無擾動快速切換裝置在石化企業(yè)裝置變電所的應(yīng)用

張行

摘要：石油化工企業(yè)作為特殊行業(yè)，其在裝置生產(chǎn)過程中的不穩(wěn)定因素種類多，尤其是在供配電方面，由于外部電網(wǎng)或者公司內(nèi)部供配電網(wǎng)絡(luò)非正常停電、電壓波動或短時間斷電等情況時有發(fā)生，最終造成裝置停車、設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。因此，石化企業(yè)對電力系統(tǒng)安全性和穩(wěn)定性要求非常高，在此情況下無擾動快速切換裝置的應(yīng)用逐漸普遍，其可在電力系統(tǒng)故障或異常等情況下，將備用電源在毫秒級內(nèi)無擾動快速切換，，防止生產(chǎn)裝置電氣設(shè)備停用，從而降低生產(chǎn)風(fēng)險，保證生產(chǎn)安全，能夠很好地應(yīng)對電網(wǎng)事故。基于此，本文結(jié)合陜西延長中煤榆林能源化工有限公司的實際應(yīng)用分析了快切裝置在石化企業(yè)裝置變電所的應(yīng)用、相關(guān)技術(shù)特點、切換方式和功能標(biāo)準(zhǔn)等，為無擾動快速切換裝置在石化企業(yè)裝置變電所的應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞：無擾動快速切換;石化企業(yè);MFC2000-6型微機;應(yīng)用

通常情況下，化工企業(yè)解決供電可靠性的主要辦法是一次系統(tǒng)采用雙回路或多回路供電，再在二次系統(tǒng)輔以電源切換裝置，以便于在發(fā)生故障或意外情況時實現(xiàn)兩路電源間的快速切換，以保證持續(xù)供電，保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性，其中關(guān)鍵支撐就是無擾動快速切換裝置的應(yīng)用。我公司在熱動力站裝置10kV變電所，采用江蘇金智科技有限公司的MFC2000-6微機廠用電快速切換裝置，將原進線備自投改為無擾動快速切換;在脫鹽水裝置0.4kV變電所，采用江蘇金智科技有限公司的MFC5101A工業(yè)企業(yè)電源快速切換裝置，將原母聯(lián)備自投改為無擾動快速切換。本文說明了備自投裝置存在的缺點以及電源快速切換裝置與備自投對比下的優(yōu)勢，對其技術(shù)特點和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進行全面分析。

1無擾動快速切換裝置的應(yīng)用必要性

備自投裝置在石化企業(yè)應(yīng)的用無法有效保證供電連續(xù)性，使用效果不甚理想。原因在于企業(yè)有大量電動機負(fù)荷，由于反饋電壓的存在，從失電、失壓到無壓、再到備自投動作，需要花1到2秒的時間才能完成整個過程，有時會更長。此種情況下，因失壓時間過長，將造成接觸器脫扣、變頻器停運，最終設(shè)備跳停，裝置停車，工藝流程中斷，影響了生產(chǎn)的連續(xù)性。究其原因主要有兩方面：一是備自投投裝置啟動太遲緩，二是備自投裝置啟動后將備用電源投入的時間較長。

相對來說，工業(yè)企業(yè)用電源快切裝置具有以下優(yōu)點：（1）安全性。通過多種切換方法和起動方式，在切換時，裝置可實時跟蹤開關(guān)兩側(cè)電源的電壓、頻率和相位。（2）靈活性。為適應(yīng)多種環(huán)境下的現(xiàn)場工程實施，只通過更改局部的參數(shù)即可實現(xiàn)相關(guān)需求。（3）準(zhǔn)確性。采用高精度AD采樣芯片，提高了切換速度，加強了數(shù)據(jù)實時性。（4）可靠性。在整體設(shè)計上采用抗干擾措施、數(shù)字信號處理器、存儲模塊、通訊模塊、顯示模塊和錄波分析模塊等，結(jié)合軟件和硬件的設(shè)計，充分保證了其應(yīng)用的可靠性和方便性。其構(gòu)造原理如圖1所示。

圖1 工業(yè)無擾動安全控制裝置制構(gòu)造原理圖

2 MFC2000-6技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)特性

2.1快速切換核心用電功能

在MFC2000-6應(yīng)用中，關(guān)鍵體現(xiàn)在其具有快速的切換能力。通過不斷更新和優(yōu)化，有效地提高了其性能和增加了變換模式，例如經(jīng)常用到的切換方式：手動切換方式、串聯(lián)切換方式、并聯(lián)切換和同時切換方式等;同時針對不同應(yīng)用情況，把各項功能做了進一步的劃分：從手動切換細(xì)化為自動切換方式、半自動切換方式、事故切換方式，和異常切換方式，這樣大大提高了系統(tǒng)的可操作性。

2.2 DSP技術(shù)

MFC2000-6型微機結(jié)合了數(shù)字信號處理技術(shù)（DSP技術(shù)），基于A/D切換儀器進行樣本數(shù)據(jù)計算，經(jīng)內(nèi)置裝置處理轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字模式，不但提高了數(shù)據(jù)測量的精準(zhǔn)度，還可以更加直接地通過顯示屏展現(xiàn)給用戶使用，提高使用體驗效果。同時依附強大的中央處理器大大縮短了處理時間、提高了精準(zhǔn)度，整個過程基本上可控制在10ms之內(nèi)。

2.3便于調(diào)試

MFC2000-6型微機使用DSP技術(shù)，在數(shù)字化的操作界面下進行調(diào)試和參數(shù)設(shè)置。在選擇對應(yīng)項目的時候僅進入相關(guān)控制菜單，在整個調(diào)試過程中可通過簡單的數(shù)字配置、頁面呈現(xiàn)的模擬效果和操作提示，快速便捷地完成調(diào)試工作。

3 MFC2000-6切換方式分析

3.1正常切換

正常切換通常包括：并聯(lián)切換、串聯(lián)切換和同時切換三種方式。具體如下：

（1）并聯(lián)切換方式。在該模式下采用自啟動和半自動啟動兩種啟動方式。自動啟動模式會首先連接備用的工作開關(guān)與裝置，大約延時30秒后才會自動打開工作開關(guān);同理，半自動啟動模式先連接備用的工作開關(guān)與裝置，而工作開關(guān)需要手動打開。（2）串聯(lián)模式下的正常切換。該模式下采用手動切換具備快速、持續(xù)切換的特點，在實現(xiàn)裝置與線路的有效連接后，為了保證電力供應(yīng)，首先打開工作電源或備用電源，在確定其能正常工作后，打開工作電源，完成關(guān)于所有用電設(shè)備的串聯(lián)、電力的流通。

3.2切換異常

一般來說，在母線失壓或開關(guān)誤跳時會導(dǎo)致異常切換發(fā)生。

（1）母線失壓。母線失壓出現(xiàn)的原因為：低于整定值下當(dāng)電壓母線三相出現(xiàn)改變，無流定值大于電流時，啟動電壓幅值進線電壓大于失壓，如果不考慮延遲時間，裝置會根據(jù)具體情況自行切換。（2）開關(guān)誤跳。操作失誤或者設(shè)備故障都會引起開關(guān)誤跳。操作失誤主要包括人員對電源和備用電源的誤操作，例如人為在沒有打開備用電源前提下將工作電源閉合，又或者人員在打開備用電源打開時而沒有關(guān)閉合工作電源等。與操作失誤引起的誤跳原理類似，設(shè)備故障同樣會引起開關(guān)誤跳。

3.3事故切換

事故切換一般為串聯(lián)切換和同時切換，其中串聯(lián)切換只能由工作切到備用，是單向的。保護動作接點，通常都是由發(fā)變組保護ABC屏接入。另外快切的切換還有母線失壓切換，開關(guān)偷跳切換。該功能是指為了保護裝置自行啟動進行的切換動作。

（1）事故串聯(lián)切換。當(dāng)電源出現(xiàn)問題時，串聯(lián)狀態(tài)下保護啟動，先發(fā)跳開工作電源進線開關(guān)，在確認(rèn)工作電源形狀已跳且達(dá)到切換條件時，合上備用電源進線開關(guān)。根據(jù)現(xiàn)場實際試驗，在事故串聯(lián)切換方式下，通過快速切換途徑、殘壓切換途徑的切換過程總時間分別是128ms、129ms，裝置正在運轉(zhuǎn)的10kV高壓設(shè)備、0.4kV低壓設(shè)備全部正常運行。（2）事故同時切換。因為延遲的原因，事故同時切換的實現(xiàn)可利用時間差原理。在事故發(fā)生時，備用電源開啟時間短于工作電源的開關(guān)閉合時間，在工作電源的中斷電力供應(yīng)前就已接收備用電源供電，如前文所述，利用延時原理可以達(dá)到優(yōu)化切換裝置工作的目的，保證了供電的持續(xù)性，提高設(shè)備的利用率。

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