雙電源自動切換裝置在瀑布溝和深溪溝的應用

楊超然

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 漢源 625304）

雙電源自動切換裝置在瀑布溝和深溪溝的應用

楊超然

（國電大渡河瀑布溝水力發電總廠，四川 漢源 625304）

提出雙電源自動切換開關的重要性，從雙電源切換裝置的動作原理談起，雙電源使用中雙電源自動切換開關的選用問題，雙電源切換裝置運行注意事項。

問題；雙電源原理；模式；自動切換；運行；高可靠性

隨著供電可靠性要求的提高，反事故措施的日趨完善，越來越多的先進設備投入應用到供電系統中。雙電源自動切換裝置是一種由微處理器控制，用于電網系統中網電與網電或網電與發電機電源啟動切換的裝置，可使電源連續供電。過去的兩路電源用戶，在低壓側采用手動操作的雙向隔離開關進行倒閘操作，因此常出現誤操作而引起事故。目前投入使用的專用智能化設備，具有自投自復、自投不自復和互為備用三種切換功能，對兩路供電電源的三相電壓有效值及相位進行實時監測，當任一相發生過壓、欠壓、缺相，能自動從異常電源切換到正常電源。目前，雙電源自動切換裝置在瀑布溝和深溪溝電站的事故照明切換、主變冷卻器電源切換、頂蓋排水泵電源的切換、壓油裝置油泵電源的切換等輔控設備上的應用比較普遍，而且作用非常明顯。

經過一段時間的運行，兩站雙電源切換裝置暴露出以下問題：

（1）瀑布溝照明系統事故照明雙電源切換裝置原來型號為DPT-125/160，在切換時要判斷相位。主用電源為400 V照明系統提供的AC380 V電源，備用電源為逆變電源屏送來的AC220 V，采用接三路220 V在雙電源切換裝置的備用電源輸入端的方式來模擬三相電源，線電壓為0 V。故在主用電源失電時，切換裝置不能自動切換至備用電源。

（2）雙電源切換裝置由于故障沒有自動切換，其中有2次導致使頂蓋水位過高危及機組安全；主變冷卻器控制電源的雙電源切換裝置沒有自動切換，瀑布溝、深溪溝各有1次主變冷卻器全停非電量保護動作跳閘的事情發生（主變及其輔助設備沒有移交電廠前）。

（3）由于外來電源為地方小網，經常三相不平衡，壓油裝置的雙電源切換裝置如果不正常切換，將影響調速器壓油泵和漏油泵的啟停，危及機組的安全運行。

（4）瀑布溝和深溪溝雙電源切換裝置在直流系統或其他系統兩路交流進線電源中的使用比較多，在廠用系統的倒換中其切換時間與上級BZT的動作時間的配合上還存在問題。

針對以上原因，有必要對雙電源切換裝置的動作原理、型號選擇、運行注意事項和故障處理進行認識和探討。

1 雙電源自動切換裝置的動作原理

1.1 雙電源自動切換裝置的起動原因

事故自動切換。由保護接點起動。發變組、廠變和其它保護出口跳工作電源開關的同時，起動快切裝置進行切換，快切裝置按事先設定的自動切換方式（串聯、同時）進行分合閘操作。不正常情況自動切換。有兩種不正常隋況，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。

1.2 自動切換裝置的切換過程

當滿足自動切換裝置起動條件時，失壓側電源進線開關跳開。備用側開關自動合上，恢復供電。

1.3 智能型雙電源自動切換開關工作模式

智能型雙電源自動切換開關有兩種工作模式：手動工作模式和自動工作模式。

自動工作模式：智能型雙電源自動切換開關在自動模式下控制功能可分為自投自復（R）、自投不自復（S）和電網—發電機（F）三種。前兩種適用于電網-電網的供電系統，后一種適用于電網-發電機系統。

手動工作模式：手動工作模式有常用電源、備用電源、斷電再扣三種工作方式。手動工作模式下系統將有自動切換功能。

常用電源方式：強制斷開備用電源，接通常用電源。備用電源方式：強制斷開常用電源，接通備用電源。斷電再扣方式：即可將兩路電源全部斷開，也可使因故障脫扣的斷路器再合閘。

自動工作模式：自投自復（R）和自投不自復（S）兩種。如果是自投自復方式，無論備用電源的情況如何，開關自動切換到主電源。如果是自投不自復方式，則當主源故障時，自動切換備用電源；在沒有人為干預的條件下，即使主電源恢復正常，開關也不會自動切換到主電源，在自動工作模式中，切換動作的暫存器有80 ms以內的延時。控制器的延時0～30 s。手動工作模式：一旦啟用手動工作模式，開關將無自動切換能力。用戶必須通過控制器上的手動按鈕完成電源切換。切換動作無人為延時。

1.4 雙電源裝置智能控制器的模式

1.4.1自投自復式的智能控制器（R型）

智能控制器對常用與備用電源進行監測，并進行自動切換。當兩路電源都正常時由常用電源供電。常用電源發生異常（任一相電壓過壓、欠壓、缺相）時，經設定的延時t1后，系統斷開常用電源。后再經設定的延時時間t2后，備用電源自動合上。當常用電源恢復正常后，則自動延時切斷備用電源，返回到常用電源供電。在常用電源正常供電情況下，當備用電源出現異常時，控制器面板上備用電源的發光二極管將根據故障類型對應的指示，并有報警觸頭將信號送出，進行提示。

1.4.2自投不自復式的智能控制器（S型）

智能控制器對常用電源與備用電源進行監測，并進行自動切換。當常用電源出現異常時，自動延時切換到備用電源工作。當常用電源恢復正常時系統并不切換供電電源，直至備用電源異常，再自動切換至常用電源工作。

1.4.3電網-發電式的智能控制器（F型）

智能控制器對常用電源進行監測，并進行自動切換。當常用電源發生異常時，經延時發出發電指令，請求發電。當自備發電機電壓達到額定電壓的85%時，斷開常用電源斷路器，同時發出卸載指令，卸除次要負載，延時后自動切換到由發電機電源供電。當常用電源恢復正常后系統斷開發電機電源，返回到常用電源供電，并對發電機組發出停電請求指令，提示停機，并取消卸載指令。

2 雙電源自動切換開關的選用

2.1 自動切換開關的型式

自動轉換開關電器（ATSE）是由一個（或幾個）轉換開關電器和其他必需的電器組成，用于監測電源、并將電路從—個或幾個負載電路從一個電源自動轉換至另—個電源的電器。ATSE可分為PC級和CB級兩個級別。

PC級ATSE可分為由轉換開關、電機操作機構或電磁操作機構、轉換控制器、聯鎖機構組成的PC級ATSE和由無短路保護的斷路器、電動操作機構、轉換控制器、聯鎖機構組成的PC級ATSE兩種形式。

CB級ATSE是由斷路器、電機操作機構或電磁操作機構、轉換控制器、聯鎖機構組成。

目前用戶中已大量使用智能型雙電源自動切換開關，對防止誤操作、提高供電可靠性起到了一定作用。

2.2 CB級雙電源自動切換裝置的選擇性保護策略

斷路器或熔斷器是CB級雙電源自動切換裝置中的保護電器，而雙電源自動切換裝置的配電饋出回路的線路保護電器也是斷路器或熔斷器，存在保護電器之間保護選擇性的配合問題。由于雙電源自動切換裝置的服務對象是一級負荷、一級負荷中的重要負荷、二級負荷，所以CB級雙電源自動切換裝置須認真對待保護選擇性的配合問題。

CB級雙電源自動切換裝置的斷路器需與上、下級保護電器具有保護選擇性。當CB級雙電源自動切換裝置保護電器為熔斷器，若饋出線路的保護電器亦為熔斷器，并安裝在同一箱體內，為上下二級熔斷器串聯連接，如果熔斷器之間的額定電流相差1.6倍或1.6倍以上，在達到額定通斷能力為止的整個過電流范圍內基本上能保護實現絕列選擇性。雙電源自動切換裝置上、下級的保護電器的保護選擇性及時校驗。

2.3 雙電源自動切換裝置主電路開關電器的極數選用策略

2.3.1 電源的接地型式均為TN-C系統

TN-C系統中，中性導體的和保護的功能組合在一根導體中。國家標準GB50054-1995第2.2.12條規定：“在TN-C系統中，PEN線嚴禁接人開關設備?！?國家標準 GB168953-2004（idt IEC60634-5-54·2002）《建筑物電氣裝置第5-54部分：電氣設備的選擇和安裝接地配置、保護導體和保護聯結導體。

第543.3.3條規定：“在保護導體中，不應串入開關器件?！?IEC標準 IEC60634-4-46：1981《建筑物電氣裝置第4部分：安全防護第46章：隔離和開關》第461.2條規定：“在TN-C系統中，PEN線不得被隔離或開關?！?，所以雙電源自動切換裝置主電路開關電器的極數僅斷電源線，即交流單相二線制采用單極;交流兩相三線制采用兩極;交流三相四線制采用三極;TN-C直流系統引出L+和PEN（d.c.）時采用單極開關斷L+;TN-C直流系統引出L+、L-和PEN（d.c.）時采用兩極開關L+、L-。

2.3.2 電源的接地型式均為TN-S系統

TN-S系統中，使用一根獨立的保護導體。若兩個電源的中性線接地點是通過同一總接地母線接地，按照IEC標準1EC60364-4-46：1981第461.2條規定：“在TN-S系統中，中性線線不需要隔離或開關”。雙電源自動切換裝置主電路開關電器的極數同TN-C系統。TN-S系統中，若兩個電源的中性線接地點不是通過同一總接地母線接地，即二個獨立的接地裝置接地，在TN-S系統中，中性線不設隔離或開關，則中性線有兩個入地點，在裝有剩余電流保護器的電路中，ATSE中性線需要隔離或開關。國家標準 GB50054—1995第 4.5.6條規定：“在 TT或TN-S系統中，N線上不宜裝設電器將N線斷開，當需要斷開N線是，應裝設相線和N線一起切斷的保護電器。當裝設漏電電流動作的保護電器時，應能將其所保護的回路所有帶電導線斷開”。

2.3.3 電源的接地型式分別為TN-S系統和TT系統

TT電源系統有—個直接接地，裝置的外露可導電部分通過接地極接地，該接地極在電氣上獨立于電源系統的接地極。在TN-S系統和TT系統中N線是電源線，TN-S電源系統和TT電源系統的接地裝置在電氣上獨立的，所以所選用的雙電源自動切換裝置主電路開關電器的極數要切全部電源線。

2.3.4 電源的接地型式分別為TN-S系統和TT系統

TT電源系統中所有帶電部分都與地隔離，或有通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導電部分或獨立接地或集中地與系統的接地點相連。在TN系統和引出N線的TT系統中N線是電源線，所以所選用的雙電源自動切換裝置主電路開關電器的極數要切全部電源線。

2.4 瀑布溝和深溪溝兩站雙電源切換裝置型號選用情況

瀑站照明系統事故照明雙電源切換裝置更換型號為TBBQ2-160/100-I-3P，不判相位。而且在裝置更換過程中，為了方便進行雙電源切換裝置的試驗，在裝置主用電源進線前端加裝一個交流空開，備用電源前端的交流空開為逆變電源屏的交流輸出空開。

瀑布溝和深溪溝輔助設備控制系統雙電源切換裝置基本上都選用的是施耐德公司的產品。主要使用以下幾種型號：ATNS100N/3P/TMD 100A、ATN63S/4P/TMD32A、ATNXS63N/4P/TMD63A等。

3 雙電源切換運行注意事項和故障處理

當雙電源切換裝置的負荷回路出現短路時，可能因短路電流過大造成雙電源切換裝置脫扣（對應脫扣指示燈亮），造成全部負荷停電，這對于瀑布溝和深溪溝頂蓋排水、主變冷卻器以及壓油裝置等重要控制系統的運行會造成嚴重威脅。若發生以上情況，運行人員應迅速到現場檢查處理并注意以下注意事項：

（1）檢查負荷電機控制器及雙電源切換裝置的工作狀態，找出故障的回路。

（2）檢查故障回路的電機控制器是否在分閘狀態，若未分閘則手動分開，將故障點隔離。

（3）檢查雙電源切換裝置的兩段400V進線開關狀態，若有跳閘則手動合閘。

（4）在確認故障點已隔離后，將雙電源切換裝置切到“手動”位置，用手動操作手柄將雙電源切換裝置合閘于工作或備用電源（可通過閉合指示燈顯示進行確認），檢查母線電壓正常，無故障回路工作正常。將雙電源切換裝置切回“自動”位置。

（5）通知維護檢查處理。

總之，經過瀑布溝和深溪溝雙電源的使用過程中，特別在雙電源供電系統的切換中，使用雙電源自動切換裝置，是提高供電可靠性、確保重要系統安全的有效措施。

TM564.8

B

1672-5387（2010）06-0066-03

2010-10-08

楊超然（1974-），男，助理工程師，從事水電廠運行維護工作。