10kV雙電源自動切換裝置在供電系統的設計應用淺析

于文海

摘 要：近年來，隨著社會經濟水平的不斷發展，社會各個領域的用電需求逐漸加大，同時對于供電的可靠性也提高了要求。本文簡要闡述了10kV雙電源自動切換裝置的結構與工作原理，對其在高速公路隧道供電系統中、變電站供電系統中的設計應用做出分析，以此來為供電系統的良好運行提供理論依據。

關鍵詞：10kV雙電源自動切換裝置；工作原理；供電系統

引言：10kV雙電源自動切換裝置是一種應用最新技術開發而成的產品，適用于工作電壓為6KV-10KV，額定電流為630A-1250A的雙電源供電系統。一旦系統中有電源故障發生時，自動切換裝置能夠使備用電源與發電機相互切換，保證供電的可靠性，目前此種裝置主要應用于軍事、機場等不允許斷電的重要場所。

1.10kV雙電源自動切換裝置的結構與工作原理分析

1.1裝置結構分析

10KV雙電源自動切換裝置主要由兩部分構成，分別為本體與控制器，其中控制器的配置較為專業化，本體由斷路器、保護熔斷以及機械連鎖機構組成。機械連鎖裝置一般情況下被安置在斷路器中間，裝置整體供電安全是通過保障斷路器斷路器合閘狀態來實現的，當電源裝置處于運行狀態時，機械連鎖裝置能夠通過機電雙重保護來維持斷路器處于不同的合閘狀態，以此來實現電源供電裝置的安全[1]。此外，10kV雙電源自動切換裝置還具有數字化與智能化的特點，可以進行自動化檢測，將數字信息通過LED顯示出來。

1.2裝置工作原理分析

基于10kV雙電源自動切換裝置的工作原理上來講，整個裝置的運行是以單片機為核心，對兩路的低壓供電電源進行科學性監測，其中電源的類型包括常用電源電壓以及備用電源電壓，對兩種電壓的相位與頻率進行檢測。如果在檢測中發現電源出現故障，比如，過壓故障、欠壓故障以及缺相故障，裝置此時會實現自動化控制，將開關切換至備用電源處[2]。此種自動化控制方法能夠有效將故障時間縮短，確保供電系統的穩定運行。此種設計方法能夠確保供電的可靠性，但是在實際操作過程中，除了應用應用自動化模式以外，還需添加人工手動模式，一旦自動化模式出現故障，以便于采用人工手動模式實現電源切換，來增加系統運行的安全系數。

2.10kV雙電源自動切換裝在供電系統中的設計應用分析

2.1在高速公路隧道供電系統中的應用

2.1.1方案設計分析

某高速隧道由水澗山隧道與石鼓隧道組成，由于二者之間間距較短，并且兩隧道中間為深谷，難以設置配電房，因此分別在石鼓隧道與水澗山處設置配電房，兩處配電房均已10kv進線電源為為備用電源。本次設計方案為將兩處配電房中應用的人工手動聯鎖切換，改革為“電氣/機械聯鎖”裝置，以此來進行高電壓運行的自動切換。其中的二次自動控制需要利用PLC模式實現管控，PLC模塊開關與電動機構裝置需要采用EPS電源供電。對山澗配電房需要將手動連接件與斷路器出線拆除，替換成新型固定式切換柜。石鼓配電房同樣需要拆除連接件與斷路器切線，需新增備用柜。將配電房中的鑰匙式機械聯鎖取消連接，將山澗配電房與石鼓配電房內的符號開關與路由器進行科學連接。

2.1.2配電房高壓斷路器之間的機械聯鎖控制

配電房中高壓斷路器分合閘控制操作是由PVC控制模塊對機械聯鎖裝置進行控制而實現的。PLC控制邏輯的設置以主回路為主，使電路系統恢復供電以后，保障路由器能夠恢復到正常運行狀態。當山澗配電房與石鼓配電房處于正常供電狀態時，配電房采用的供電線路為市電10kv，另外一個配電房內備用電源將不參與使用。當10kv配電房路由其斷開時，這主電源線路斷開，備用電源線路處于閉合狀態，開啟供電模式。若兩路電源均處于斷開狀態停止工作，則由配電房高壓斷路器維持正常供電狀態[3]。當水澗山配電房處于正常工作狀態時，石鼓電源的斷路器處于斷開狀態。當水澗山配電房處于停電狀態時，市電進線將斷開，經過延時時間檢測后，主電源斷路器將處于斷開狀態，備用電源斷路器實現閉合。此時的實用電源由石鼓配電房引入。當水澗山配電房恢復正常工作狀態時，經過5秒延時間后，市電線斷路器將處于閉合狀態，備用電源線路閉合，其它線路斷開。當水澗山配電房市電出現停電情況時，備用電源將停電，水澗山配電房斷路器將處于閉合狀態，恢復正常供電運行狀態。

石鼓配電房內各個高壓斷路器也是通過PLC控制模塊進行管控，從而實現對分合閘閉合狀態的控制。PLC的設置需要以主回路為核心，以此來保障電路器的正常運行狀態。當石鼓配電房處于正常工作狀態時，此時的供電來源為市電，水澗山配電房電源將不投入使用。當石鼓配電房處于停電狀態時，市電進線電源將斷開，經過延時確認后，備用電路器工作，主電源將斷開。經過延時確認后，斷路閉合，備用電源將投入使用。

2.2應用于變電站供電系統中的應用

2.2.1雙電源自動切換裝置接線分析

某變電站供電系統采用了10kV雙電源自動切換裝置，電路來源如圖1所示。此中雙電源自動切換裝置，主要是利用無源干觸點方式進行電機控制，進而使開關處于正常工作狀態。一般情況下，供電站變壓器主要應用為380v母線，當自動切換裝置檢測變壓器工作值低于電壓整定值時，備用站變壓器將發揮維持電壓正常的作用。當閉鎖信號未被輸入系統時，自動切換裝置將指控備用電站將變壓器進入正常運行。當變壓站用工作變壓器變低進線電壓恢復正常，且無閉鎖信號輸入時，自動切換裝置將進行調控作業。此種供電裝置的優點為對信息采集量較少，僅通過閉鎖信號與過流保護閉鎖信號即可實現調控。雙電源自動切換裝置邏輯較為簡單，只需對進線電源電壓以及零序過流保護動作實施信息、數據的采集，隨后通過對信息數據進行分析，來做出對應的切換選擇。

2.2.2雙電源自動切換裝置調試分析

變電站供電系統中專用以及備用電源自動切換裝置的使用，需要滿足以下幾類要求。第一，當主供電源不進行電壓提供時，并且備用電壓顯示正常工作狀態，沒有出現閉鎖信號，此時應該投入備用使用電源，在主供電源恢復正常運作狀態時，無閉鎖信號出現，這時需要應用主供電源。第二，當變電站出現變低壓側零序過流保護動作時，應及時關閉自動投入裝置。第三，當有380V低壓當380V低壓配電屏進線斷路器過流保護動作時，也應閉鎖自動投入裝置。在進行接線的調試工作時，應將母線均接入外部電源進行檢測，接入的電源為380V，同時作為供電系統的電源。在調試工作開始前，需要對外部接線的連接仔細檢查，確保與方案設計要求一致，并且外部接線不產生松動。對于雙電源自動切換裝置的相關參數，需要按照實際使用需求進行調試，以及進行電阻絕緣測試。隨后實施二次電阻絕緣回路測試與二次回路耐壓測試。

此外，在管理方面需要進行嚴格的驗收，強化二次回路接線的檢查，確認設備是否正常運行。運行人員在今后的操作中，對于二次切換操作，應檢查裝置相應的母線，PT燈明亮即表示二次回路已接通。設備出現一次電壓，隨后將會獲得二次電壓。需要將后臺機與相關保護裝置檢查完好后，才能進行下一步操作，這樣可以防止一次通電后二次沒有電壓，電流突變的情況下，保障設備運行動作。

結論：綜上所述，10kv雙電源自動切換裝置在供電控制中發揮著十分重要的作用，直接關系到供電系統使用的可靠性與安全性。基于裝置設計的角度來講，需綜合考慮軟件設計與硬件設計方面，進行實驗測試驗證，滿足供電系統根本需求，同時供電系統操作人員需要相關設計方案使用設備，保障供電系統良好運行。

參考文獻：

[1]劉如意.10 kV雙電源自動切換裝置在高速公路隧道供電系統的設計應用[J].機電信息，2018（09）：14-15+19.

[2]張公祿，柏旭，汪海燕.10kv雙電源自動切換裝置[J].電氣制造，2011（06）：35-37

[3]張佳，董家讀，張雪，楊偉超.雙電源自動切換裝置在500kV東坡變電站站用電系統中的應用分析[J].電氣開關，2014，52（05）：81-85.