380V系統(tǒng)控制電源及FUR組合保護(hù)應(yīng)用及優(yōu)越性

劉燕軍

摘要：發(fā)電廠內(nèi)的廠用電系統(tǒng)一般都為雙電源供電系統(tǒng)，在雙電源間裝設(shè)自動(dòng)切換裝置，可以縮短停電時(shí)間，以保證供電的連續(xù)性，為保證自動(dòng)切換裝置可靠動(dòng)作，合理的設(shè)置控制電源，是保證自動(dòng)切換成功的重要因素。下面說一說電力系統(tǒng)中0.38KV系統(tǒng)控制電源的控制方式選擇及FUR組合保護(hù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：控制電源設(shè)置；FUR組合保護(hù)

前言

我自2002年參加工作以來，一直從事發(fā)電廠電氣安裝、檢修工作，工作中認(rèn)真學(xué)習(xí)、刻苦鉆研本專業(yè)知識(shí)，并在實(shí)踐中積累和總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)在把我這些年學(xué)到的一些東西或者說是自己的一點(diǎn)心得寫一下，也算對(duì)以前工作的一個(gè)回顧，一個(gè)總結(jié)，為今后更好的投入到新的工作當(dāng)中去做一個(gè)鋪墊。

1.380V系統(tǒng)控制電源

現(xiàn)就380V系統(tǒng)中控制電源的的設(shè)置方式做一下分析。

1.1自動(dòng)切換分析。

自動(dòng)切換的原理，雙電源的供電電源，多采用內(nèi)橋式接線，當(dāng)工作電源電壓

除了因手動(dòng)斷開或電源進(jìn)線開關(guān)保護(hù)動(dòng)作消失外，在其他原因造成的電壓消失時(shí)，自動(dòng)切換裝置應(yīng)啟動(dòng)。而且在一段電源消失后，另一段的電源有足夠高的電壓時(shí)才啟動(dòng)自動(dòng)切換裝置，這是自動(dòng)切換裝置動(dòng)作的前提條件。而且，自動(dòng)切換裝置延時(shí)動(dòng)作，并只動(dòng)作一次， 當(dāng)電壓互感器的熔斷器之一熔斷時(shí)，自動(dòng)切換裝置不應(yīng)動(dòng)作，應(yīng)校驗(yàn)電源過負(fù)荷情況和電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的情況，如過負(fù)荷嚴(yán)重或不能保證電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)，應(yīng)在自動(dòng)切換前自動(dòng)減負(fù)荷。

自動(dòng)切換的過程。當(dāng)滿足自動(dòng)切換的條件時(shí)，失壓側(cè)電源開關(guān)跳開，母聯(lián)投入，恢復(fù)供電。

1.2控制電源設(shè)置

介紹完了自動(dòng)切換的條件和切換過程，下面我說一下合理設(shè)置控制電源的重要性。自動(dòng)切換的首要條件是一段電源失壓，在380V電力系統(tǒng)中，控制電源選擇交流電源時(shí)，引自電源進(jìn)線，當(dāng)進(jìn)線電源失去時(shí)，相應(yīng)側(cè)的控制電源相應(yīng)同時(shí)失壓，此時(shí)，控制電源應(yīng)能可靠切換，保證自動(dòng)切換裝置能夠啟動(dòng)，完成自動(dòng)切換過程。因此，合理的設(shè)置控制電源方式，是自動(dòng)切換成功的重要因素。

我所參加建設(shè)的發(fā)電廠內(nèi)的控制電源的設(shè)置方式主要有以下幾種。我把這幾種設(shè)置方式做一下敘述并做一下比較。

第一類，正常運(yùn)行方式下，母聯(lián)及自動(dòng)切換裝置電源引自A段電源，當(dāng)B段進(jìn)線電源失壓時(shí)，母聯(lián)開關(guān)及自動(dòng)切換裝置控制電源不會(huì)切換，B段進(jìn)線電源開關(guān)控制電源切換至A段電源；當(dāng)A段進(jìn)線電源失壓時(shí)，A段電源進(jìn)線開關(guān)控制電源、母聯(lián)開關(guān)控制電源，及自動(dòng)切換裝置控制電源自動(dòng)切換至B段電源；任一段電源失壓發(fā)生時(shí)，控制電源均切換，保證自動(dòng)切換裝置啟動(dòng)，失壓側(cè)的進(jìn)線開關(guān)跳閘，母聯(lián)合閘。

這種控制電源的設(shè)置方式的特點(diǎn)就是，當(dāng)任一段進(jìn)線電源失壓發(fā)生時(shí)，控制電源均有短暫失壓并切換，切換繼電器相互間不電器閉鎖，切換過程中，存在反送電的可能。

第二類，正常運(yùn)行方式下，所有控制電源均引自A段電源，當(dāng)B段電源失壓時(shí)，所有控制電源不會(huì)切換，當(dāng)A段失壓時(shí)，所有電源均切換至B段。特點(diǎn)：控制電源均引自A段，當(dāng)B段電壓失壓時(shí)，控制電源保持正常，不存在切換過程；當(dāng)A段電壓失壓發(fā)生時(shí)，所有控制電源迅速切換至B段，控制電源的切換幾率減少一半，利用自投在線式控制電源設(shè)置方式，采用接觸器控制切換，切換迅速，可靠。

第三類，就是采用直流電源為控制電源，正常方式下，選用兩套整流器和一套蓄電池，兩套整流器分別接在不同段的母線上，兩套整流器在線運(yùn)行，設(shè)計(jì)選用整流器，應(yīng)能夠在電源電壓恢復(fù)正常后自動(dòng)恢復(fù)，躲過電源進(jìn)線失壓造成的影響，不需人工恢復(fù)。這種設(shè)置方式的特點(diǎn)就是，控制電源無限時(shí)切換，不受進(jìn)線電源失壓的影響，當(dāng)任一臺(tái)整流器失壓、故障或者退出運(yùn)行、檢修時(shí)，另一臺(tái)整流器在線切換，控制電源穩(wěn)定，沒有切換的過程，即使進(jìn)線全部停電，蓄電池仍能提供1個(gè)小時(shí)的控制電源供電時(shí)間，進(jìn)行開關(guān)操作，為排除故障，恢復(fù)供電節(jié)約時(shí)間，對(duì)于任何要求嚴(yán)格的負(fù)荷都能滿足要求。

通過對(duì)以上三種控制電源的設(shè)置方式的比較，在裝有自動(dòng)切換裝置的配電系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的情況選擇控制電源的設(shè)置方式。

在負(fù)荷特別重要的情況下，控制電源自然應(yīng)首選直流控制電源，因?yàn)橹绷麟娫垂╇姺€(wěn)定，可以滿足任何要求嚴(yán)格負(fù)荷的要求。

在不增加投資的情況下，也可以選擇直流控制，并參照第二種交流設(shè)置方式供電。

2.FUR組合保護(hù)應(yīng)用

2.1FUR組合保護(hù)在廠用電系統(tǒng)中的幾種應(yīng)用。

第一方案是更換原有負(fù)荷開關(guān)，即增加額定電流以滿足廠用變?nèi)萘康淖兓螅朔桨缸顬榉奖愫?jiǎn)單。從表面上看，在正常情況下，選擇負(fù)荷開關(guān)額定電流為1250A或630A均可滿足要求，但若廠用變二次側(cè)發(fā)生短路時(shí)，考慮廠用變阻抗后，流過一次側(cè)的最大電流約為2000A，而目前負(fù)荷開關(guān)的最大額定電流為1250A，所以不能滿足要求，有可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)爆炸等嚴(yán)重現(xiàn)象的發(fā)生，不是徹底的解決問題的方案。

第二方案是在原有開關(guān)柜內(nèi)將負(fù)荷開關(guān)更換為真空斷路器。通過短路電流計(jì)算，當(dāng)在高壓廠用變高壓側(cè)發(fā)生三相短路時(shí)，系統(tǒng)各設(shè)備提供的最大短路電流達(dá)到77.9kA（自耦變側(cè)）和54.4kA（雙圈變側(cè)），假定斷路器能切斷如此大的短路電流，但由于斷路器實(shí)際開斷時(shí)間（繼電保護(hù)時(shí)間與斷路器分閘時(shí)間之和）大于80ms，所以在短路故障切除之前，與之相連接的電氣設(shè)備將受到3個(gè)周波以上的大短路電流沖擊，幾次這樣大的短路電流沖擊必然對(duì)設(shè)備帶來很大的損害，影響其使用壽命和經(jīng)濟(jì)效益的充分發(fā)揮。實(shí)際上，現(xiàn)有常規(guī)斷路器也無法切斷如此大的短路電流，若選用發(fā)電機(jī)專用斷路器，其價(jià)格十分昂貴，也不能保證短路動(dòng)作有良好的選擇性，也難以避免大短路電流的沖擊。

第三方案是采用FUR組合裝置加真空斷路器的組合方案。真空斷路器僅作為操作電氣設(shè)備代替負(fù)荷開關(guān)，可選擇輕型斷路器，F(xiàn)UR作為保護(hù)設(shè)備（FU即高壓限流熔斷器，F(xiàn)R為高能氧化鋅過電壓保護(hù)器，兩者組合簡(jiǎn)稱FUR），F(xiàn)U的限流性和快速性使得在短路電流遠(yuǎn)未達(dá)到最大值之前就切斷短路電流，其切斷時(shí)間可根據(jù)保護(hù)特性進(jìn)行調(diào)整和選擇，以保證上、下級(jí)的動(dòng)作選擇性，從而達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目的。而FR的降壓性和移能性限制了網(wǎng)絡(luò)中的操作過電壓，并將短路網(wǎng)絡(luò)中的磁場(chǎng)能量釋放，快速將電流衰減至零。因此使用FUR裝置有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）由于FU的快速性和限流性是由其物理特性所決定，而無機(jī)械拒動(dòng)的可能，所以有較高可靠性；

（2）由于FU的限流性，系統(tǒng)設(shè)備不再會(huì)受到預(yù)期短路沖擊電流的沖擊，有效避免了因穿越故障電流而損壞設(shè)備的事故，延長(zhǎng)了電氣設(shè)備的使用壽命，且設(shè)備選擇無需考慮動(dòng)、熱穩(wěn)定校驗(yàn)問題；

（3）由于FU的快速性，使故障切斷時(shí)間大大縮短；

（4）由于FR的非線型性有效的限制了FU的過電壓，使操作過電壓小于2.5倍的額定相電壓，F(xiàn)R吸收了FU在開斷過程中系統(tǒng)各部分提供的能量，使FU開斷時(shí)的電弧能量降低至安全線以下，從而減輕了FU的承受壓力。 FUR的上述這些優(yōu)點(diǎn)克服了方案一、二的某些缺點(diǎn)，且價(jià)格較方案二低很多，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)在原有開關(guān)柜內(nèi)進(jìn)行改造，工作量較少，改造時(shí)間短。

2.2柜內(nèi)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)

在確定了采用普通真空斷路器加FUR組合保護(hù)裝置方案后，在不增加外置設(shè)備及占地的情況下，分析所增加的設(shè)備在柜內(nèi)安裝的可能性。原柜內(nèi)裝設(shè)了一臺(tái)高壓負(fù)荷開關(guān)，在不改變柜體尺寸的情況下，將此開關(guān)拆除后，略加改造（即增加相關(guān)的支撐件）自上而下依次布置FU的撞擊機(jī)構(gòu)、FU、FR及真空斷路器。真空斷路器僅作為切斷負(fù)荷電流之用，因此它安裝在FUR之前或之后都是可取的，根據(jù)開關(guān)的型式及操作、檢修及維護(hù)更換設(shè)備的方便，在此次改造中，將真空斷路器布置在FUR之后，主要原因是①斷路器操作機(jī)構(gòu)易于安裝，引出線易于連接；②在更換FU熔絲時(shí)，可斷開斷路器，使FU下觸頭在無電壓情況下更換，保證了人身安全；③FUR裝設(shè)在開關(guān)柜后板上，支撐容易，且與封閉母線套管和真空斷路器連接方便，經(jīng)校核安裝尺寸及帶電距離均可滿足要求，但柜內(nèi)需增加一定數(shù)量的設(shè)備支撐件及面板現(xiàn)場(chǎng)開孔工作。如果能在FUR前再裝設(shè)一組隔離開關(guān)，則該方案就更加完美，即當(dāng)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，需更換FU的熔絲時(shí)，不會(huì)影響機(jī)組正常發(fā)電，上、下端均不帶電，人員更加安全。

3.總結(jié)

經(jīng)過理論計(jì)算和實(shí)踐證明，F(xiàn)UR組合保護(hù)裝置有其很大的優(yōu)越性，并已在江埡水電站廠用電系統(tǒng)中成功運(yùn)用，它減少了設(shè)備的誤動(dòng)率，有效的保護(hù)了主要電氣設(shè)備，提高了電站的經(jīng)濟(jì)效益。但在選用該設(shè)備時(shí)，應(yīng)多方案比較，綜合考慮和計(jì)算，既要保證電站安全的安全性，又要保證動(dòng)作的可靠性和選擇性，它不同于一般熔斷器或負(fù)荷開關(guān)的選擇。