双电源自动切换

双电源自动切换（精选九篇）

双电源自动切换 篇1

山西广播电视无线管理中心下设二十一个台(站),主要任务是传输和发射中央电视台和山西省广播电台的多套电视和广播节目任务,在维护工作中,必须坚持“高质量、不间断、既经济、又安全”的维护工作总方针,而在具体的维护工作中电源是关键,现在每个台(站)都是两路电源,在低压侧仍然采用手动操作的双向隔离开关进行倒闸操作,每次停电都得人工切换,稍有不慎就会造成停播,为了保证信号的安全播出,我认为电源须采用高可靠性的双电源切换开关,以确保两路供电电源不间断地正常供电。下面浅谈一下双电源自动切换开关的应用:

1 双电源自动切换开关概述

双电源自动切换开关是一种能在两路电源之间进行可靠切换双电源的装置,不会出现误操作而引起事故的智能化双电源自动切换开关,就是为了满足高可靠性要求。目前投入使用的专用智能化设备,具有自投自复、自投不自复和电网发电机三种切换功能,对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时检测,当任一相发生过压、欠压、缺相,能自动从异常电源切换到正常电源,这是一种性能完善、安全可靠、操作方便、智能化程度高、使用范围广泛的双电源控制系统的设备。

双电源自动切换开关的紧急供电系统,可实现当一路电源发生故障时,可以自动完成常用与备用电源间切换,而无需人工操作,以保证重要用户供电的可靠性。

2 双电源自动切换开关特点

双电源自动切换开关是由两台三极或四极的塑壳断路器及其附件(辅助、报警触头)、机械联锁传动机构、智能控制器等组成。分为整体式与分体式两种结构。整体式是控制器和执行机构同装在一个底座上;分体式是控制器装在柜体面板上,执行机构装在底座上,由用户安装在柜体内,控制器与执行机构用约2 m长的电缆连接。其特点是:

(1)两台断路器之间具有可靠的机构联锁装置和电气联锁保护,彻底杜绝了两台断路器同时合闸的可能性;

(2)智能化控制器采用以MOTOROLA单片机为控制核心,硬件简洁,功能强大,扩展方便,可靠性高;

(3)具有短路、过载保护功能,过压、欠压、缺相自动切换功能与智能报警功能;

(4)自动切换参数可在外部自由设定;

(5)具有操作电机智能保护功能;

(6)装置带有消防控制电路,当消防控制中心给一控制信号进入智能控制器,两台断路器都进入分闸状态;

(7)留有计算机联网接口,以备实现遥控、遥调、遥信、遥测等四遥功能。

3 双电源自动切换开关的工作模式

双电源自动切换开关有两种工作模式:自动工作模式和手动工作模式。

(1)自动工作模式:双电源自动切换开关在自动模式下控制功能可分为自投自复(R)、自投不自复(S)和电网一发电机(R)三种。前两种适用于电网-电网的供电系统,后一种适用于电网-发电机系统。

(2)手动工作模式:手动工作模式有常用电源、备用电源断电再扣三种工作方式。手动工作模式下系统将有自动切换功能。

常用电源方式:强制断开备用电源,接通常用电源。

备用电源方式:强制断开常用电源,接通备用电源。

断电再扣方式:即可将两路电源全部断开,也可使因故障脱扣的断路器再合闸。

4 智能控制器的模式

(1)自投自复式的智能控制器(R型)

智能控制器对常用与备用电源进行监测,并进行自动切换。当两路电源都正常时由常用电源供电。常用电源发生异常(任一相电压过压、欠压、缺相)时,经设定的延时t1后,系统断开常用电源。后再经设定的延时时间t2后备用电源自动合上。当常用电源恢复正常后,则自动延时切断备用电源,返回到常用电源供电。在常用电源正常供电情况下,当备用电源出现异常时,控制器面板上备用电源的发光二极管将根据故障类型对应的指示,并有报警触头将信号送出,进行提示。自投自复智能控制器的功能表如表1:

(2)自投不自复式的智能控制器(S型)

智能控制器对常用电源与备用电源进行监测,并进行自动切换。当常用电源出现异常时,自动延时切换到备用电源工作。当常用电源恢复正常时系统并不切换供电电源,直至备用电源异常,再自动切换至常用电源工作。自投不自复智能控制器的功能表如表2:

5 常用的双电源自动切换开关

目前已大量使用双电源自动切换开关,对防止误操作、提高供电可靠性起到了一定作用。常用的双电源自动切换开关有以下几类:

(1)RWQ4系列双电源自动切换开关

双电源自动切换开关由开关体和功换控制器两大部分组成。采用电磁驱动,切换控制器的工作电源,采用主、备用电源的交流220 V电源,无需另外的控制电源。

工作模式:自动工作模式和手动工作模式。

(a)自动工作模式:自投自复(R)和自投不自复(S)两种。如果是自投自复方式,无论备用电源的情况如何,开关自动切换到主电源。如果是自投不自复方式,则当主电源故障时,自动切换备用电源;在没有人为干预的条件下,即使主电源恢复正常,开关也不会自动切换到主电源,在自动工作模式中,切换动作的暂存器有延时为80 ms以内。控制器的延时0~30 s。

(b)手动工作模式:一旦启用手动工作模式,开关将无自动切换能力。用户必须通过控制器上的手动按钮完成电源切换。切换动作无人为延时。

(2)JXQ5系列自动转换开关

JXQ5系列自动转换开关由一个整体塑壳式隔离开关、一个执行机构及一个控制器组成。适用于两路电源供电系统中。根据预定条件,实现将一个负载或几个负载在两路电源之间自动转换;同时也适用于紧急供电系统,在转换电源期间中断向负载供电。

实践表明,在供配电系统中,特别在双电源用户中,使用双电源自动切换开关,是提高供电可靠性、确保系统安全的有效措施。

6 双电源自动切换开关正常使用的工作条件

(1)周围空气温度为-25℃~+40℃,且24小时的平均值不超过+35℃。

(2)大气条件:空气清洁、相对湿度+40℃时不超过50%。

(3)安装地点海拔高度一般不超过2 000米。

(4)安装在无剧烈震动和冲击,不足以使电器元件受到不应有的腐蚀场所。

(5)安装地点不受阳光直接辐射,无雨雪侵袭。

参考文献

[1]季慧玉.上海电器科学研究所.国家标准《低压开关设备和控制设备》第六部分:多功能电器第一篇:自动转换开关电器[S].北京:中国标准出版社,2007.

双电源自动切换 篇2

略

摘 要：随着我国社会经济的不断发展，能源的需求量也越来越高，有效保证能源的合理供应已经成为国民经济建设的重中之重。与此同时，煤矿能源的节能开采已经成为当前要解决的问题。当前，我国常用的煤矿大型固定设备要加强节能方面的管理，加强煤矿固定设备的有效利用。

关键词：煤矿；固定设备；节能

中图分类号：TD824 文献标识码：A

由于煤矿大型设备的种类繁多、操作难度大等因素，导致大型设备不仅仅能耗较高，而且容易造成设备故障而需要进行维修处理，因此做好大型固定设备的节能管理也是当前煤矿发展的利益所在，本文旨在分析煤矿大型固定设备使用注意要点，并针对节能管理提出几点优化措施。煤矿大型固定设备的内容

煤矿大型固定设备包括――主提升的绞车、皮带机；供电的主变压器、供配电开关、电缆；中央水泵房及采区水泵房的水泵，采掘工作面的采掘设备及地面筛分破碎、洗选设备和运输设备总称为大型固定设备等。集团公司设有提升机的电控系统，交流系统为：TKD 和 KKX 系统，在实际调速过程中选择转子串电阻调速方式时，因为其大部分转差能力，均用于转子电阻上，所以效率低，而且调速性能差。保证提升机，负力提升后将电能输送至电网，电控系统的控制可使用控制器，确保提升机运行中的实时监控和有效措施。主排水泵中，储备电动机包括 Y、YB和JS 3种系列，JS系列的电动机属于高耗能设备，工作效率低。采用变频调速技术进行改造，对其用电量进行测试。定额资金制约高效的设备的利用，低效率的水泵利用，其自身消耗量大，运行效率低，都不足以符合水泵排水的要求。电缆在国有企业是今年集中采购的，设备资产体现在企业单位中的大型固定设备资产里。采掘设备也归属于矿井的固定资产。集中采购这些设备，也体现在企业固有设备资产中。煤矿大型固定设备存在的问题

交流异步电动机的结构简单、价格定位不高，而且维修面广，使用性上较为普遍，起作用于矿井提升机。随着我国社会经济的不断发展，能源的需求量也越来越高，有效保证能源的合理供应已经成为国民经济建设的重中之重。保证提升机，负力提升后将电能输送至电网，电控系统的控制可使用控制器，确保提升机运行中的实时监控和有效措施。采用变频调速技术进行改造，对其用电量进行测试。定额资金制约高效的设备的利用，低效率的水泵利用，其自身消耗量大，运行效率低，都不足以符合水泵排水的要求。为提高矿主排水系统能够达到高效节能的效果，可利用 HGB和 PJ型多级离心泵进行改造，从而达到一定的节能效果。集团公司设有提升机的电控系统，交流系统为：TKD 和 KKX 系统，在实际调速过程中选择转子串电阻调速方式时，因为其大部分转差能力，均用于转子电阻上，所以效率低，而且调速性能差。主排水泵中，储备电动机包括 Y、YB和JS 3种系列，JS系列的电动机属于高耗能设备，工作效率低。与此同时，煤矿能源的节能开采已经成为当前要解决的问题。当前，我国常用的煤矿大型固定设备要加强节能的管理。大功率电力电子技术不断的提高，交流电动机变频技术也在逐步提高，变频调速启动性能强，其自身的高效率、高功率因数和节电功能，在矿井提升机电控技能上被广泛使用。设备节能管理的措施

为实现电动机无级调速，应保证绕线转子与电动机双馈调速系统间不同步运行。由于煤矿大型设备的种类繁多、操作难度大等因素，导致大型设备不仅仅能耗较高，而且容易造成设备故障而需要进行维修处理，因此做好大型固定设备的节能管理也是当前煤矿发展的利益所在，本文旨在分析煤矿大型固定设备使用注意要点，并针对节能管理提出几点优化措施：（1）可使用变频器。保证提升机负力提升后将电能输送至电网，电控系统的控制可使用控制器，确保提升机运行中的实时监控和有效措施。采用变频调速技术进行改造，对其用电量进行测试。定额资金制约高效的设备的利用，低效率的水泵利用，其自身消耗量大，运行效率低，都不足以符合水泵排水的要求。为提高矿主排水系统能够达到高效节能的效果，可利用 HGB和 PJ型多级离心泵进行改造，从而达到一定的节能效果。（2）采用节能的电动机。主排水泵电动机利用YB2型或Y2型节能电动机代替JS系列电动机，因为JS系列电动机的效率较低，不符合国家节能减排的标准。（3）采用有效的添加剂。博纳士纳米工业齿轮油添加剂，可以有效的降低摩擦损耗，其抗氧化能力也较高，可加长换油的周期。（4）大型固定设备的节能管理。提高煤矿产业的固定设备的技术的检测工作，保证高效率设备的使用，对低效率设备要进行相应的技术改造或分析，加强用电考核力度，控制用电量，降低电量成本，和用电投入的资金。（5）提高风道的清理工作。加强风路与风门的管理，空压机过滤器定期进行清洗，保证风阻的减少，保证漏风损失。运输与提升时，要将车灌满，加强提升机的管理制度，杜绝空罐运输的情况，降低消耗。节能工作目标

（1）完成矿业下达的节能标准煤数。根据每年国家下达的指标，完成节能煤矿用量。（2）对比去年用水量的多少。和去年的用水量进行比较分析，对比两年中用水量的出处，和可节约部分，有效利用可利用节约的能源。（3）合理节约成本和电能的使用。将成本和能源尽可能降到最低，有效的运用，并节约成本。（4）节约管理落实到具体的负责人。加强工作人员的节约意识，将节约管理的事宜具体落实个人，以负责人的形式，让其定期进行相互的督查和指导，达成节约管理的时效性。（5）合理调整煤矿能源的使用和分配。均衡的分配能源和工作，使每个人都能得以有效的进行工作。（6）相关部门统计节能报表。相关部门定期要对各部门能源的利用进行统计、分析，找到问题和浪费资源的原因，做好问题措施，从而真正意义上做到节约能源。

结语

当前，我国常用的煤矿大型固定设备要加强节能的管理。加强煤矿管理人员和相关单位对节能管理的意识，树立正确的节能理念，加强设备的改造技术，提高设备效率，降低设备耗电量。按照相关用电的制度和要求，实施应用节能技术，降低煤矿产业运行成本，使大型固定设备节能管理上有新的实质性突破。与此同时，煤矿能源的节能开采已经成为当前要解决的问题。

参考文献

浅析双电源自动开关发展趋向 篇3

【关键词】ATSE双电源自动转换开关；机械联锁；电气隔离；延时设定

1.双电源自动转换开关ATSE的发展过程

ATSC即双电源自动转换开关，由一个（或几个）转换开关电器和其他必需的电器（转换控制器）组成，用于监测电源电路、并将一个或几个负载电路从一个电源转换至另一个电源的开关电器。作为消防负荷和其他重要负荷的末端互投装置，ATSE在工程中得到了广泛的应用，正确合理的选择ATSE可确保重要负荷的可靠供电，ATSE在重要负荷的供电系统中是不可缺少和重要的一个环节。

ATSE目前在我国经历了四个发展阶段，即两接触器型、两断路器型、励磁式专用转换开关和电动式专用转换开关。两接触器型转换开关为第一代，是我国最早生产的双电源转换开关，它是由两台接触器搭接而成的简易电源，这种装置因机械联锁不可靠、耗电大等缺点，因而在工程中越来越少采用。两断路器式转换开关为第二代，也就是我国国家标准和IEC标准中所提到的CB级ATSE，它是由两断路器改造而成，另配机械联锁装置，可具有短路或过电流保护功能，但是机械联锁不可靠。励磁式专用转化开关为第三代，它是由励磁式接触器外加控制器构成的一个整体装置，机械联锁可靠，转换由电磁线圈产生吸引力来驱动开关，速度快。电动式专用转换开关为第四代，是PC级ATSE，其主体为符合隔离开关，为机电一体式开关电器，转换由电机驱动，转换平稳且速度快，并且具有过0位功能。

2.双电源自动转换开关（ATSE）的发展趋向

ATSE的发展趋向主要包括两个方面，其一是开关主体，具备很高的抗冲击电流能力，并且可频繁转换；具有可靠的机械联锁，确保任何状态下两路电源不能并列运行；不允许带熔丝或脱跳装置，以防止双电源开关因过载而造成输出端无电现象；具备0位功能，并且隔离距离大，以便能够承受更高的冲击电压（8KV）以上；四级开关具备N级先合后分的功能，以防止ATSE在切换时，不同系统中 N线上电位漂移，使电流走向不一致或分流，造成剩余电流保护装置误动作。其二是控制器，采用微处理器智能化产品，检测模块应具有较高的检测精度和宽的参数设定范围，包括电压、频率、延时时间等；具备良好的电磁兼容性，应能承受住主回路的电压波动，浪涌保护，谐波干扰，电磁干扰等；转换时间快，且延时可调；可为用户提供各种信号及消防联动接口，通信接口。

从ATSE的发展过程和发展趋向可以看出，PC级ATSE在工程中的应用将成为主流。

值得一提的是，《固定式消防泵驱动器-控制器》（IEC标准修正草案）中指出，ATSE不应带短路和过电流保护功能。而CB级ATSE不能够满足这一点，一旦出现短路和过电流的情况，脱扣器脱扣，造成电源侧虽然有电， 而负载没电的情况，不能满足一、二级负荷对供电的要求。IEC标准修订的趋向也证明了PC级ATSE在工程中的推广是必然的。这也是我们为什么要单独对PC级ATSE进行阐述的理由。

3.PC级ATSE的选择

在谈及PC级ATSE如何选择之前，我们先分析一下ATSE转换程序。

（1）如果常用电源被检测到出现偏差时，则自动将负载从常用电源转接至备用电源。

（2）如果常用电源恢复正常时，则自动将负载返回转接到常用电源。

双电源自动转换开关用于常用电源和备用电源之间的转换，要求电源转换开关的操作机构不应使负载电路与常用电源或备用电源长期断开，电源转换开关应提供指示所连接（常用或备用）电源位置的辅助触头。那么我们在选用PC级ATSE时，除按照正常参数进行选择外（同其他同类低压配电设备，在此不做赘述），还要注意以下几个方面：

3.1电气隔离，0位及挂锁功能

从保证双电源系统长期稳定、安全、安全供电和远程管理考虑，ATSE的主体开关电气隔离特性非常重要，其输入和输出端承受两路电源电压。接触器、断路器和隔离开关其作用功能不同，在选择时要区分对待，隔离开关在断开位置应具有较大的开断距离，国标规定其线间及断开触头间必须承受8KV的额定冲击耐受电压。建议选用隔离开关做主体开关的ATSE。在非消防电源发生火灾及ATSE下端电器设备检修和维护，ATSE应具有0位，有的已经具有0位接口功能，可接至消防控制中心。并且在0位检修时，应具备挂锁功能，以保证检修人员及设备的安全。

3.2延时设定及级数的选择

在常用电源转换至备用电源时，为防止备用电源在市电瞬态波动或失压，ATSE应具有延时检测功能，民规要求不大于30秒，很多产品均设有转换延时，普遍设为1～8秒，笔者认为设为3秒比较合适，它不会影响用电设备或照明等的正常使用。当备用电源转换至常用电源时，普遍厂家均有1～300秒的延时，以确认常用电源恢复正常而且稳定供电，笔者认为2分钟比较合适。在延时时间内，ATSE一直在向负载供电，不会影响电器设备使用。在选择ATSE时，应选用四级开关，N线应当完全隔离，目的是防止ATSE切换时，不同系统中N线上电位漂移，使电流走向偏差，剩余电流保护装置误动作。

3.3关于机电一体智能式

机电一体智能式双电源自动转换开关如GLD沈阳斯沃电器有限公司生产具有自动化程度高，安全可靠性好等优点以成为发展趋势。开关由开关主体和驱动控制部分组成，开关选用集成控制技术，过零及独特的触头分合技术。下面对其性能作一分析：（1）驱动控制部分，由逻辑控制电路和齿轮电机组成。电路控制核心采用CPU控制，电源部分采用开关电源稳压系统，供电可靠，电路具有良好的电磁兼容性，齿轮电机具有很强的耐湿热性和耐高温性，安全保护功能良好。（2）机械联锁部分，多重的机械联锁，确保两路电源在任何情况下不能并列运行。（3）开关保护功能，开关具有三相缺相、过欠电压、电机保护、频率检测功能。（4）GLD控制板性能，采用继承开关式电源，电路具有过载，短路保护，分别提供5V、8V、12V，其中5V为CPU芯片供电，8V为比较检测电路供电，12V为供电及执行转换继电器、外部输入信号供电。采样比较电路采用四个电压比较器，以保证过、欠电压、缺相、短电的检测。程序控制芯片CPU采用PIC16C71单片机控制，具有上电清零，程序中断，双相输入输出等功能。

4.PC级ATSE在工程中的应用

ATSE在工程中实例很多，主要有桥接、三点式、四点式、五点式等接线方式，本文在此不做赘述。PC级ATSE主要应用于供电线路末端进行双电源切换，为三点式接线。

当然，多台ATSE可以配合使用，以增加供电系统可靠性。

【参考文献】

[1]国家标准.低压开关设备和控制设备.第6部分：多功能电器第1篇：自动转换开关电器.

[2]International Electrotechnical Commission：IEC60947-6-1：1998，IDT.

双电源自动切换 篇4

花山煤矿井田走向约10.4 km, 倾斜约3.0 km, 面积27.5 km2, 设计生产能力为180万t/a, 核定生产能力为120万t/a, 2006年生产原煤约115万t。矿井现有2个生产水平, 即+1 030 m水平、+900 m水平。+1 030 m水平为平硐开拓, 现有1个生产采区 (四采区) 和1个准备采区 (六采区) 。+900 m水平为暗斜井开拓, 现有1个生产采区 (一采区) 。矿井有可采煤层44层, 煤层倾角一般在23°~45°, 属倾斜煤层, 其中主采煤层17层, 地质储量为15 494.3万t。矿井现有2个机采和4个炮采工作面 (全部为长壁开采) , 12个掘进工作面。其中有高瓦斯采煤工作面5个, 高瓦斯掘进工作面3个。

矿井采用集中压入式分区通风, 主通风机运转角为25°, 电动机功率为800 kW, 矿井总进风量为12 073 m3/min, 瓦斯等级鉴定均属低瓦斯矿井。2005年矿井瓦斯等级鉴定:矿井绝对瓦斯涌出量为12.1 m3/min, 相对瓦斯涌出量为5.79 m3/t。在1978年5月4日和2002年4月24日, 先后发生2起瓦斯爆炸事故。4#, 23#, 24#煤层还发生过煤层垮塌现象。煤尘爆炸指数一般为20%~25%, 具有爆炸危险性。

2 问题的提出

近年来, 随着开采深度的增加, 瓦斯涌出量日益增大, 矿井的“一通三防”管理工作难度也越来越大。在低瓦斯矿井中, 由于瓦斯涌出发生变化, 未及时采取相应的治理措施, 也可能导致矿井发生瓦斯爆炸事故。2002年4月24日, 在花山煤矿4234采面发生了1起特大瓦斯爆炸事故, 给国家和人民生命财产造成了重大损失。

通过对多起瓦斯事故原因的分析, 大多数都是由于掘进工作面瓦斯积聚所致。据统计, 花山煤矿2001年高瓦斯掘进工作面无计划停电停风事故47起, 造成瓦斯积聚85起, 2002年1—4月停电停风事故17 起, 造成瓦斯超限39起。对于高瓦斯掘进工作面, 频繁的无计划停电停风, 不仅增加生产成本, 还频繁地造成瓦斯积聚, 埋下严重的安全隐患。能否在高瓦斯掘进工作面设置2台风机及2趟电源, 其中1台风机因故障停止运转后, 另一台风机立即自动启动, 保证掘进工作面不发生停风及瓦斯超限事故, 成为瓦斯管理的一个重要问题。

3 自动切换方式

通过设置双风机双电源及正确的联线, 分风舌的合理安设, 当主风机停止运转时, 备用风机在瞬间自动启动向掘进面供风, 无须人为操作, 达到瞬间自动切换的目的。

3.1 电源自动切换

如何有效地杜绝高瓦斯掘进工作面的无计划停电停风事故, 是瓦斯现场管理的重点工作。经多次试验, 将来自不同变压器的2趟电源分别接在2台风机开关上 (1台为主风机, 1台为备用风机) , 其闭锁开关、掘进工作面内的打眼线、耙装机等电气设备、瓦斯电闭锁等按要求接好, 将主风机开关的1对辅助常闭触头利用开关的控制线出线孔, 用4 mm×2.5 mm的橡套电缆引接到备用风机开关控制回路的1#和8#接线柱上, 将备用风机开关换向器置于风机正转档位上, 当主风机因故停电时, 主风机开关的交流接触器线圈失电断开触头, 其辅助常闭触头闭合, 连通备用风机开关控制回路的1#和8#线, 备用风机开关交流接触器线圈电流形成回路, 衔铁吸合, 备用风机获电运转供风, 从而实现主备用风机在瞬间自动切换[1]。同理, 当备用风机停电时, 主通风机以此方式实现自动切换, 其工作原理见图1。

ZJ—正转继电器;TA—停止按钮;QA—启动按钮;FJ—反转继电器; (2-5) 节点—短接连片;KL—控制变压器;Z1, Z2—正转继电器接点;F1, F2—反转继电器接点;1, 8, 9, 13—接线柱。

3.2 风筒自动切换

电源转换成功后, 要求风筒在转换过程中做到自动切换, 且要求漏风小。经过认真研究反复试验, 用风筒布缝制一长约1.5 m, 宽约0.75 m, 前面为长方形, 后方为半圆形的分风舌。此分风舌厚度用8~9层风筒布缝在一起, 半圆形的一边再缝制到风袖的三角处。

当主风机开启时, 分风舌在风力作用下关闭备用风机出风口, 使风流无法从备用风机出风口外泄, 而向掘进头供风;同理, 当由备用风机供风时, 分风舌在风力作用下关闭主风机出风口, 使风流不从主风机出风口外泄, 全部供向掘进头, 从而确保工作面供风不间断[2], 其工作原理见图2。

3.3 注意事项

1) 主风机电源应是专用电源, 并实行“三专两闭锁”[3], 备用风机电源必须热备用。

2) 当高压电源发生故障, 或主、备用2趟低压电源同时发生故障时, 必须由当班电工将备用风机开关换向器位置置于停止处, 由瓦斯检测员将风筒从掘进回风流与全风压风流混合口处断开, 避免复电时风机自动启动造成“一风吹”排放停风区瓦斯[3]。

4 推广应用及效果

4.1 产生的效果及经济效益

花山煤矿高瓦斯掘进工作面通过使用双风机双电源自动切换装置, 有效地解决了过去主风机因故停止供风后, 需人工启动备用风机、改接风筒, 停风时间较长, 极易造成瓦斯超限和积聚的问题。从2002年10月花山矿正式使用双风机双电源自动切换装置后, 至2003年12月, 15个月时间发生无计划停电停风造成瓦斯超限的事仅有2 起, 与此前相比, 平均每月减少8起。每发生一起瓦斯积聚超限进行的排放处理, 至少需要30个人工, 同时影响1个工作面的原煤生产, 有时甚至影响多个工作面的生产。如果按当时劳动力和煤炭市场价格计算:每排放一起瓦斯所需人工费为30人×50元/人=1500元;每起瓦斯排放影响原煤产量按1个工作面250 t计算, 影响产值为250 t×200元/t=50 000元, 两项共计51 500元, 1个月全矿减少51 500元×8起=41.2万元, 全年减少收入494.4万元。采用了双风机双电源自动切换装置以后, 相应地每年为企业创造价值近500万元, 同时增加了掘进进度, 减少了因瓦斯超限引起的一系列安全隐患。

4.2 集团公司内部推广应用效果

在花山煤矿高瓦斯掘进工作面双风机双电源自动切换应用成功后, 2005年集团公司对其他矿进行了推广使用。2005年, 全公司共发生无计划停电停风事故115次/1 503台次, 造成瓦斯超限和积聚100次;2006年, 局部通风机无计划停电停风52次/487台次, 造成瓦斯超限33次, 同比分别减少63次/1 016台次和67次。分别下降55%/68%和67%。全公司无计划停电停风次数、影响范围、停风时间及引起瓦斯超限次数大幅度减少, 为搞好瓦斯管理创造了条件。为此, 集团公司还规定以后的高瓦斯掘进工作面和长距离通风掘进工作面均必须使用双风机双电源自动切换装置。

该项技术的开发应用, 使矿井在不增加投入的前提下, 就能有效地降低无计划停电停风事故, 减少生产中断时间, 消除瓦斯超限埋下的安全隐患, 其经济效益和社会效益较为可观。

参考文献

[1]电工手册[M].上海:上海科学技术出版社, 1990.

[2]张国枢.通风安全学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000.

双电源自动切换 篇5

关键词：电力调度录音,UPS双电源,自动切换

0 引言

电力调度录音系统是电网事故调查的重要依据之一, 必须万无一失地保证系统永不间断运行, 电源的可靠性是保证录音系统正常运行的首要条件之一。

由于电力调度录音系统一般都是建设在通信机房, 而通信机房一般都只有-48 V高频通信直流电源, 因此, 录音系统的供电方式一般都是为其建设一套独立的3 kVA左右小容量UPS。铜仁供电局2007年曾因UPS内部故障发生过中断事件, 2008年初因冰灾发生UPS蓄电池放电时间不够、采用自备发电机供电, 如果单独建设两套UPS为其供电, 一是增加成本, 二是将增加相应的蓄电池组, 楼层的承重及机房面积不允许, 我们尝试了一种充分利用现有资源, 并能最大限度地保证录音系统供电的有效方案。

1 项目实施背景

2009年通信高频直流电源改造将原蓄电池更换为两组1 000 Ah大容量电池后, 我们设想将通信-48 V逆变为-220 V后作为录音系统供电, 将能保证录音系统有足够的供电保障。但录音系统装置本身是单电源供电, 还必须改进电源供电回路, 在两组UPS的输出部分, 通过自动切换装置STS实现自动切, 使两组电源互为热备用, 进一步提高录音系统的供电可靠性。

2 项目实施内涵

现有通信直流电源I的总负载为:-48 V、51 A, 在交流电源中断后1 000 Ah的蓄电池组I大约可以支撑15.68 h。通信直流电源II的总负载为:-48 V、46 A, 在交流电源中断后1 000 Ah的蓄电池组II大约可以支撑17.39 h, 按照《南方电网通信管理规定》第4.11条规定:“通信设备供电电源必须稳定可靠。当交流电源中断时, 由通信专用蓄电池单独供电的时间应满足如下要求:设在调度所、发电厂内的通信站应不小于6 h”, 接入录音系统后, 增加负载约500 W, 蓄电池仍能支撑13 h以上, 完全能够满足要求。

3 项目的实施或做法

大楼UPS系统设计支撑时间:2 h。

风险评估:由于大楼UPS电池配置是保证信息系统在交流电源中断时能支撑2 h, 因此, 不能满足录音系统不间断供电需求。

支撑时间:>13 h

风险评估:通过在通信直流系统输出端分别加装-48V/220V逆变器, 形成由两组通信蓄电池分别组成的两套UPS系统, 经过STS自动切换冗余装置接到录音系统, 当任何一路电源故障时自动切换到另一路供电。同时在录音屏柜上仍然保留原大楼UPS供电回路, 在STS设备检修时, 通过手动切换到原有供电方式, 较为全面地保证了录音系统供电可靠性。

4 结语

本方案采用了通信电源的两组1 000 Ah的大容量蓄电池, 后备时间更长, 该项目实施后, 形成双UPS自动切换对录音系统供电, 不仅使得录音系统后备时间长, 且供电的可靠性得到较大提升。

由于不再新建录音UPS及蓄电池组, 减少了重复投资, 降低了成本, 节损了机房空间和降低了楼层货载, 值得在电力调度录音系统建设和改造中借鉴采用。

参考文献

[1]辛耀中.新世纪电网调度自动化技术发展趋势[J].电网技术, 2001.

双电源自动切换 篇6

1 煤矿大型固定设备的内容

煤矿大型固定设备包括——主提升的绞车、皮带机;供电的主变压器、供配电开关、电缆;中央水泵房及采区水泵房的水泵, 采掘工作面的采掘设备及地面筛分破碎、洗选设备和运输设备总称为大型固定设备等。集团公司设有提升机的电控系统, 交流系统为:TKD和KKX系统, 在实际调速过程中选择转子串电阻调速方式时, 因为其大部分转差能力, 均用于转子电阻上, 所以效率低, 而且调速性能差。保证提升机, 负力提升后将电能输送至电网, 电控系统的控制可使用控制器, 确保提升机运行中的实时监控和有效措施。主排水泵中, 储备电动机包括Y、YB和JS 3种系列, JS系列的电动机属于高耗能设备, 工作效率低。采用变频调速技术进行改造, 对其用电量进行测试。定额资金制约高效的设备的利用, 低效率的水泵利用, 其自身消耗量大, 运行效率低, 都不足以符合水泵排水的要求。电缆在国有企业是今年集中采购的, 设备资产体现在企业单位中的大型固定设备资产里。采掘设备也归属于矿井的固定资产。集中采购这些设备, 也体现在企业固有设备资产中。

2 煤矿大型固定设备存在的问题

交流异步电动机的结构简单、价格定位不高, 而且维修面广, 使用性上较为普遍, 起作用于矿井提升机。随着我国社会经济的不断发展, 能源的需求量也越来越高, 有效保证能源的合理供应已经成为国民经济建设的重中之重。保证提升机, 负力提升后将电能输送至电网, 电控系统的控制可使用控制器, 确保提升机运行中的实时监控和有效措施。采用变频调速技术进行改造, 对其用电量进行测试。定额资金制约高效的设备的利用, 低效率的水泵利用, 其自身消耗量大, 运行效率低, 都不足以符合水泵排水的要求。为提高矿主排水系统能够达到高效节能的效果, 可利用HGB和PJ型多级离心泵进行改造, 从而达到一定的节能效果。集团公司设有提升机的电控系统, 交流系统为:TKD和KKX系统, 在实际调速过程中选择转子串电阻调速方式时, 因为其大部分转差能力, 均用于转子电阻上, 所以效率低, 而且调速性能差。主排水泵中, 储备电动机包括Y、YB和JS 3种系列, JS系列的电动机属于高耗能设备, 工作效率低。与此同时, 煤矿能源的节能开采已经成为当前要解决的问题。当前, 我国常用的煤矿大型固定设备要加强节能的管理。大功率电力电子技术不断的提高, 交流电动机变频技术也在逐步提高, 变频调速启动性能强, 其自身的高效率、高功率因数和节电功能, 在矿井提升机电控技能上被广泛使用。

3 设备节能管理的措施

为实现电动机无级调速, 应保证绕线转子与电动机双馈调速系统间不同步运行。由于煤矿大型设备的种类繁多、操作难度大等因素, 导致大型设备不仅仅能耗较高, 而且容易造成设备故障而需要进行维修处理, 因此做好大型固定设备的节能管理也是当前煤矿发展的利益所在, 本文旨在分析煤矿大型固定设备使用注意要点, 并针对节能管理提出几点优化措施: (1) 可使用变频器。保证提升机负力提升后将电能输送至电网, 电控系统的控制可使用控制器, 确保提升机运行中的实时监控和有效措施。采用变频调速技术进行改造, 对其用电量进行测试。定额资金制约高效的设备的利用, 低效率的水泵利用, 其自身消耗量大, 运行效率低, 都不足以符合水泵排水的要求。为提高矿主排水系统能够达到高效节能的效果, 可利用HGB和PJ型多级离心泵进行改造, 从而达到一定的节能效果。 (2) 采用节能的电动机。主排水泵电动机利用YB2型或Y2型节能电动机代替JS系列电动机, 因为JS系列电动机的效率较低, 不符合国家节能减排的标准。 (3) 采用有效的添加剂。博纳士纳米工业齿轮油添加剂, 可以有效的降低摩擦损耗, 其抗氧化能力也较高, 可加长换油的周期。 (4) 大型固定设备的节能管理。提高煤矿产业的固定设备的技术的检测工作, 保证高效率设备的使用, 对低效率设备要进行相应的技术改造或分析, 加强用电考核力度, 控制用电量, 降低电量成本, 和用电投入的资金。 (5) 提高风道的清理工作。加强风路与风门的管理, 空压机过滤器定期进行清洗, 保证风阻的减少, 保证漏风损失。运输与提升时, 要将车灌满, 加强提升机的管理制度, 杜绝空罐运输的情况, 降低消耗。

4 节能工作目标

(1) 完成矿业下达的节能标准煤数。根据每年国家下达的指标, 完成节能煤矿用量。 (2) 对比去年用水量的多少。和去年的用水量进行比较分析, 对比两年中用水量的出处, 和可节约部分, 有效利用可利用节约的能源。 (3) 合理节约成本和电能的使用。将成本和能源尽可能降到最低, 有效的运用, 并节约成本。 (4) 节约管理落实到具体的负责人。加强工作人员的节约意识, 将节约管理的事宜具体落实个人, 以负责人的形式, 让其定期进行相互的督查和指导, 达成节约管理的时效性。 (5) 合理调整煤矿能源的使用和分配。均衡的分配能源和工作, 使每个人都能得以有效的进行工作。 (6) 相关部门统计节能报表。相关部门定期要对各部门能源的利用进行统计、分析, 找到问题和浪费资源的原因, 做好问题措施, 从而真正意义上做到节约能源。

结语

当前, 我国常用的煤矿大型固定设备要加强节能的管理。加强煤矿管理人员和相关单位对节能管理的意识, 树立正确的节能理念, 加强设备的改造技术, 提高设备效率, 降低设备耗电量。按照相关用电的制度和要求, 实施应用节能技术, 降低煤矿产业运行成本, 使大型固定设备节能管理上有新的实质性突破。与此同时, 煤矿能源的节能开采已经成为当前要解决的问题。

摘要：随着我国社会经济的不断发展, 能源的需求量也越来越高, 有效保证能源的合理供应已经成为国民经济建设的重中之重。与此同时, 煤矿能源的节能开采已经成为当前要解决的问题。当前, 我国常用的煤矿大型固定设备要加强节能方面的管理, 加强煤矿固定设备的有效利用。

关键词：煤矿,固定设备,节能

参考文献

双电源自动切换 篇7

随着我国国民经济的快速增长, 工业自动化程度的提高和人民生活质量的不断改善, 无论是工业企业还是广大城乡居民对电力供应的可靠性要求也越来越高。要提高供电可靠性, 引入双电源 ( 常用电源和备用电源) 并通过自动转换开关装置实现常用电源故障时自动切换至另一路备用电源的方案, 在低压电网系统中最早得到了应用;而在电力系统主网中, 类似功能的“备自投”装置也很早在变电所高压系统中得到了广泛应用。

近年来, 随着社会的发展和技术的进步, 配电网实现自动化也已经成为电力系统发展的潮流和必然趋势。2011 年开始, 浙江省配电网规划设计中要求在A、B类区域推广使用“三双”接线模式, 即“双电源、双线路、双接入”的模式。其中, A类区域特征是城市或城市化区域, B类区域特征是城市郊区或负荷集中的高负荷密度其它区域;“双电源”指2 个上级变电站“, 双线路”指连接“双电源”的2 条电缆或架空线路, “双接入”指公用配电变压器 ( 简称配变) 通过自动投切的开关接入“双线路”。要推广“三双”接线模式的关键是如何实现“双接入”, 即两路高压电源的自动切换。下面对配电网12 k V (24 k V) 基本电压等级下实现“双接入”的关键设备——双电源自动切换开关设备 ( 也简称为“双向”负荷开关柜) 的研制方案作一全面分析和探讨。

1 双电源自动切换开关设备

1.1 基本结构组成及典型接线

双电源自动切换开关设备主要由“双向”投切负荷开关 ( 或断路器) 本体和双电源自动切换控制装置及其它测量、保护、控制元件组成。典型一次接线示意见图1。

1.2 基本要求及主要功能

双电源自动切换开关设备的作用是当工作电源异常时, 能自动且迅速地将用户切换到备用电源上去, 使用户不至于停电。它的基本要求: (1) 装置应能反映两路进线电源的状态; (2) 有可靠的闭锁功能 ( 电气及机械) , 确保不存在两路电源同时合闸的可能; (3) 工作电源断开后, 备用电源才能投入; (4) 具备“故障检测功能”, 当用电侧 ( 负荷侧) 发生短路故障时, 装置立即闭锁自动投切功能, 防止将故障点因投切到备用电源回路而扩大故障范围; (5) 当“有流无压”时, 控制装置不应动作; (6) 当备用电源无电压时, 控制装置不应动作。

另外, 自动切换控制装置还应具有运行方式自恢复功能, 即“自投自复”。该方式下, 装置投切到备用电源后, 如常用电源 ( 主供电源, 可以设置选择两路电源中的任意一路) 恢复正常, 则经一定的延时后, 负载将被重新切换至常用电源侧;若选择“自投不自复”方式, 则装置不再动作, 直至备用电源出现异常时, 装置才动作将负载切换至常用电源侧。

2 基本实现方案

2.1 “双向”投切开关的基本方案

可以利用两台独立的SF6负荷开关 ( 也可以是其他类型的小型化开关) 组成双电源切换开关。通过控制回路的电气闭锁, 保证两路电源不会同时合闸。为提高可靠性, 可以在两套操作机构间, 增加专用的机械联锁装置, 确保一台开关处于合闸状态时, 另一台开关处于分闸位置。

2.2 双电源自动切换控制装置的选择

控制装置所需的功能可利用常用的“备自投”保护测控装置实现, 目前该类型装置生产厂家很多, 稍加改造即可使用。需注意的问题是装置的工作电源由设备本身还是外部提供;两路进线电源的电压信号采集如何实现。如设计本身要求采集两路进线电源二次侧交流电压, 则采用在电源进线侧加装全绝缘电压互感器, 通过全密封专用电缆头附件连接到主回路即可, 整体系统方案见图2。此时控制装置的工作电源可以直接取自压变二次侧。

3 方案优化研究

3.1 “双向”投切开关的一体化方案

设计采用两台开关共用一套操作机构的全新结构。其中开关采用真空灭弧室, 并置于SF6气箱中, 动触头采用直动式梅花触头, 触头采用铜钨材料, 以保证良好的动热稳定性能。操作机构采用单弹簧双向压缩方式, 利用间隙齿轮组, 实现对负荷开关的程序化驱动, 且采用集接地开关操作机构为一体的设计, 使相互间的机械联锁动作更灵活、可靠。

3.2 进线电源电压信号采集的优化方案

前面基本方案中通过传统的电压互感器方式, 要采集两侧电源三相电压, 则至少需4 个双柱型电压互感器和6 支高压熔断器, 将占用较大的环网开关柜空间 ( 或每一侧单独专用一个单元空间) , 且安装施工及维护不方便。

通过研究合资品牌智能中压开关设备可以发现, 电容分压式传感器技术已被广泛使用。如ABB公司的NXBD型SF6户外柱上环网开关的电压信号就是通过电容分压式传感器采集, 再经信号放大器后送入智能控制器进行分析处理, 最后输出相应的控制信号实现双电源开关的自动投切。还有施耐德公司的SM6-NSM双电源进线开关柜, 电压信号采集方式和双电源开关自动切换控制原理也与此类似。

但通过电容分压式传感器采集的是小信号, 一般只有十多伏, 需经过专用的信号放大装置才能送入智能投切控制装置中进行处理;要想从市场上直接采购到以上配套的元器件也不可行。结合国内工厂生产能力和条件等情况, 这里介绍一种通过电阻分压式传感器直接采集电源电压信号的优化方案。前面介绍的一体化“双向”投切开关系统配套的二次电压信号采集部分设计采用的就是此种方式。系统接线方案见图3。因投切开关本体是置于SF6气箱中, 绝缘性能非常可靠, 故设计在开关主回路的进线侧每相并联了一只10 k V陶瓷分压电阻 ( 外部采用绝缘材料隔离) , 低压侧分压值为67 V, 通过密封附件从气箱中引出低电压信号, 就可以直接供智能切换控制装置使用。该电阻分压器成本低、体积小 (φ20×120 mm) 、容易加工, 而智能切换控制装置从微机保护装置专业生产厂家中采购也非常方便。因此该方案具有很强的实用性和推广价值。

3.3 整体应用方案的探讨

以上两种结构的双电源自动切换开关柜均已经过国家指定型式试验机构验证通过, 两种方案各有特点, 应针对不同的场合灵活应用。对于户外电力开关站 ( 配电站) , 如果无法就近从外部引入低压交流电源作为辅助电源, 则推荐可以采用上文的基本方案。虽然两路电源进线侧配置的二次电压采集用电压互感器需额外占用空间, 但同时能解决一些二次设备所需的工作电源及辅助电源问题。如果采用一体化配套方案, 则需通过加装线路压变来解决装置的工作电源等问题。对于要求增加双电源自动切换功能的改造项目, 考虑到新增设备和原有开关设备的配套性问题, 同样推荐采用基本方案。

双电源快速切换事件过程仿真分析 篇8

供电的连续可靠是各种用电设备安全运行的基本条件[1]。因此,对供电可靠性要求较高的场合多配有两路供电电源[2],两路电源间的成功切换是连续不间断供电的关键。国内石化工业供电系统的接线方式一般为分段结构。为了保证电源的可靠性,2段母线都有独立电源供电并装有备用电源自动投入装置(BZT)[3]。因为常用的BZT切换装置的延时性,且没有检测电源相位回路,这种切换的成功率低、冲击电流大,造成6 kV厂用电电源中断的事故频频发生。由于每次晃电、停电事故,每次事故都造成了石油石化企业严重的损失。因此,研究电动机容量大的双电源切换问题对石油石化供配电系统的安全稳定运行有重要意义。

对于具有电机负载的备用电源快速切换,如果切换时机掌握不当[3],很有可能造成保护动作,同时由于电动机成组自起动电流很大,母线电压将可能难以恢复,从而导致再起动困难,因此,石油石化系统变电所必须使用快速切换装置保证可靠供电。快速切换装置参数整定是非常重要的,而整定的参数可靠性无法得到验证,主要是由于在实际系统上做验证成本太高,而实际运行电力系统由于化工过程工艺要求又不允许经常做这样的试验。因此,利用电力系统计算软件,对实际系统发生的事故进行仿真分析,根据母线残压的变化,分析研究事故过程中快速切换装置的判据和机电保护动作,再与实际电力系统变电所事故现场录波数据对比,得出给定系统快速切换装置的仿真分析结论。为实际电力系统快速切换装置的参数整定和运行提供可靠的理论依据。论文通过对变电所两次事故的仿真分析,给出事故过程中快速切换装置判据分析结论。

1 双电源切换理论

1.1 快速切换过程中电动机残压分析

图1为某变电所具有双电源快速切换装置的电力系统[4],进线1和进线2为双电源,母线1带4台等效电机,等效负载为M1,母线2带5台电机,等效负载为M2,CB11和CB12为进线1断路器,CB21和CB22为进线2断路器,CB11和CB12具有光纤差动保护,CB21和CB22具有光纤差动保护,CB33为母联断路器,快速切换装置被连接在双电源系统中。当系统正常运行时,进线1和进线2工作,母联开关断开。当进线1侧发生故障或失压,进线1断路器分闸,母联开关合闸,实现母线1负荷的不间断供电。同理,当进线2侧发生故障或失压时,进线2断路器分闸,母联开关合闸,实现母线2负荷的不间断供电。

当母线失电时,由于电动机仍与母线侧相连,在母线失电后,由于电动机间电感能量的转移,其机端电压仍然存在,被称为残压。残压的衰减程度与母线的负载特性有关。由于残余电压的存在,如果进线开关断开后,母联很快合闸,很可能会出现很大合闸冲击电流。冲击电流的大小与合闸瞬间电压大小和相位决定。过大的冲击电流会给电机或电源造成故障或合闸失败。因此,必须对残压进行分析研究[5,6]。

电动机切换电路的等值回路如图2所示,由图2可以看出,电源电压和电动机残压二者之间的夹角θ不同,对应不同的ΔU值,如θ=180°,ΔU最大,如果此时合上电源,对电动机的冲击最严重。

各变量的物理意义如下: Us—电源电压;UD—母线上的电动机的残压;Xs—电源等值电抗;Xm—母线上电动机组和低压负载的等值电抗;△U —电源电压和残压之间的差拍电压。

根据母线上成组电动机的残压特性和电动机耐受电流的能力,在极坐标上可绘出残压曲线,如图3。电动机切换到电源时,电动机上的电压Um为:

令Um等于电动机起动时的允许电压,即为1.1倍电动机额定电压UDe,令

得:

如K=0.67,计算得ΔU(%)=1.64。图3中,以A为圆心,以1.64为半径绘出图A′—A〞,其右侧为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为“快速切换”,即在图中B点(0.3 s)以前进行切换,对电机是安全的。延时到C点后实现的切换称为“慢速切换”,即在图3中C点(约0.47 s)以后进行切换,对电机是安全的。等残压衰减到20%～40%时实现的切换,即通常称之为“残余电压的切换”。延时切换和低电压检定切换统称为“慢速切换”。

式(5)中的K值,与机组负荷有关,负荷轻时运行电机数量少,运行电动机数量减少后,Xm增加,K值也增加,ΔU则减少,在图3中小的ΔU(%)画出的圆弧就向A′—A〞曲线右侧移动,如图中的B′—B〞曲线。

1.2 切换判据

由以上分析可知,为减小冲击, 备用电源电压Us与母线残压UD夹角较小时,实现切换是一比较好的切换; 同样当母线残压UD旋转一周后与备用电源电压Us第1次同相时实现切换也是比较好的切换, 但时间较长; 另外也可以在母线残压衰减到系统允许的范围后或母线残压完全消失后进行切换。上述的4种切换对应4种切换方式: 快速切换、首次同相切换、残压切换和长延时切换。

(1) 快速切换判据

动作判据包括以下几个条件:① 相角差指故障母线电压和备用母线电压之间的相角差,构成同步判据的角差界值可根据超前或滞后母线电压分别进行调整,典型的值是±20°。② 母线电压和备用电源电压的频率差,就切换过程而言,频率差反映了用电设备及其动态负荷断电后的运行特性并指示是否允许进行切换,通常的界值是1 Hz。③ 当备用电源电压存在时装置方可执行切换,通常被整定为正常电压的80%;④ 母线电压低于设定电压值(U通常设定为正常电压的70%),则不允许进行切换。

(2) 首次同期切换判据

动作判据包括以下几个条件:① 备用电源电压和母线残压的相位差要第一次同相。② 母线残压频率的变化率要低于15 Hz整定值。③ 备用电源电压要存在,一般是正常电压的80%。

(3) 残压切换判据

动作判据包括以下几个条件:①当母线残压衰减到低于设定值时合上备用电源,一般设定值为40%的额定电压。② 备用电源电压要大于设定值,设定值为正常电压的80%。

(4) 长延时切换判据

动作判据包括以下几个条件:① 切换等待的时间要达到设定的时间。② 备用电源电压要存在,一般设定为大于额定电压80%。

2 故障仿真分析

2.1 进线电缆三相短路现场录波数据

进线电缆三相短路故障录波图如图4所示,横轴:时间/毫秒;纵轴:开关状态量,Cb1CmdOp--断路器1合闸命令、Cb1CmdCl--断路器1分闸命令、Cb1DefOp--断路器1合闸位置、Cb1DefCl--断路器1分闸位置、CbbCmdOp--母联断路器分闸命令、CbbCmdCl--母联断路器合闸命令、CbbDefOp--母联断路器分闸位置、CbbDefCl--母联断路器合闸位置、StartXfer--快切启动信号、Protection1--进线一段保护起动。(1) 在t=0 ms时刻,进线1发生三相短路故障,光纤纵差保护装置检测到短路故障。(2) 经过20 ms反应时间,在t=20 ms时,光纤纵差保护装置向进线1断路器CB1发出跳闸命令,同时向快速切换装置发出光差启动信号。快速切换装置启动。(3) 经过10 ms反应时间,在t=30 ms时快速切换装置向CB1发出跳闸命令(但此次命令失效,因光纤纵差保护装置已发过此命令),同时向母联断路器CBB发出合闸命令。CB1跳闸时间30 ms,CBB合闸时间40 ms。(4) 在t=50 ms时,CB1跳闸成功。(5) 在t=70 ms时,CBB合闸成功。

2.2 事故仿真分析

(1) 进线1段母线残压曲线

极坐标图5显示了馈线电源故障后母线残压的幅值、相角等信息,说明在母线失压后,由于负荷大多是感应电机,母线电压不会立刻为零,而需要一个较长时间的衰减过程。

(2) 进线1段电缆三相短路母线残压

按照进线电缆三相短路故障录波图4的时序进行仿真。当故障发生后,观察故障段母线动态数据,其电压幅值、频率和角度是不断变化的,极坐标图6为母线一段三相短路故障后残压特性图,图中分别显示了几个数据点,这些数据点对应关键角度和关键时间,为快速切换装置成功切换提供依据。在系统仿真过程中,仍考虑电网初始相角的基准值,电网的初始角度为0度,故障段母线正常运行初始相角-1.12度;0.500 s时,一段母线电源三相短路故障,电压幅值瞬间低于正常电压幅值的5%,相角瞬间-46.41度;0.521 s时,快速切换装置接收到故障信号并启动,同时变电所微机保护装置发出故障段电源断路器断开指令,此时母线电压幅值百分数为2.95%,相角-55.04度;0.551 s时,故障段断路器保护断开,故障段电源切除后,由于母线上电机负荷的残压效应,电压继续衰减。

(3) 切换过程母线残压变化曲线

切换过程母线残压变化曲线如极坐标图7所示,根据快速切换判据分析可知,三相短路故障发生时,不满足快速切换判据,系统无法实现快速切换。

根据快速切换装置工作原理,若快速切换条件不满足,快速切换装置立刻对首次同期切换判据和残压切换判据进行并列判断。当故障发生20 ms(0.521 s)后,快速切换装置开始检测切换判据,30 ms(0.551 s)后故障段电源断路器断开。由图6中数据可知,系统不满足首次同期切换的相位差第一次同相的判据条件,不执行首次同期切换。

而根据残压切换判据:① 母线残压衰减到低于设定值时合上备用电源,一般设定范围为20%～55%的额定电压,即Ubusbur≤(20%～55%);② 备用电源电压Ustand-by大于设定值,设定值为正常电压的80%,即Ustand-by≥80%UNormal。

综上所述,仿真研究表明,进线电缆发生三相短路故障启动快速切换的原因是快速而不是“慢速”残压切换判据。与系统实际发生的过程相一致。

(4) 电动机电流曲线

选择一段母线的两台电动机电流曲线如图8所示,故障切换过程中,故障母线上电机负荷的电流两次发生变化。故障后,电机电流迅速发生变化,当母联断路器闭合后,电机所在母线电压迅速恢复(如极坐标图7所示),电流瞬间上升,超过两倍的额定电流值。但未达到保护整定值,因而电机保护未动作。在双电源快速切换过程中,故障段电机负荷保证了不间断供电运行,达到了快速切换装置的应用目的。

(5) 快速切换时保护动作分析

母联开关和电动机保护的电流保护整定值及其母联开关合闸时的冲击电流见表1。由表1数据可以看出,当发生进线电缆三相短路故障时,母联开关合闸时的母联开关和电动机保护的冲击电流不大于电流保护整定值。因此,母联开关合闸成功。说明ETAP软件仿真与实际系统发生过程相一致。

3 结束语

双电源切换的快速性和可靠性对于现代化大型企业供电系统的运行,尤其是事故工况下的快速切换,是极其重要的。双电源切换成功可以缩短事故范围,减少负荷损失,消除企业不安全隐患。论文通过对某变电所实际系统发生的进线电缆三相短路故障的ETAP软件双电源快速切换仿真分析表明,在发生进线电缆三相短路故障快速切换过程中,母联开关合闸时母联开关保护和电动机保护的冲击电流不大于电流保护整定值,但快速切换装置的切换成功并不满足快速切换的四个条件判据,母联开关合闸成功的原因是满足因三相短路故障母线电压迅速降低,即残压衰减快,而不是传统认为的“慢速”残压切换条件判据。同时表明,ETAP软件能为快速切换装置的参数整定提供可靠的理论依据。

参考文献

[1]任果.基于PSCAD/EMTDC的厂用电源切换研究[D].天津:天津大学,2007:1-3.

[2]李铁山.利用快速切换装置替代母联备自投装置的技术改造[D].北京:中国石油大学(北京),2003:1-3.

[3]段刚,余贻鑫,等.厂用电切换机电动态过程研究[J].电网技术,1998,21(1):61-67.

[4]王楠.浅谈ABB快速切换装置的逻辑与动作原理[J].科技致富向导,2011,20(29):209,337.

[5]凌玲.双电源快速切换系统研究及仿真[D].北京:中国石油大学(北京),2010.05.

双电源自动切换 篇9

火力发电厂重要配电段负荷都是影响到机组或系统安全的用电负荷,为了确保这些重要负荷供电的可靠性,通常都配置了双路电源,当主电源故障时会自动切换至备用电源。为了实现两路电源之间的快速自动切换,双电源切换开关被广泛应用,但是由于开关在切换的过程中,存在固有的动作时间,配电段电源会有短时的失电过程,在此过程中,会造成负载控制回路中的交流接触器失电返回,没有失压重启功能的负载将会停运。

广东台山电厂6、7号1 000 MW机组辅助厂房低压厂用电400 V系统多个配电段使用了GE ZTS双电源切换开关。自投运以来,一方面提升了配电段供电的可靠性,另一方面由于在选型、 设计及使用等方面存在一定的缺陷,给运行方式和其它电气设备带来一定的困扰。

1双电源切换系统概述

GEZTS双电源切换开关用于为负载提供不间断的电源。在电源1电压或频率降低至预设置限度时,双电源切换开关会自动把负载从电源1切换至电源2。GE ZTS双电源切换开关主要由开关本体和控制系统( 包括MX150控制器及其相关回路) 两部分组成,整个切换系统[1]如图1。

电压、频率检测以及系统控制通过安装在控制箱门处的MX150控制器执行,该控制器的作用是对切换开关进行高精准度的控制[2,3]。

2双电源切换开关工作模式

2.1自动模式

通过对控制器的欠压、低频、恢复电压、恢复频率、切换延时等参数进行设置,由控制器自动完成在各种设定工况下的电源切换,无需人工干预。

2.2试验模式/测试模式

在两路电源均正常的情况下,通过人工操作控制器上的 “TEST”按钮完成电源切换,切换动作无人为延时。为防止误碰、 误操作,设有密码防护。

2.3手动模式

在两路电源均停电、负载母线段停电的情况下,通过操作手柄进行开关的机械切换。此方式仅限于开关检修时使用。

3双电源切换开关切换方式

分为自投自复型和自投不自复型[4,5,6]两种,在设计选型时只可以选择其中一种。

3.1自投自复型

对于自投自复型开关,两路工作电源有主电源和备用电源之分,控制器对主电源与备用电源进行监测,并进行自动切换。当两路电源都正常时由主电源供电,即图1中开关处于N位置。主电源发生异常( 任一相电压欠压、低频、缺相) 时,经设定的延时后,开关由N位置自动切换至E位置,即负载由备用电源供电。 当主电源恢复正常后,则自动延时由E位置切换至N位置,返回到主电源供电。该工作模式常用于备用电源为柴油发电机供电的系统。

3.2自投不自复型

对于自投不自复型开关,两路工作电源实际上没有主备之分,控制器对两路工作电源进行监测,并进行自动切换。当工作电源1出现异常时,自动延时切换到工作电源2工作。当工作电源1恢复正常时系统并不切换供电电源,直至工作电源2发生异常时,再自动切换至工作电源1工作。

4双电源切换开关应用情况

6、7号机组辅助厂房低压厂用电400 V系统GE ZTS双电源切换开关在设计选型时采用了自投自复的工作模式,根据配电段负荷容量计算选用了额定电流分别为400 A、600 A、800 A的开关。

在脱硫保安400 V配电段中带有增压风机油站油泵、吸收塔搅拌器等重要负荷,无论是主电源切换至备用电源还是备用电源切换至主电源的过程中,这些设备都会停运,虽然吸收塔搅拌器可以通过保护装置的失压重启功能实现自动重启,但还是会有一定时间的停运过程,此时会对系统造成一定的影响。而那些没有失压重启功能的负载则需要人工手动投入运行。这是由开关在切换过程中存在的固有动作时间和控制器的控制原理造成的。

以下以6号机组脱硫保安段双电源切换开关( 800 A) 为研究对象,进行带载切换试验及分析。

4.1主电源至备用电源的切换

其切换原理是当控制器检测到主电源电压低于额定电压 ( 380 V) 的75% 或频率低于额定频率( 50 Hz) 的75% ,同时备用电源电压和频率均正常( 高于额定电压、频率的95% ) 时,控制器经设定延时和分析判断后自动将负载供电由主电源切换至备用电源[7]。

为了防止在外部故障或配电段较大负荷电机启动时引起主电源母线电压的短时下降,从而造成双电源切换开关的切换,在主电源切换至备用电源的延时中设定了1 s。

从图2中可以看出,负载母线电压从下降至恢复正常总计1 801 ms,即主电源切换至备用电源的时间( ΔT) 为1 801 ms,期间三相母线电压最低均降至0 V,这势必造成母线上负载控制回路中的交流接触器失电返回,运行中的负载停运。

4.2备用电源至主电源的切换

其切换原理是当控制器检测到主电源恢复正常( 电压和频率均高于额定值的95% ) ,经过设定延时后自动回切至主电源供电[7]。

为了确保主电源可靠、稳定的恢复正常后再回切,避免出现开关的反复切换,设定回切延时为15 s,此延时的长短对回切时间和运行负载状态的影响是相同的。

从图3的波形中可以看出,电源切换时间( ΔT = 39. 58 ms) 约为40 ms,负载母线A相电压最低降至56 V,而交流接触器控制回路的控制电源均设计取自A相母线电压。对于回路中的220 V交流接触器,规程标准要求动作电压应在额定电压220 V的30% ~ 65% ( 66 V ~ 144 V) 之间,低于30% 额定电压( 66 V) 时应该可靠不动作。因此在此切换过程中负载的停运是正确的。

4.3试验结果分析

从各配电段的切换试验结果来看,主电源切换至备用电源的切换时间较长( 约为1. 8 s) ,三相母线电压基本下降至0 V,交流接触器回路中的接触器必定失电返回,负载停运。备用电源回切至主电源的切换时间较短( 约为40 ms ~ 60 ms) ,三相母线电压下降程度与配电段所带负荷有关,负荷较重时,母线电压下降幅度较小,可能不会造成负载停运; 当配电段负荷较轻时,母线电压下降幅度较大,就极有可能造成负载的停运。

5双电源切换开关应用中的问题

5.1设计选型存在的问题

5.1.1问题(一)

从图2和图3的波形来看,无论是哪种切换都会造成接触器回路负载的停运,对于自投自复型切换开关会由于主电源的异常和恢复正常造成负载的两次停运。而对于自投不自复型开关只会有一次切换,减少了负载的停运次数。

5.1.2问题(二)

6、7号机组辅助厂房多个公用系统MCC配电段使用的自投自复型GE ZTS双电源切换开关,设计都是从6号机和7号机脱硫400 V工作段各取一路工作电源。

由于设计原因和两台机组建设速度的不同,这些公用系统MCC配电段的主电源均取自6号机脱硫400 V工作段,这样就造成了正常运行时6号机脱硫400 V工作段的负荷较高,运行电流约为1 300 A,变压器温度较高,达到78度; 7号机脱硫400 V工作段的负荷较低,约为700 A,变压器温度较低,约为65度; 存在较为严重的负荷分配不均问题,并且也无法通过双电源切换开关对公用系统负荷进行合理分配。

5.1.3解决方案

为了克服上述两个缺点,将这些公用系统MCC配电段的ZTS双电源切换开关增加GE 23P - 2008自投不自复模块,并对控制器程序进行升级,将其改造为自投不自复型。这样两路电源之间没有主备之分,相互切换延时均设定为1 s,两路电源之间的相互自动切换时间均为1. 8 s左右,试验/测试模式切换则无设定延时。

技术改造后通过优化运行方式,6号机和7号机脱硫400 V工作段的运行电流均为1 000 A左右,两台变压器温度均约为70度,两配电段的负荷分配较为均衡且灵活,运行方式较为合理。

5.2操作不当引发的问题

7号机组脱硫保安段GEZTS自投自复型双电源切换开关曾发生两次在无故障情况下自动切换的现象,原因是由于在做电源切换试验时,试验人员没有完全掌控控制器的性能,通过操作控制器面板“TEST”按键,完成了主电源至备用电源的切换。在此操作过程中试验人员无意中开启了控制器的“自检程序周期”, 结合参数“时钟自检程序”设定为“每周”,造成了开关连续两周定时进行自动切换的故障现象。最终通过取消该“自检程序周期”才解决问题。

5.3检修不当引发的问题

6号机脱硫MCC段母线在停电检修结束后,需要使用1 000 V的兆欧表测量三相母线对地和相间绝缘电阻,此时双电源切换开关在主电源位置( 图1中N位置) ,且已拔掉控制器的二次线插头。当试验人员向AB相母线施加1 000 V直流电压的瞬间, 控制系统电源1检测回路( 如图4) 中的PS - 8896电桥( 额定电压24 VAC) 烧损。分析其原因: 控制系统回路中通过380 VAC/ 24 VAC的变压器为该电桥提供一次侧电源,虽然已将控制器隔离,但并未有效隔离PS - 8896电桥,当测量绝缘时变压器一次侧瞬间通过1 000 V的直流电,导致变压器二次侧电压远超过电桥额定电压,导致其损坏。

以此为鉴,特别要注意的是在测量母线绝缘之前,必须使用机械操作手柄把双电源切换开关打在中间位置( 图1中P位置) ,将控制系统与一次系统完全隔离,才可以确保控制系统的元器件不致受到伤害。

6结束语

对于没有使用柴油发电机作为第二路工作电源的系统,双电源切换开关宜使用自投不自复型,一方面避免母线电压波动造成开关的反复切换; 另一方面可以减少开关的切换次数,延长开关的使用寿命,减少一些负载停运的次数; 第三便于运行方式的调整。

根据整组试验反措要求,不允许用卡继电器触点、短接触点或类似的人为手段进行保护装置的整组试验[8]。同样,在做双电源切换开关的切换试验时,应分别模拟与故障情况相符的两路电源故障,而不应采用控制器面板按键切换的人为方式。

GEZTS双电源切换开关采用微机控制器控制,模拟量采样精度高、动作速度快,可以灵活设置以满足现场实际接线方式的要求,其中关键在于控制系统的正确使用,值得深入分析和研究。

摘要：双电源切换开关的使用增强了用电负荷的可靠性和灵活性,但是如果不能熟悉、掌控开关的性能,也可能造成开关的不正常工作,给用电负荷的安全运行带来威胁。根据双电源切换开关的应用经验,分析其性能特点,提出从设计选型到实际应用等各环节中的注意事项,确保其能够充分发挥应有的作用。