380V系統控制電源及FUR組合保護應用及優越性

劉燕軍

摘要：發電廠內的廠用電系統一般都為雙電源供電系統，在雙電源間裝設自動切換裝置，可以縮短停電時間，以保證供電的連續性，為保證自動切換裝置可靠動作，合理的設置控制電源，是保證自動切換成功的重要因素。下面說一說電力系統中0.38KV系統控制電源的控制方式選擇及FUR組合保護應用。

關鍵詞：控制電源設置；FUR組合保護

前言

我自2002年參加工作以來，一直從事發電廠電氣安裝、檢修工作，工作中認真學習、刻苦鉆研本專業知識，并在實踐中積累和總結了一些經驗，現在把我這些年學到的一些東西或者說是自己的一點心得寫一下，也算對以前工作的一個回顧，一個總結，為今后更好的投入到新的工作當中去做一個鋪墊。

1.380V系統控制電源

現就380V系統中控制電源的的設置方式做一下分析。

1.1自動切換分析。

自動切換的原理，雙電源的供電電源，多采用內橋式接線，當工作電源電壓

除了因手動斷開或電源進線開關保護動作消失外，在其他原因造成的電壓消失時，自動切換裝置應啟動。而且在一段電源消失后，另一段的電源有足夠高的電壓時才啟動自動切換裝置，這是自動切換裝置動作的前提條件。而且，自動切換裝置延時動作，并只動作一次， 當電壓互感器的熔斷器之一熔斷時，自動切換裝置不應動作，應校驗電源過負荷情況和電動機自啟動的情況，如過負荷嚴重或不能保證電動機自啟動，應在自動切換前自動減負荷。

自動切換的過程。當滿足自動切換的條件時，失壓側電源開關跳開，母聯投入，恢復供電。

1.2控制電源設置

介紹完了自動切換的條件和切換過程，下面我說一下合理設置控制電源的重要性。自動切換的首要條件是一段電源失壓，在380V電力系統中，控制電源選擇交流電源時，引自電源進線，當進線電源失去時，相應側的控制電源相應同時失壓，此時，控制電源應能可靠切換，保證自動切換裝置能夠啟動，完成自動切換過程。因此，合理的設置控制電源方式，是自動切換成功的重要因素。

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

第一類，正常運行方式下，母聯及自動切換裝置電源引自A段電源，當B段進線電源失壓時，母聯開關及自動切換裝置控制電源不會切換，B段進線電源開關控制電源切換至A段電源；當A段進線電源失壓時，A段電源進線開關控制電源、母聯開關控制電源，及自動切換裝置控制電源自動切換至B段電源；任一段電源失壓發生時，控制電源均切換，保證自動切換裝置啟動，失壓側的進線開關跳閘，母聯合閘。

這種控制電源的設置方式的特點就是，當任一段進線電源失壓發生時，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，正常運行方式下，所有控制電源均引自A段電源，當B段電源失壓時，所有控制電源不會切換，當A段失壓時，所有電源均切換至B段。特點：控制電源均引自A段，當B段電壓失壓時，控制電源保持正常，不存在切換過程；當A段電壓失壓發生時，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，兩套整流器在線運行，設計選用整流器，應能夠在電源電壓恢復正常后自動恢復，躲過電源進線失壓造成的影響，不需人工恢復。這種設置方式的特點就是，控制電源無限時切換，不受進線電源失壓的影響，當任一臺整流器失壓、故障或者退出運行、檢修時，另一臺整流器在線切換，控制電源穩定，沒有切換的過程，即使進線全部停電，蓄電池仍能提供1個小時的控制電源供電時間，進行開關操作，為排除故障，恢復供電節約時間，對于任何要求嚴格的負荷都能滿足要求。

通過對以上三種控制電源的設置方式的比較，在裝有自動切換裝置的配電系統，應根據負荷的情況選擇控制電源的設置方式。

在負荷特別重要的情況下，控制電源自然應首選直流控制電源，因為直流電源供電穩定，可以滿足任何要求嚴格負荷的要求。

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置方式供電。

2.FUR組合保護應用

2.1FUR組合保護在廠用電系統中的幾種應用。

第一方案是更換原有負荷開關，即增加額定電流以滿足廠用變容量的變化要求，此方案最為方便簡單。從表面上看，在正常情況下，選擇負荷開關額定電流為1250A或630A均可滿足要求，但若廠用變二次側發生短路時，考慮廠用變阻抗后，流過一次側的最大電流約為2000A，而目前負荷開關的最大額定電流為1250A，所以不能滿足要求，有可能會出現負荷開關爆炸等嚴重現象的發生，不是徹底的解決問題的方案。

第二方案是在原有開關柜內將負荷開關更換為真空斷路器。通過短路電流計算，當在高壓廠用變高壓側發生三相短路時，系統各設備提供的最大短路電流達到77.9kA（自耦變側）和54.4kA（雙圈變側），假定斷路器能切斷如此大的短路電流，但由于斷路器實際開斷時間（繼電保護時間與斷路器分閘時間之和）大于80ms，所以在短路故障切除之前，與之相連接的電氣設備將受到3個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設備帶來很大的損害，影響其使用壽命和經濟效益的充分發揮。實際上，現有常規斷路器也無法切斷如此大的短路電流，若選用發電機專用斷路器，其價格十分昂貴，也不能保證短路動作有良好的選擇性，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備代替負荷開關，可選擇輕型斷路器，FUR作為保護設備（FU即高壓限流熔斷器，FR為高能氧化鋅過電壓保護器，兩者組合簡稱FUR），FU的限流性和快速性使得在短路電流遠未達到最大值之前就切斷短路電流，其切斷時間可根據保護特性進行調整和選擇，以保證上、下級的動作選擇性，從而達到保護設備的目的。而FR的降壓性和移能性限制了網絡中的操作過電壓，并將短路網絡中的磁場能量釋放，快速將電流衰減至零。因此使用FUR裝置有如下優點：

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

（2）由于FU的限流性，系統設備不再會受到預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備的事故，延長了電氣設備的使用壽命，且設備選擇無需考慮動、熱穩定校驗問題；

（3）由于FU的快速性，使故障切斷時間大大縮短；

（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，FR吸收了FU在開斷過程中系統各部分提供的能量，使FU開斷時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的上述這些優點克服了方案一、二的某些缺點，且價格較方案二低很多，同時可實現在原有開關柜內進行改造，工作量較少，改造時間短。

2.2柜內結構方案的設計

在確定了采用普通真空斷路器加FUR組合保護裝置方案后，在不增加外置設備及占地的情況下，分析所增加的設備在柜內安裝的可能性。原柜內裝設了一臺高壓負荷開關，在不改變柜體尺寸的情況下，將此開關拆除后，略加改造（即增加相關的支撐件）自上而下依次布置FU的撞擊機構、FU、FR及真空斷路器。真空斷路器僅作為切斷負荷電流之用，因此它安裝在FUR之前或之后都是可取的，根據開關的型式及操作、檢修及維護更換設備的方便，在此次改造中，將真空斷路器布置在FUR之后，主要原因是①斷路器操作機構易于安裝，引出線易于連接；②在更換FU熔絲時，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裝設在開關柜后板上，支撐容易，且與封閉母線套管和真空斷路器連接方便，經校核安裝尺寸及帶電距離均可滿足要求，但柜內需增加一定數量的設備支撐件及面板現場開孔工作。如果能在FUR前再裝設一組隔離開關，則該方案就更加完美，即當在機組運行時，需更換FU的熔絲時，不會影響機組正常發電，上、下端均不帶電，人員更加安全。

3.總結

經過理論計算和實踐證明，FUR組合保護裝置有其很大的優越性，并已在江埡水電站廠用電系統中成功運用，它減少了設備的誤動率，有效的保護了主要電氣設備，提高了電站的經濟效益。但在選用該設備時，應多方案比較，綜合考慮和計算，既要保證電站安全的安全性，又要保證動作的可靠性和選擇性，它不同于一般熔斷器或負荷開關的選擇。