陳靈

摘 要：本文在對(duì)ATS的主要類型與特點(diǎn)分析基礎(chǔ)上，對(duì)其在變電站建設(shè)中的應(yīng)用及其進(jìn)行變電站運(yùn)行自動(dòng)投切控制的有關(guān)問題進(jìn)行研究，以為有關(guān)實(shí)踐及研究提供參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)；變電站；應(yīng)用；投切問題

在我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)與電力事業(yè)快速發(fā)展的影響下，當(dāng)前電力工程建設(shè)中變電站電壓等級(jí)越來越高，對(duì)變電站運(yùn)行的自動(dòng)化與智能化要求也越來越高，在這種情況下，隨著特高壓智能變電站的建設(shè)，在滿足人們不斷增長的電力需求與推動(dòng)電力事業(yè)進(jìn)一步發(fā)展方面，都起到了非常積極的作用和意義。其中，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)作為電力系統(tǒng)的重要電器控制元件，主要在電力工程緊急供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中進(jìn)行應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)負(fù)載電路從一個(gè)電源向另一個(gè)備用電源自動(dòng)切換，從而對(duì)電力系統(tǒng)正常工作與運(yùn)行進(jìn)行支持，在智能變電站建設(shè)中具有非常重要的作用。

1 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的主要類型與特點(diǎn)分析

1）自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)分析。自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)作為電力系統(tǒng)的重要元器件，其在電力系統(tǒng)電路運(yùn)行的電源切換控制中運(yùn)用，可以作為一個(gè)獨(dú)立的整體結(jié)構(gòu)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)運(yùn)用，也可以通過組合設(shè)計(jì)方式進(jìn)行應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。其中，作為獨(dú)立的整體結(jié)構(gòu)裝置形式進(jìn)行電路運(yùn)行的電源切換支持中，它是由動(dòng)、靜觸頭以及機(jī)電聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、電磁操作機(jī)構(gòu)等組成，其中設(shè)置有獨(dú)立的控制器，能夠在自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)工作運(yùn)行中根據(jù)其控制器參數(shù)設(shè)置及檢測(cè)情況進(jìn)行相應(yīng)的工況顯示與報(bào)警提示，以對(duì)電路運(yùn)行中電源切換與控制功能進(jìn)行支持。其次，通過組合設(shè)計(jì)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，主要由斷路器以及電動(dòng)/磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)、機(jī)電聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)等組成，需要通過一個(gè)相對(duì)獨(dú)立或者是一體裝設(shè)的控制器配備，以對(duì)電力系統(tǒng)中電路運(yùn)行的電源投切進(jìn)行支持。

此外，根據(jù)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的電氣性能不同，又可以分為PC級(jí)與CB級(jí)兩種類型的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)。其中，PC級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在電力系統(tǒng)中設(shè)計(jì)運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)短路問題下的電源自動(dòng)接通與承載，但在實(shí)現(xiàn)短路電流分?jǐn)嗌洗嬖诰窒扌?，并且其?shí)際應(yīng)用中未進(jìn)行過電流脫扣保護(hù)配備；而CB級(jí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，在電力系統(tǒng)中設(shè)計(jì)運(yùn)用具有承載、接通以及分?jǐn)喽搪冯娏鞴δ?，在電路運(yùn)行發(fā)生短路或者是過載問題時(shí)，能夠通過其電路閉鎖與自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能進(jìn)行短路或者是過載電流分?jǐn)?，但是不能進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，只有在電壓異常等情況下，才能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)換，為電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行提供支持。

2）自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的工作原理。結(jié)合上述對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的主要類型與功能特點(diǎn)分析，可以看出自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)一般由開關(guān)主體、控制器以及操作機(jī)構(gòu)三個(gè)結(jié)構(gòu)部分組成，其工作運(yùn)行中是通過控制器進(jìn)行兩路電源狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而在工作電源的回路出現(xiàn)電壓不穩(wěn)或者是異常、斷相情況下，由控制器進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作指令發(fā)出，然后通過操作機(jī)構(gòu)控制開關(guān)本體的操作手柄實(shí)現(xiàn)向備用電源的自動(dòng)投切，以對(duì)負(fù)荷端進(jìn)行正常供電支持，確保整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定工作與正常運(yùn)行。如下圖1所示，即為自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

圖1 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)的結(jié)構(gòu)原理示意圖

2 自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在變電站中的應(yīng)用與投切問題

1）變電站站用電系統(tǒng)的特點(diǎn)分析。根據(jù)上述對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)及其結(jié)構(gòu)原理的分析，以220KV變電站工程為例，由于220KV變電站規(guī)劃建設(shè)中，一般會(huì)從主變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行兩臺(tái)容量相容并且能夠互為備用的變壓器設(shè)備連接設(shè)置，這兩臺(tái)變壓器在變電站工作運(yùn)行中為分列運(yùn)行狀態(tài)，其中，對(duì)每臺(tái)變壓器的設(shè)置選擇是按照整個(gè)變電站的計(jì)算負(fù)荷進(jìn)行合理設(shè)置的，變電站運(yùn)行中，只有一臺(tái)主變壓器工作情況下，另一臺(tái)變壓器的電源是從外部連接設(shè)計(jì)的。此外，在變電站運(yùn)行中，變電站內(nèi)部電源連接支持的變壓器設(shè)備，其電源的低壓側(cè)一般采用三相四線電路設(shè)計(jì)，電源電路的中性點(diǎn)為直接接地設(shè)計(jì)，額定電壓一般設(shè)置為220KV，母線設(shè)計(jì)按照工作變壓器劃分的單母線形式，對(duì)相鄰兩段的工作母線之間進(jìn)行分段設(shè)置或者是采用聯(lián)絡(luò)斷路器進(jìn)行連接控制，以在整個(gè)變電站運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)同時(shí)供電與分列運(yùn)行，確保變電站運(yùn)行中其中一臺(tái)變壓器退出時(shí)，另一臺(tái)變壓器能夠自動(dòng)切換到失去電源支持的供電電路工作母線段對(duì)變電站運(yùn)行進(jìn)行繼續(xù)供電支持，以確保變電站工作運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，變電站系統(tǒng)運(yùn)行中其內(nèi)部供電電源負(fù)荷由變電站所在的配電系統(tǒng)進(jìn)行直接供電支持，對(duì)重要負(fù)荷電路應(yīng)通過在兩段母線的雙回路上分別連接設(shè)計(jì)，以滿足其系統(tǒng)運(yùn)行的供電需求。同時(shí)，對(duì)強(qiáng)油風(fēng)冷主變壓器的冷卻裝置以及帶電濾油裝置、有載調(diào)壓裝置等重要裝置電路連接設(shè)計(jì)，需要按照相應(yīng)的電路設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互為備用的雙回路電源進(jìn)線設(shè)計(jì)，并且確保其在冷卻裝置控制箱內(nèi)進(jìn)行自動(dòng)切換，以對(duì)變電站工作運(yùn)行進(jìn)行支持。

2）自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在變電站中的應(yīng)用及有關(guān)問題分析。根據(jù)上述對(duì)變電站站用電系統(tǒng)特點(diǎn)分析，以某變電站系統(tǒng)為例，該變電站站用電系統(tǒng)是由高電壓降低為三相四線380V電壓等級(jí)，該變電站的占用變壓器共設(shè)計(jì)有兩臺(tái)，正常工況下為分開運(yùn)行狀態(tài)，為確保變電站運(yùn)行中電路負(fù)載符合其運(yùn)行要求，通過將兩臺(tái)站用變壓器低壓側(cè)交流接觸器設(shè)置為互為備用裝置，以確保變電站站用變壓器中的一臺(tái)出現(xiàn)失壓或者是故障問題時(shí)，另一臺(tái)站用變壓器能夠作為備用變壓器滿足負(fù)荷自動(dòng)轉(zhuǎn)換需求，以對(duì)變電站運(yùn)行的可靠性進(jìn)行支持。需要注意的是，由于上述變電站系統(tǒng)設(shè)計(jì)在實(shí)際運(yùn)行中容易出現(xiàn)發(fā)生接觸器觸頭燒壞以及線圈噪聲等問題，對(duì)變電站站用變壓器正常轉(zhuǎn)換造成影響，因此，需要采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)變電站進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，以確保其在自動(dòng)轉(zhuǎn)換支持下的正常運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。

結(jié)合這一情況，該變電站改造設(shè)計(jì)中，以降低改造成本為原則，采用ASCO300系列四極150A自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在原有的舊轉(zhuǎn)換屏基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，轉(zhuǎn)換改造中通過加強(qiáng)電擊時(shí)間以及設(shè)備短路故障問題的安全控制，然后在變電站低壓開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行角鋼增加以進(jìn)行轉(zhuǎn)換開關(guān)固定，并根據(jù)控制器與轉(zhuǎn)換開關(guān)的情況進(jìn)行電纜長度合理設(shè)計(jì)，在開關(guān)柜門上進(jìn)行控制器固定，同時(shí)通過在開關(guān)柜門上開孔進(jìn)行控制面板安裝；在此基礎(chǔ)上，通過對(duì)原來的交流接觸器進(jìn)行拆除，將電源與負(fù)載接線連接在轉(zhuǎn)換開關(guān)對(duì)應(yīng)位置，確保轉(zhuǎn)換開關(guān)與控制器、控制面板的二次控制電纜連接到位，對(duì)控制器進(jìn)行接地設(shè)計(jì)，確定變電站的兩路電源相序與電壓一致后，進(jìn)行試驗(yàn)檢驗(yàn)符合要求后即完成對(duì)該變電站的改造建設(shè)，結(jié)果顯示，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在變電站電源自動(dòng)切換支持中作用效果十分顯著。

值得注意的是，自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在變電站中設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，由于變電站系統(tǒng)的兩臺(tái)變壓器工作運(yùn)行中，備用電源一般采用柴油發(fā)電機(jī)作為供電電源，與變電站所在的配電系統(tǒng)電源存在一定的區(qū)別，在作為變電站供電電源進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)中需要對(duì)其使用特性進(jìn)行改變，為避免其對(duì)變電站運(yùn)行中自動(dòng)轉(zhuǎn)換的影響，需要結(jié)合變電站實(shí)際情況，加強(qiáng)對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)與站內(nèi)電源、備用電源的配合設(shè)置，同時(shí)在進(jìn)行備用電源設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對(duì)其電源使用的頻率、時(shí)間長短等因素進(jìn)行綜合考慮后合理設(shè)計(jì)，以避免對(duì)變電站系統(tǒng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)及其作用產(chǎn)生影響。

3 結(jié)束語

總之，對(duì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在變電站中的應(yīng)用與投切問題進(jìn)行研究，有利于促進(jìn)其在變電站中設(shè)計(jì)應(yīng)用，從而對(duì)變電站的正常運(yùn)行提供可靠的支持，具有十分積極的作用和意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張志鵬，王維，郭朝云.智能變電站新型斷路器轉(zhuǎn)換開關(guān)及控制回路設(shè)計(jì)分析[J].河北電力技術(shù)，2015，34（02）：20-24.