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電源無感知快切在企業供電系統中的重要性


摘要:

隨著我國經濟飛躍發展,電力已然成為各行各業發展的必需品,現代對于供電要求也越來越嚴格,為了保障企業供電的安全性及連續性。即會選擇可靠性高的無感知快速切換裝置來實現這一需求。

在企業供電系統中,為了防止電源故障而造成系統失電的情況,通常在系統設計時,會考慮多電源供電。當供電電源出現故障或檢修時,會切除供電電源,合備用電源,防止系統失電,從而造成的生產經濟損失。



傳統備自投存在的缺陷:


1、切換時間長:

由于受開關、切換裝置的限制,傳統的備自投切換時間長,切換不當引起的問題有明顯的,有些是漸變的,廠用電切換與很多因素有關,較長時間未發生問題并不意味著不存在安全隱患。


2、原備用電源投入裝置存在的問題:

人們一直在沿用過去的備自投設計原則:即為了保證備用電源不要投到故障點上,和工作電源不要向備用電源倒送電,必須在確認工作電源已斷開(根據無流判據)及工作母線完全無電壓(根據無壓判據)后才能投入備用電源。一般來說工業負荷中,照明負荷占的比例很小,主要是電動機類負荷,例如泵、風機、粉碎機、傳送帶等。這些電動機在失去電源全部停轉后,即使再送上備用電源,將面臨很多嚴重的問題。例如已有很多電動機被切除;大量電動機同時自起動;有的工藝流程遭受不可逆的徹底破壞等,人們要耗費大量的時間及付出可觀的代價才能恢復生產。


3、備用電源切換要求難:

備自投在切除工作電源的同時必須斷開母線上的電源支路及電容器支路,而在投入電源時應快速完成電源支路的再同期及電容器的無沖擊再投入。對于供電設備為變壓器的備自投應能支持備用變壓器按冷備用方式運行,以減少變壓器空載能耗,為此,備自投應具備徹底抑制空投備用變壓器時的勵磁涌流的功能。在備用電源為暗備用時,備自投必須確保在計及當前備用電源已有負荷的前提下,置換工作電源后不致于因過載而跳閘,即備自投具有備用電源投入前自動聯切負荷的功能。



無感知快切裝置的功能:


1、切換速度分類

快速同期切換在進線剛失電時,母線殘壓下降較慢,如圖2-3中A-B段,在此段中,在裝置發出合閘命令前瞬間將實測值與整定值進行比較,判斷是否滿足合閘條件。由于快速切換總是在起動后瞬間進行,因此壓差、頻差和相差整定可取較小值。若開關合閘時間在100ms左右,無擾動裝置可迅速合閘,實現200ms內的快速合閘。

同期捕捉切換無擾動電源快速切換裝置能實時跟蹤各電源電壓的頻率、相位及相位差的變化。在同期判別過程中,裝置計算出目標電源與殘壓之間相角差速度及加速度,按照設定的目標電源開關的合閘時間進行計算得出合閘提前量,從而保障了在殘壓與目標電壓向量在第一次相位重合時合閘。減小了對廠用旋轉負載的沖擊。

同期捕捉切換整定值有四個:壓差、頻率差、越前合閘時間、頻差加速度閉鎖值。頻率差整定可取較大值,越前合閘時間為斷路器合閘時間,為了防止頻率衰減過快,造成同捕功能大于整周角合閘,當系統頻率衰減較快,大于頻差加速度閉鎖值時,閉鎖同期捕捉功能,同期捕捉切換的切換時間約為0.6S。

殘壓切換當母線電壓(殘壓)下降至20%~40%額定電壓時實現的切換稱為“殘壓切換”,該切換可作為快速同期切換及同期捕捉切換功能的后備,以提高電源快速切換的成功率。殘壓切換雖能保證電動機安全,但由于停電時間過長,電動機自起動成功與否、自起動時間等都將受到較大限制。如圖2-4-3所示情況下,殘壓衰減到40%的時間約為1秒,衰減到20%的時間約為1.4秒。

長延時切換(必須投入)當某些情況下,母線上的殘壓有可能不易衰減,此時如殘壓定值設置不當,可能會推遲或不再進行合閘操作。因此在該裝置中另設了長延時切換功能,作為以上三種切換的總后備,長延時切換必須投入。


2、切換方式分類

按開關動作順序分類

并聯切換先合上備用電源,兩電源短時并聯,再跳開工作電源??蛇x擇自動方式或半自動方式,半自動方式為手動跳工作電源。此種方式可用于正常手動切換。

串聯切換先跳開工作電源,在確認工作開關跳開后,再合上備用電源。母線斷電時間至少為備用開關合閘時間。此種方式多用于事故切換。

同時切換這種方式介于并聯切換和串聯切換之間。合備用命令在跳工作命令發出后、工作開關跳開之前發出。母線斷電時間大于0ms而小于備用開關合閘時間,可設置延時來調整。這種方式既可用于正常切換,也可用于事故切換。


按啟動原因分類

正常手動切換由運行人員手動操作起動,快切裝置按事先設定的手動切換方式(并聯、同時)進行分合閘操作。

事故自動切換由保護接點起動。上一級保護出口跳工作電源開關的同時,起動快切裝置進行切換,快切裝置按事先的自動切換方式(串聯、同時)進行分合閘操作。

非正常工況自動切換有兩種不正常情況:一是母線失壓。母線電壓低于整定電壓達整定延時后,裝置自行起動,并按自動方式進行切換。二是工作電源開關誤跳,由工作開關輔助接點起動裝置,在切換條件滿足時合上備用電源。


按切換速度分類

快速同期切換

同期捕捉切換

殘壓切換

長延時切換


3、不同系統的切換功能配置

若系統為冷備用,無擾動裝置在發合閘命令時,會發合備用電源高壓側命令。若系統采用熱備用,或無高壓側開關時,請短接高壓側開關,使其始終處于合位。

進線方式

系統為進線方式時,其端子圖見附圖一,該系統由兩進線以及一母線構成,正常運行時由進線一為母線供電,進線二為備用電源。若無高壓側開關4QF、5QF時,對應的開關量應接入+220V電壓,使其顯示合位。

○ 手動啟動切換

1QF、合2QF

2QF、合1QF

○   保護、失壓、誤跳啟動切換

1QF、合2QF

2QF、合1QF

注:跳合閘順序將根據所選擇的切換方式而改變。

進線方式1.png

進線方式系統圖

母聯方式

系統為母聯方式時,其端子圖見附圖二,該系統由兩段進線和兩段母線構成,正常運行時兩進線分別帶兩段母線獨立運行,兩母線互為備用。若無高壓側開關4QF、5QF時,對應的開關量應接入+220V電壓,使其顯示合位。

○ 手動啟動切換(用于保護、失壓、誤跳后,系統的手動恢復)

3QF、合1QF

3QF、合2QF

○   保護、失壓、誤跳啟動切換

1QF、合3QF

2QF、合3QF

母聯方式1.png

母聯及自適應方式系統圖

自適應方式

自適應方式下,裝置可根據開關位置狀態自動判斷系統是處于母聯方式還是進線方式,并且可以根據開入量“手切方式選擇”在兩種方式中用手動方式進行切換。系統為母聯方式,兩段進線分別帶兩段母線獨立運行,且互為備用。當其中一段母線失電時,跳開故障電源,閉合分段斷路器,由一段進線帶兩段母線運行,構成進線模式,繼續與另一進線構成明備用,也可以繼續恢復到母聯方式運行。

當1QF、2QF、4QF、5QF在合位,3QF在分位時

保護、失壓、誤跳啟動切換

1QF、合3QF

2QF、合3QF

當3QF、1QF(2QF)在合位,2QF(1QF)在分位時

○   保護、失壓、誤跳啟動切換

跳1QF、合2QF

2QF、合1QF

○ 手動啟動切換

3QF、合1QF(“手動方式選擇”開入量分位)

3QF、合2QF(“手動方式選擇”開入量分位)

1QF、合2QF(“手動方式選擇”開入量合位)

2QF、合1QF(“手動方式選擇”開入量合位)


結束語:

為保證生產過程的連續性,備用電源應在臨界電壓之前投入。這樣很多工業企業的電動機電源接觸器也不再會有因備用電源投入過慢而出現所謂“晃電”的問題,電動機就不會自動跳閘。南京能保專業從事多電源可靠供電10多年,該系列無擾動切換裝置融合了自動同期技術、快速切換技術、涌流抑制技術及負荷在線監控技術,確保實現電氣系統無感知切換,從根本上提高工業企業供電的可靠性。



電源無擾動快切宣傳1.jpg


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