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[摘要] 本文介绍了工业企业电源快速切换装置的应用。电源快速切换装置可实现双供电电源间的快速切换,构建一个具有高可靠性的供电系统,实现生产过程的不间断运行。
[关键词] 电源快速切换装置 技术特点 设计应用
0 引言
随着工业企业中生产效率的逐步提高,对供电的可靠性提出更高的要求,构建高可靠性供电系统成为保证生产稳定运行的重要手段。在工业企业中,由于外部电网或内部供电网络故障或异常的原因,造成非正常停电、电压大幅波动或短时断电的情况屡屡发生。由于工业企业工艺流程的特殊性,供电的中断或异常往往会造成设备停运或空转、工艺流程中断或废品产生,有时甚至造成生产设备的报废等严重后果。
1 备自投装置动作时间长的原因
现有备自投装置主要采用电压继电器,母线电压下降至定值(一般为65%～70%)并延时一段时间后(通常设定为0.8～1.5s),跳开工作电源开关;再等待失电母线电压降至20～35%以下时,合上备用电源开关或母联开关。从失电到失压进而无压,备自投完成动作的过程持续时间长达1-2秒,甚至更长此时电动机已经被分批切除,由于母线已经无压,转速已经严重下降,即使是延迟时间较长的高压重要电动机没被切除而且此时恢复供电将造成较大的电动机自起动电流,对供电网络产生冲击。而对400V 系统而言,低电压将造成接触器脱扣,变频器停止工作,直接影响生产过程的连续性,并对产品质量造成不良影响。
2 工业企业电源快速切换装置的技术特点
工业企业电源快速切换装置采用失压起动,并考虑把有关的保护动作、失电作为起动条件以缩短起动时间;在合闸(合备用电源)条件上,采用母线电压、频率、相位实时跟踪技术,实现“快速切换”。装置的特点主要体现在如下几个方面:
2.1 安全性 在切换过程中,装置实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位,并提供了多种可靠的起动方式和切换实现方式,能够保证快速安全的投入备用电源,同时不会对电动机造成大的冲击。
2.2 灵活性 传统实现方式往往专门为现场某种接线方式或者运行方式设计,一旦运行方式改变,或者需要应用到新的接线方式,仅需更改部分定值即可满足多种现场工程实施需求。2.2快速性、准确性。装置硬件采用最新型硬件平台,采用高精度AD采样芯片,保证了数据的实时性以及切换的快速性。
2.3可靠性 在硬件和软件上均设计了专门的抗干扰措施,以及完善的自检、闭锁逻辑,其抗干扰性能有充分的保证。
3 设计运用
电力系统主接线,从电源切换的角度予以归纳,主要设计分为两种接线方式:一种为单母分段方式;另一种为单母方式。工业企业电源快速切换装置可灵活适用于这两种接线方式的电源切换。
3.1单母分段方式
单母分段方式的接线图可简化如图 1所示。图中进线1、2可以是线路、主变、线路-变压器组等对母线进行供电的变配电设备的一种。
系统正常运行时,母线1由进线1供电,母线2由进线2供电。即进线开关1DL、2DL闭合,母联开关3DL断开。当任意一路进线电源失去时,电源快速切换装置均能投入另一侧进线电源。
图 1单母分段方式接线示意图(正常运行)
3.2单母方式
图 2 单母运行方式接线示意图(进线1供电模式)
单母运行方式的接线示意图如图 2所示。正常运行时,母线由进线1或进线2供电。若由进线1供电,则1DL在合位,2DL在分位,进线2电源为进线1电源的备用。如因故障等原因造成进线1电源失去时,切换装置能迅速起动,将进线2电源投入。由进线2供电时情况类似。
4 切换方式
装置在起动后,会按照一定的顺序操作工作电源开关和备用电源开关。在快切原理中,名词“切换方式”用来描述不同开关操作顺序。工业企业电源快速切换提供的切换方式包括:并联、串联和同时方式。以下以单母分段运行方式为例,对各种切换方式简单说明,单母运行方式类同。
4.1 并联切换
并联切换只能以手动起动方式触发。如图 1所示,以从1DL并联切换到3DL为例。手动起动后,若并联条件满足(条件为:开关两侧的频差、相差、压差分别小于定值并联切换频差、并联切换相差、并联切换压差)装置先合上3DL开关,此时进线1、进线2两个电源短时并列,经整定延时(并联跳闸延时)后装置再跳开1DL。如在这段延时内,刚合上的3DL被跳开(如保护动作跳开3DL),则切换结束,装置不再跳开1DL,以免停电范围扩大。若1DL拒跳,则装置会去跳开3DL开关,以避免两个电源长时间并列。若手动起动后并联切换条件不满足,装置将立即闭锁并进入等待复归状态。并联切换方式适用于正常情况下同频系统的两个电源之间的切换,可用于进线检修时的人工倒闸或故障后手动恢复。
4.2 串联切换
如图 1所示,以从1DL切换到3DL为例。装置起动后,先跳开1DL开关,在确认1DL跳开后,再根据合闸条件发出合母联开关3DL命令。若1DL拒跳,则切换过程结束,装置不再合3DL。串联切换多用于事故情况下自动切换。串联切换可以有以下几种合闸方式(亦称实现方式):快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换。当快速切换条件不满足时可自动转入同期捕捉、残压、长延时等切换条件的判别。
4.3 同时切换
如图 1所示,以从1DL切换到3DL为例。装置起动后,先发出跳1DL开关命令,然后经一整定的同时切换合闸延时,再根据合闸条件发出合3DL的命令。若最终1DL拒跳,则装置会去跳开3DL开关,以避免两个电源长时间并列。同时切换与串联切换相比,不需要确认1DL已跳开再判断3DL合闸条件,只要经过一个延时,即去判断3DL合闸条件,目的是使得母线断电时间尽量缩短。同时切换可以有以下几种合闸方式(亦称实现方式):快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换。当快速切换条件不满足时可自动转入同期捕捉、残压、长延时等切换条件的判别。
5 结束语
现有备自投装置主要采用电压继电器作为检测元件,备自投完成动作的过程持续时间长,不能对不间断切换。本设计方案以单母分段及单母方式中采用工业企业电源快速切换装置,可实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位,并提供了多种可靠的起动方式和切换实现方式,能够保证快速安全的投入备用电源,同时不会对电动机造成大的冲击。
[关键词] 电源快速切换装置 技术特点 设计应用
0 引言
随着工业企业中生产效率的逐步提高,对供电的可靠性提出更高的要求,构建高可靠性供电系统成为保证生产稳定运行的重要手段。在工业企业中,由于外部电网或内部供电网络故障或异常的原因,造成非正常停电、电压大幅波动或短时断电的情况屡屡发生。由于工业企业工艺流程的特殊性,供电的中断或异常往往会造成设备停运或空转、工艺流程中断或废品产生,有时甚至造成生产设备的报废等严重后果。
1 备自投装置动作时间长的原因
现有备自投装置主要采用电压继电器,母线电压下降至定值(一般为65%～70%)并延时一段时间后(通常设定为0.8～1.5s),跳开工作电源开关;再等待失电母线电压降至20～35%以下时,合上备用电源开关或母联开关。从失电到失压进而无压,备自投完成动作的过程持续时间长达1-2秒,甚至更长此时电动机已经被分批切除,由于母线已经无压,转速已经严重下降,即使是延迟时间较长的高压重要电动机没被切除而且此时恢复供电将造成较大的电动机自起动电流,对供电网络产生冲击。而对400V 系统而言,低电压将造成接触器脱扣,变频器停止工作,直接影响生产过程的连续性,并对产品质量造成不良影响。
2 工业企业电源快速切换装置的技术特点
工业企业电源快速切换装置采用失压起动,并考虑把有关的保护动作、失电作为起动条件以缩短起动时间;在合闸(合备用电源)条件上,采用母线电压、频率、相位实时跟踪技术,实现“快速切换”。装置的特点主要体现在如下几个方面:
2.1 安全性 在切换过程中,装置实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位,并提供了多种可靠的起动方式和切换实现方式,能够保证快速安全的投入备用电源,同时不会对电动机造成大的冲击。
2.2 灵活性 传统实现方式往往专门为现场某种接线方式或者运行方式设计,一旦运行方式改变,或者需要应用到新的接线方式,仅需更改部分定值即可满足多种现场工程实施需求。2.2快速性、准确性。装置硬件采用最新型硬件平台,采用高精度AD采样芯片,保证了数据的实时性以及切换的快速性。
2.3可靠性 在硬件和软件上均设计了专门的抗干扰措施,以及完善的自检、闭锁逻辑,其抗干扰性能有充分的保证。
3 设计运用
电力系统主接线,从电源切换的角度予以归纳,主要设计分为两种接线方式:一种为单母分段方式;另一种为单母方式。工业企业电源快速切换装置可灵活适用于这两种接线方式的电源切换。
3.1单母分段方式
单母分段方式的接线图可简化如图 1所示。图中进线1、2可以是线路、主变、线路-变压器组等对母线进行供电的变配电设备的一种。
系统正常运行时,母线1由进线1供电,母线2由进线2供电。即进线开关1DL、2DL闭合,母联开关3DL断开。当任意一路进线电源失去时,电源快速切换装置均能投入另一侧进线电源。
图 1单母分段方式接线示意图(正常运行)
3.2单母方式
图 2 单母运行方式接线示意图(进线1供电模式)
单母运行方式的接线示意图如图 2所示。正常运行时,母线由进线1或进线2供电。若由进线1供电,则1DL在合位,2DL在分位,进线2电源为进线1电源的备用。如因故障等原因造成进线1电源失去时,切换装置能迅速起动,将进线2电源投入。由进线2供电时情况类似。
4 切换方式
装置在起动后,会按照一定的顺序操作工作电源开关和备用电源开关。在快切原理中,名词“切换方式”用来描述不同开关操作顺序。工业企业电源快速切换提供的切换方式包括:并联、串联和同时方式。以下以单母分段运行方式为例,对各种切换方式简单说明,单母运行方式类同。
4.1 并联切换
并联切换只能以手动起动方式触发。如图 1所示,以从1DL并联切换到3DL为例。手动起动后,若并联条件满足(条件为:开关两侧的频差、相差、压差分别小于定值并联切换频差、并联切换相差、并联切换压差)装置先合上3DL开关,此时进线1、进线2两个电源短时并列,经整定延时(并联跳闸延时)后装置再跳开1DL。如在这段延时内,刚合上的3DL被跳开(如保护动作跳开3DL),则切换结束,装置不再跳开1DL,以免停电范围扩大。若1DL拒跳,则装置会去跳开3DL开关,以避免两个电源长时间并列。若手动起动后并联切换条件不满足,装置将立即闭锁并进入等待复归状态。并联切换方式适用于正常情况下同频系统的两个电源之间的切换,可用于进线检修时的人工倒闸或故障后手动恢复。
4.2 串联切换
如图 1所示,以从1DL切换到3DL为例。装置起动后,先跳开1DL开关,在确认1DL跳开后,再根据合闸条件发出合母联开关3DL命令。若1DL拒跳,则切换过程结束,装置不再合3DL。串联切换多用于事故情况下自动切换。串联切换可以有以下几种合闸方式(亦称实现方式):快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换。当快速切换条件不满足时可自动转入同期捕捉、残压、长延时等切换条件的判别。
4.3 同时切换
如图 1所示,以从1DL切换到3DL为例。装置起动后,先发出跳1DL开关命令,然后经一整定的同时切换合闸延时,再根据合闸条件发出合3DL的命令。若最终1DL拒跳,则装置会去跳开3DL开关,以避免两个电源长时间并列。同时切换与串联切换相比,不需要确认1DL已跳开再判断3DL合闸条件,只要经过一个延时,即去判断3DL合闸条件,目的是使得母线断电时间尽量缩短。同时切换可以有以下几种合闸方式(亦称实现方式):快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换。当快速切换条件不满足时可自动转入同期捕捉、残压、长延时等切换条件的判别。
5 结束语
现有备自投装置主要采用电压继电器作为检测元件,备自投完成动作的过程持续时间长,不能对不间断切换。本设计方案以单母分段及单母方式中采用工业企业电源快速切换装置,可实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位,并提供了多种可靠的起动方式和切换实现方式,能够保证快速安全的投入备用电源,同时不会对电动机造成大的冲击。