壓故障以及缺相故障，裝置此時(shí)會(huì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，將開關(guān)切換至備用電源處[2]。此種自動(dòng)化控制方法能夠有效將故障時(shí)間縮短，確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。此種設(shè)計(jì)方法能夠確保供電的可靠性，但是在實(shí)際操作過程中，除了應(yīng)用應(yīng)用自動(dòng)化模式以外，還需添加人工手動(dòng)模式，一旦自動(dòng)化模式出現(xiàn)故障，以便于采用人工手動(dòng)模式實(shí)現(xiàn)電源切換，來增加系統(tǒng)運(yùn)行的安全系數(shù)。

2.10kV雙電源自動(dòng)切換裝在供電系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)應(yīng)用分析

2.1在高速公路隧道供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1.1方案設(shè)計(jì)分析

某高速隧道由水澗山隧道與石鼓隧道組成，由于二者之間間距較短，并且兩隧道中間為深谷，難以設(shè)置配電房，因此分別在石鼓隧道與水澗山處設(shè)置配電房，兩處配電房均已10kv進(jìn)線電源為為備用電源。本次設(shè)計(jì)方案為將兩處配電房中應(yīng)用的人工手動(dòng)聯(lián)鎖切換，改革為“電氣/機(jī)械聯(lián)鎖”裝置，以此來進(jìn)行高電壓運(yùn)行的自動(dòng)切換。其中的二次自動(dòng)控制需要利用PLC模式實(shí)現(xiàn)管控，PLC模塊開關(guān)與電動(dòng)機(jī)構(gòu)裝置需要采用EPS電源供電。對(duì)山澗配電房需要將手動(dòng)連接件與斷路器出線拆除，替換成新型固定式切換柜。石鼓配電房同樣需要拆除連接件與斷路器切線，需新增備用柜。將配電房中的鑰匙式機(jī)械聯(lián)鎖取消連接，將山澗配電房與石鼓配電房?jī)?nèi)的符號(hào)開關(guān)與路由器進(jìn)行科學(xué)連接。

2.1.2配電房高壓斷路器之間的機(jī)械聯(lián)鎖控制

配電房中高壓斷路器分合閘控制操作是由PVC控制模塊對(duì)機(jī)械聯(lián)鎖裝置進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)的。PLC控制邏輯的設(shè)置以主回路為主，使電路系統(tǒng)恢復(fù)供電以后，保障路由器能夠恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)山澗配電房與石鼓配電房處于正常供電狀態(tài)時(shí)，配電房采用的供電線路為市電10kv，另外一個(gè)配電房?jī)?nèi)備用電源將不參與使用。當(dāng)10kv配電房路由其斷開時(shí)，這主電源線路斷開，備用電源線路處于閉合狀態(tài)，開啟供電模式。若兩路電源均處于斷開狀態(tài)停止工作，則由配電房高壓斷路器維持正常供電狀態(tài)[3]。當(dāng)水澗山配電房處于正常工作狀態(tài)時(shí)，石鼓電源的斷路器處于斷開狀態(tài)。當(dāng)水澗山配電房處于停電狀態(tài)時(shí)，市電進(jìn)線將斷開，經(jīng)過延時(shí)時(shí)間檢測(cè)后，主電源斷路器將處于斷開狀態(tài)，備用電源斷路器實(shí)現(xiàn)閉合。此時(shí)的實(shí)用電源由石鼓配電房引入。當(dāng)水澗山配電房恢復(fù)正常工作狀態(tài)時(shí)，經(jīng)過5秒延時(shí)間后，市電線斷路器將處于閉合狀態(tài)，備用電源線路閉合，其它線路斷開。當(dāng)水澗山配電房市電出現(xiàn)停電情況時(shí)，備用電源將停電，水澗山配電房斷路器將處于閉合狀態(tài)，恢復(fù)正常供電運(yùn)行狀態(tài)。

石鼓配電房?jī)?nèi)各個(gè)高壓斷路器也是通過PLC控制模塊進(jìn)行管控，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)分合閘閉合狀態(tài)的控制。PLC的設(shè)置需要以主回路為核心，以此來保障電路器的正常運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)石鼓配電房處于正常工作狀態(tài)時(shí)，此時(shí)的供電來源為市電，水澗山配電房電源將不投入使用。當(dāng)石鼓配電房處于停電狀態(tài)時(shí)，市電進(jìn)線電源將斷開，經(jīng)過延時(shí)確認(rèn)后，備用電路器工作，主電源將斷開。經(jīng)過延時(shí)確認(rèn)后，斷路閉合，備用電源將投入使用。

2.2應(yīng)用于變電站供電系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.2.1雙電源自動(dòng)切換裝置接線分析

某變電站供電系統(tǒng)采用了10kV雙電源自動(dòng)切換裝置，電路來源如圖1所示。此中雙電源自動(dòng)切換裝置，主要是利用無源干觸點(diǎn)方式進(jìn)行電機(jī)控制，進(jìn)而使開關(guān)處于正常工作狀態(tài)。一般情況下，供電站變壓器主要應(yīng)用為380v母線，當(dāng)自動(dòng)切換裝置檢測(cè)變壓器工作值低于電壓整定值時(shí)，備用站變壓器將發(fā)揮維持電壓正常的作用。當(dāng)閉鎖信號(hào)未被輸入系統(tǒng)時(shí)，自動(dòng)切換裝置將指控備用電站將變壓器進(jìn)入正常運(yùn)行。當(dāng)變壓站用工作變壓器變低進(jìn)線電壓恢復(fù)正常，且無閉鎖信號(hào)輸入時(shí)，自動(dòng)切換裝置將進(jìn)行調(diào)控作業(yè)。此種供電裝置的優(yōu)點(diǎn)為對(duì)信息采集量較少，僅通過閉鎖信號(hào)與過流保護(hù)閉鎖信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)調(diào)控。雙電源自動(dòng)切換裝置邏輯較為簡(jiǎn)單，只需對(duì)進(jìn)線電源電壓以及零序過流保護(hù)動(dòng)作實(shí)施信息、數(shù)據(jù)的采集，隨后通過對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來做出對(duì)應(yīng)的切換選擇。

2.2.2雙電源自動(dòng)切換裝置調(diào)試分析

變電站供電系統(tǒng)中專用以及備用電源自動(dòng)切換裝置的使用，需要滿足以下幾類要求。第一，當(dāng)主供電源不進(jìn)行電壓提供時(shí)，并且備用電壓顯示正常工作狀態(tài)，沒有出現(xiàn)閉鎖信號(hào)，此時(shí)應(yīng)該投入備用使用電源，在主供電源恢復(fù)正常運(yùn)作狀態(tài)時(shí)，無閉鎖信號(hào)出現(xiàn)，這時(shí)需要應(yīng)用主供電源。第二，當(dāng)變電站出現(xiàn)變低壓側(cè)零序過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉自動(dòng)投入裝置。第三，當(dāng)有380V低壓當(dāng)380V低壓配電屏進(jìn)線斷路器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)，也應(yīng)閉鎖自動(dòng)投入裝置。在進(jìn)行接線的調(diào)試工作時(shí)，應(yīng)將母線均接入外部電源進(jìn)行檢測(cè)，接入的電源為380V，同時(shí)作為供電系統(tǒng)的電源。在調(diào)試工作開始前，需要對(duì)外部接線的連接仔細(xì)檢查，確保與方案設(shè)計(jì)要求一致，并且外部接線不產(chǎn)生松動(dòng)。對(duì)于雙電源自動(dòng)切換裝置的相關(guān)參數(shù)，需要按照實(shí)際使用需求進(jìn)行調(diào)試，以及進(jìn)行電阻絕緣測(cè)試。隨后實(shí)施二次電阻絕緣回路測(cè)試與二次回路耐壓測(cè)試。

此外，在管理方面需要進(jìn)行嚴(yán)格的驗(yàn)收，強(qiáng)化二次回路接線的檢查，確認(rèn)設(shè)備是否正常運(yùn)行。運(yùn)行人員在今后的操作中，對(duì)于二次切換操作，應(yīng)檢查裝置相應(yīng)的母線，PT燈明亮即表示二次回路已接通。設(shè)備出現(xiàn)一次電壓，隨后將會(huì)獲得二次電壓。需要將后臺(tái)機(jī)與相關(guān)保護(hù)裝置檢查完好后，才能進(jìn)行下一步操作，這樣可以防止一次通電后二次沒有電壓，電流突變的情況下，保障設(shè)備運(yùn)行動(dòng)作。

結(jié)論：綜上所述，10kv雙電源自動(dòng)切換裝置在供電控制中發(fā)揮著十分重要的作用，直接關(guān)系到供電系統(tǒng)使用的可靠性與安全性。基于裝置設(shè)計(jì)的角度來講，需綜合考慮軟件設(shè)計(jì)與硬件設(shè)計(jì)方面，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證，滿足供電系統(tǒng)根本需求，同時(shí)供電系統(tǒng)操作人員需要相關(guān)設(shè)計(jì)方案使用設(shè)備，保障供電系統(tǒng)良好運(yùn)行。

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