雙電源自動切換裝置設計與應用

袁思遠

(安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234000)

雙電源自動切換裝置設計與應用

袁思遠

(安徽華電宿州發電有限公司，安徽 宿州 234000)

設計了一種基于塑殼斷路器和交流接觸器的雙路電源失電自動切換裝置，介紹了該裝置在安徽華電宿州發電有限公司空壓機房電動閥門配電柜中的應用實例。該裝置便于自行制作與安裝，接線簡單，可靠性高，既節省了投資又減少了維護成本。

雙電源供電；自動切換；交流接觸器；配電柜；備用電源

0 引言

目前，雙路電源供電失電自動切換裝置常應用在大型火力發電廠及其他工業現場中比較重要的負荷供配電系統中，雙路電源自動切換的目的是要保證重要輔機供電的持續性及機組安全、穩定運行[1]。安徽華電宿州發電有限公司空壓機房有3臺儀用空壓機，1臺雜用空氣壓縮機，3臺壓縮空氣干燥器，4臺電動執行機構(#1冷干機入口電動門、#2冷干機入口電動門、#3冷干機入口電動門和廠用儀用壓縮空氣聯絡門)。4臺電動閥門的電源均由空壓機房電動閥門配電柜提供，配電柜的電源取自公用電動機控制中心(MCC)段，只有一路電源。由于空壓機系統是非常重要的公用系統，所以需要再從除灰MCC段引一路電源至空壓機房電動閥門配電柜，并設計雙電源失電自動切換裝置，來保證供電的持續性，提高空壓機系統的可靠性。

1 設計要求

空壓機房電動閥門配電柜目前只有1路電源，取自公用MCC段2E1間隔，現在設計2路電源供電，設計要求如下：(1)從除灰MCC段3F2間隔新增一路電源至空壓機房電動閥門配電柜，2路電源互為備用電源，無主輔之分；(2)當2路電源都失電的情況下，任意1路電源通電，則有供電電源輸出；(3)當公用MCC段2E1間隔電源作為供電電源時，若此時公用MCC段2E1間隔失電，系統能自動切換到除灰MCC段3F2間隔電源作為供電電源，當公用MCC段2E1間隔電源恢復時，保持除灰MCC段3F2間隔電源為供電電源，公用MCC段2E1間隔電源作為備用電源；(4)當除灰MCC段3F2間隔電源為供電電源時，若此時除灰MCC段3F2間隔電源失電，系統能自動切換到公用MCC段2E1間隔電源作為供電電源，當除灰MCC段3F2間隔電源恢復時，保持公用MCC段2E1間隔電源作為供電電源，除灰MCC段3F2間隔電源作為備用電源；(5)空壓機房的電動閥門失電后會保持當前閥位且末端行程位置不會丟失，切換時間只要求小于集散控制系統(DCS)的掃描周期，電源失電自動切換時間小于1 s；(6)額定電流不小于最大負荷電流，空壓機房電動閥門額定電流為1 A，所以要求接觸器額定電流應大于4 A。

2 設計方案

安徽華電宿州發電有限公司空壓機房電動閥門配電柜原來只有1路電源，取自“公用MCC段2E1間隔空壓機閥門配電柜”，現在增加1路電源，新增電源取自“除灰MCC段3F2間隔空壓機房電動閥門柜電源”，兩路電源接到空壓機房電動閥門配電柜，經過雙電源自動切換裝置后給空壓機房電動閥門提供電源，如圖1所示。

圖1 空壓機房電動閥門配電

本文設計的雙電源自動切換裝置主要由塑殼斷路器和交流接觸器構成。在可靠性方面，斷路器和接觸器抗干擾能力較強，工業環境中不可避免的電源波動、電磁波輻射等干擾可能會造成專門的雙電源切換裝置不工作或誤工作[2]，而這些干擾因素對斷路器和接觸器影響較小；在造價方面，由斷路器和接觸器組成的雙電源切換裝置的成本大概為專門的雙電源切換裝置的1/4[3]。

雙路電源失電自動切換電路設計圖如圖2所示：U1V1W1為第1路三相電源，U2V2W2為第2路三相電源，UVW為負載的供電電源，QF1和QF2是2個塑殼斷路器，KA和KB是2個交流接觸器，額定電流32 A，完全滿足負載需求。

圖2 雙電源自動切換電路

當2路電源都沒電時，若U1V1W1電源通電，交流接觸器KA線圈帶電吸合，其常閉觸點斷開，使交流接觸器KB線圈不能帶電吸合，KB主觸點處于斷開狀態，切斷U2V2W2電源輸出，KA常開主觸點閉合，使UVW接通U1V1W1電源；若U2V2W2電源通電，交流接觸器KB線圈帶電吸合，其常閉觸點斷開，使交流接觸器KA線圈不能帶電吸合，KA主觸點處于斷開狀態，切斷U1V1W1電源輸出，其常開主觸點閉合，使UVW接通U2V2W2電源。

當兩路電源都帶電，U1V1W1電源為供電電源，U2V2W2電源為備用電源時，若U1V1W1電源失電，交流接觸器KA線圈失電，KA常開主觸點斷開，KA常閉觸點閉合使交流接觸器KB線圈帶電吸合，交流接觸器KB常閉觸點斷開，使交流接觸器KA線圈不能帶電吸合，切斷U1V1W1電源輸出，KB常開主觸點閉合，使UVW接通U2V2W2電源。當U1V1W1電源恢復時，由于交流接觸器KB常閉觸點處于斷開狀態，使交流接觸器KA線圈不能帶電吸合，KA常開主觸點處于斷開狀態，U1V1W1電源不能輸出，僅作為備用電源，U2V2W2電源仍為供電電源。

當兩路電源都帶電，U2V2W2電源為供電電源，U1V1W1電源為備用電源時，若U2V2W2電源失電，則交流接觸器KB線圈失電，KB常開主觸點斷開，切斷U2V2W2電源輸出，KB常閉觸點閉合使交流接觸器KA線圈帶電吸合，交流接觸器KA常閉觸點斷開，使交流接觸器KB線圈不能帶電吸合，切斷U2V2W2電源輸出，KA常開主觸點閉合，使UVW接通U1V1W1電源。當U2V2W2電源恢復時，由于交流接觸器KA常閉觸點處于斷開狀態，使交流接觸器KB線圈不能帶電吸合，KB常開主觸點處于斷開狀態，U2V2W2電源不能輸出，僅作為備用電源，U1V1W1電源仍為供電電源。

這樣，在供電電源失電時，本裝置能自動將備用電源切換至供電電源，為系統提供持續電源。

3 實例應用

對設計好的雙路電源失電自動切換裝置進行現場安裝、接線與測試。由于空壓機系統是公用系統，一旦失去備用或者出現故障將會極大地影響機組的安全穩定運行，所以必須制定完善的安裝方案。空壓機房電動閥門配電柜所帶全部負荷為#1冷干機入口電動門、#2冷干機入口電動門、#3冷干機入口電動門和廠用儀用壓縮空氣聯絡門，這4個電動執行機構在空壓機系統運行過程中處于全開狀態，運行人員不對這4個電動閥門進行操作，并且電動閥門在失電時閥位保持不變，所以，可以在空壓機系統不停運的情況下對空壓機房電動閥門配電柜短時間停電來安裝雙電源切換裝置。本裝置的主要器件是2個塑殼斷路器和2個交流接觸器，先把內部回路線提前接好，到現場只需固定好，然后對外部回路進行接線，將“公用MCC段2E1間隔空壓機閥門配電柜”電源接入U1V1W1，將“除灰MCC段3F2間隔空壓機房電動閥門柜電源”接入U2V2W2，將UVW接入空壓機房電動閥門配電柜總空開上口。實際安裝在1 h內完成。

安裝完成后，對雙電源失電自動切換裝置進行現場試驗。首先，使塑殼斷路器QF1和QF2都處于分閘狀態，用萬用表交流電壓擋測量UVW不帶電；合上QF1，U1V1W1接通UVW，用萬用表交流電壓擋測量UVW有380 V交流電；斷開QF1，合上QF2，U2V2W2接通UVW，用萬用表交流電壓擋測量UVW有380 V交流電，說明當兩路電源都失電時，任意一路電源通電，有供電電源輸出。此時U2V2W2為供電電源，合上QF1，使U1V1W1作為備用電源，斷開QF2，使U2V2W2失電，用萬用表交流電壓擋測量UVW有380 V交流電，說明當U2V2W2失電時，系統自動切換到U1V1W1電源；此時U1V1W1為供電電源，合上QF2，使QF2作為備用電源，斷開QF1，使U1V1W1失電，用萬用表交流電壓擋測量UVW有380 V交流電，說明當U1V1W1失電時，系統自動切換到U2V2W2作為供電電源。現場測得實際切換時間約為0.7 s，滿足要求，現場測試效果良好。

4 結束語

作為對連續供電的一種保障，雙電源自動切換裝置已廣泛應用于各種重要的場所，本文設計的雙電源自動切換裝置主要由塑殼斷路器和交流接觸器構成，這些元器件技術成熟、應用廣泛，比起專門的雙電源切換裝置更加容易操作，故障率低。實際應用顯示，該裝置能準確地實現兩路電源間的可靠切換，有較好的推廣應用價值。

[1]石立斌，孔祥華，潘瑞強.2×660 MW機組調試過程中雙路電源切換發現的問題及解決辦法[J].科技創新導報，2012(7):84-86.

[2]項建新，胡劍挺.雙電源自動切換系統的設計[J].浙江科技學院學報，2007，19(4):277-280.

[3]賀勇健,冷明全.雙電源切換系統在閥外冷配電系統中的應用[J].電源技術，2013，37(3):475-477.

(本文責編：齊琳)

2017-02-06；

2017-02-27

TM 762

B

1674-1951(2017)03-0051-02

袁思遠(1991—)，男，河南開封人，助理工程師，從事熱工自動化相關方面的工作(E-mail:1009162258@qq.com)。