普通雙電源切換裝置升級為無擾動雙電源切換裝置的一種方法

高文民

(唐山三友化工股份有限公司,河北唐山 063305)

雙電源切換裝置,一般是比較重要的設(shè)備配備的在一路電源故障的情況下,自動投入另外一路電源的開關(guān)裝置。晃電,通俗地講,是電網(wǎng)遭受雷擊、電路短路、外網(wǎng)波動等引起的一種電壓波動,當(dāng)電壓低于設(shè)備的正常工作電壓時,就會引起保護(hù)啟動、設(shè)備跳車等后續(xù)動作。雖然晃電發(fā)生的次數(shù)不是太多,一旦發(fā)生,就會影響生產(chǎn),甚至導(dǎo)致鍋爐滅火,影響到集團(tuán)供電供汽的穩(wěn)定性。

1 普通雙電源切換裝置的特點(diǎn)

普通雙電源切換裝置具有“自動控制”“常用電源”“備用電源”等選擇,可以將任何一路電源作為常用電源和備用電源,最關(guān)鍵的技術(shù)指標(biāo)是切換時間,一般最小切換時間在0.1 s左右。一般交流接觸器在斷電超過40 ms時就會釋放,0.1 s的切換時間顯然超過了接觸器保持吸合的最低限值,切換過程相當(dāng)于晃電1次,不能夠滿足具有較高供電可靠性要求的場所。

2 安裝雙電源切換裝置的設(shè)備統(tǒng)計分析

吸風(fēng)機(jī)屬于鍋爐設(shè)備中的關(guān)鍵設(shè)備,稀油站是吸風(fēng)機(jī)滑動軸承的潤滑設(shè)備,和吸風(fēng)機(jī)主電動機(jī)(2#～3#爐吸風(fēng)機(jī)功率為1 400 kW,4#～5#爐吸風(fēng)機(jī)功率為2 240 kW)存在連鎖關(guān)系,一旦稀油站壓力低于最低設(shè)定值0.12 MPa,主電動機(jī)就會跳閘,此時鍋爐負(fù)荷波動不可避免。稀油站的電源一般使用兩路電源,并安裝雙電源切換裝置。

給水泵電動機(jī)為滑動軸承,其稀油站的電源一般使用兩路電源,并安裝雙電源切換裝置。

發(fā)電機(jī)油系統(tǒng)的獨(dú)立油源裝置等,一般設(shè)置兩路電源,安裝雙電源切換裝置。

目前這些雙電源切換裝置的最短切換時間均為0.1 s,切換后,交流接觸器也會釋放,雖然電源切換成功,但是設(shè)備可能已經(jīng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 無擾動切換改造的思路

我們創(chuàng)新思路,反其道而用之,正是利用這樣晃電的機(jī)會,做到不晃電的效果。經(jīng)過對稀油站控制回路的分析,我們在普通雙電源切換裝置的電源下口,在稀油站控制回路上再安裝一種專門的抗晃電裝置,由雙電源切換裝置負(fù)責(zé)在一路電源消失或低于設(shè)定值時,自動投入另一路電源,由抗晃電裝置負(fù)責(zé)在切換過程中使接觸器保持吸合不釋放,從而達(dá)到無擾動切換的效果。

我們先期對兩臺吸風(fēng)機(jī)的稀油站雙電源切換裝置進(jìn)行了改造。

3.1 抗晃電裝置的功能

在這次改造中,我們使用了江蘇國網(wǎng)自控科技股份有限公司生產(chǎn)的KHD-100智能型自適應(yīng)抗晃電裝置。

3.1.1 電阻參數(shù)設(shè)置說明

在“功能定值”中“電阻參數(shù)設(shè)置”中設(shè)置線圈電阻和控制線電阻。線圈電阻可以用萬用表歐姆擋直接測得,控制線電阻主要考慮線路的長度,接觸器啟停一般都在DCS控制。考慮到一般的實(shí)際情況,控制電纜的電阻一般可以估算得出。銅線阻率為0.0172,鋁線阻率為0.0283。1.5 m2線鋁線的電阻為RL=0.0283×1 000/1.5=18.8 Ω/km,2.5 m2線鋁線的電阻為RL=0.0283×1 000/2.5=11.3 Ω/km。控制線電阻的估算要考慮來回線總電阻。設(shè)置好兩者的電阻后,裝置自動計算出輸出電壓的大小,并補(bǔ)償線路壓降的損耗,保證接觸器線圈的直流電壓滿足維持吸合的要求。

圖1中,RL為控制線電阻,Rm為接觸器電阻。在晃電發(fā)生后,直流電壓輸出Uo,應(yīng)考慮到線路壓降UL,保證接觸器上的壓降Um與理論值相符。因此,輸出電壓在裝置中將提高為Uo=UL+Um。

圖1 控制線壓降圖

3.1.2 晃電參數(shù)設(shè)置

在“功能定值”中“晃電參數(shù)設(shè)置”中設(shè)置晃電延時。晃電延時為在交流系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落(電壓突然跌落50 V或降低到180 V以下)時,KHD-100裝置啟動交流轉(zhuǎn)直流切換,切換到直流維持狀態(tài),接觸器線圈在直流電壓的維持下,主觸點(diǎn)和輔助觸點(diǎn)繼續(xù)吸合。裝置在晃電延時時間到后,判斷交流電壓是否恢復(fù)到正常值(程序默認(rèn)185 V以上),如果已經(jīng)恢復(fù),則裝置切換到交流運(yùn)行狀態(tài),此時裝置認(rèn)為系統(tǒng)發(fā)生了“晃電”,裝置“晃電”指示燈點(diǎn)亮;如交流電壓處在正常電壓范圍內(nèi),則KHD-100切斷直流電壓,并返回到交流模式,為下次系統(tǒng)上電做好準(zhǔn)備,此時,裝置認(rèn)為系統(tǒng)“斷電”而非“晃電”。系統(tǒng)發(fā)生晃電的持續(xù)時間,一般在0.5～1 s 左右。晃電的延時時間設(shè)置需要大于系統(tǒng)發(fā)生晃電的持續(xù)時間,并有一定的裕量。在整個晃電延時時間內(nèi),裝置都會在DC模式,輸出直流電壓,直到晃電結(jié)束,裝置將會切換到交流模式。

3.2 裝置試驗(yàn)

設(shè)置好接觸器電阻和控制線電阻,定好晃電時間后,基本就完成了設(shè)置工作。但為避免設(shè)置錯誤或接線錯誤,所造成不能夠在“晃電”發(fā)生時,可靠維持接觸器繼續(xù)吸合,因此,在設(shè)置好參數(shù)后,需要進(jìn)行試驗(yàn),以確認(rèn)參數(shù)設(shè)置和接線是否正確。

按圖2接好線。在手持終端主菜單中,功能投退設(shè)置晃電模式中選擇晃電模式。同時在電阻參數(shù)菜單中,設(shè)置好交流接觸器的直流電阻和控制線的模擬電阻阻值(一般該電阻選擇10～20 Ω)。設(shè)置好晃電延時定值。

圖2 控制接線圖

模擬系統(tǒng)晃電:合上交流空開QF和合閘按鈕SB11,交流接觸器啟動。KHD-100在判斷接觸器有電流后,監(jiān)視電容充電情況。當(dāng)KHD-100上的“模式燈”點(diǎn)亮,則裝置準(zhǔn)備完畢。此時,在晃電設(shè)置時間內(nèi),分合空開QF一次,模擬系統(tǒng)晃電。此時觀察紅燈是否熄滅。如紅燈HD熄滅,檢查設(shè)置參數(shù)是否正確。紅燈HD在KHD-100工作正常情況下,應(yīng)不熄滅。當(dāng)裝置的模式燈點(diǎn)亮后,可準(zhǔn)備下次晃電模擬試驗(yàn)。

模擬系統(tǒng)斷電:合上交流空開QF和合閘按鈕SB11,交流接觸器啟動。模式指示燈點(diǎn)亮后,分開空開QF,并在晃電時間內(nèi)不合,則KHD-100維持交流接觸器維持晃電時間后,將接觸器釋放,再次合上空開后,再按啟動按鈕SB11,則接觸器才吸合。

晃電和斷電模擬試驗(yàn)證明晃電裝置本身工作正常,下一步要進(jìn)行稀油站的整體雙電源切換試驗(yàn)。

4 稀油站雙電源無擾動切換試驗(yàn)

首先,將稀油站控制位置切換到遠(yuǎn)方DCS控制,將主油泵開起來,等待2 min,待油壓滿足啟動主吸風(fēng)機(jī)并發(fā)出允許啟動信號之后,啟動吸風(fēng)機(jī)電動機(jī),此時完成整個啟動過程。

我們事先將雙電源切換裝置設(shè)置在自動狀態(tài),切換時間設(shè)為0.1 s,為了保證試驗(yàn)的準(zhǔn)確性,我們從配電室將第一路電源斷開,模擬失電,現(xiàn)場觀測到雙電源切換裝置動作,自動將第二路電源投入,這時稀油站只有微小波動,油壓正常,主吸風(fēng)機(jī)電動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn),沒有發(fā)生跳閘現(xiàn)象。我們又以相同的方法將第二路電源模擬失電,吸風(fēng)機(jī)電動機(jī)依然正常運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)過多次試驗(yàn),沒有發(fā)生跳閘現(xiàn)象,確認(rèn)改造成功(在沒有改造之前,雙電源切換時稀油站的交流接觸器已經(jīng)釋放,無法自啟動,因油壓降低而報重故障將吸風(fēng)機(jī)電動機(jī)跳閘)。

5 小 結(jié)

雙電源切換裝置利用抗晃電裝置進(jìn)行的改造,符合現(xiàn)場稀油站的無擾動切換的條件,達(dá)到了預(yù)定效果,同時具備了一定的抗晃電功能,在類似設(shè)備上可以推廣應(yīng)用。這樣的改造方法也有一定的不足,比如0.1 s 的短時失電,對于可靠性要求非常苛刻的設(shè)備,還需要采用其它更穩(wěn)健的方法。