重要用戶保供電外接應急電源切換裝置的研究

陳凱

摘要：2018年，福州地區(qū)年用戶平均停電時間為90分鐘，而東京、紐約、倫敦年用戶平均停電時間分別為20分鐘、21分鐘、61分鐘。與世界先進地區(qū)相比，停電時長還存在較大差距。隨著國家推進海西城市建設，福州承辦了越來越多的國家級會議、賽事，如何保障重要用戶的供電可靠性，是目前配網部門急需解決的問題。本文研究了適用于福建省各地市、縣供電單位的重要用戶外接應急電源切換裝置，為最大限度地提高供電可靠性和縮小停電區(qū)域提供新的方法。

關鍵詞： 保供電; 應急電源; 發(fā)電車;

1 引用標準

GB/T 14048，11-2008《低壓開關設備和控制設備 第6部分：多功能電器 第1篇：自動轉換開關電器》

IEC 60947-6-1 自動切換開關

《國家電力監(jiān)管委員會關于加強重要電力用戶供電電源及自備應急電源配置監(jiān)督管理工作的意見》（電監(jiān)安全 〔2008〕43號）

2 術語和定義

重要保供電活動：具有重大影響和特定規(guī)模的政治、經濟、文化、體育等活動。

ATS切換柜：具有兩路進線、一路出線，且進線可實現快速備自投功能。

快速連接器：能夠實現快速拔插的航空插頭或插座。

3 外接應急電源切換裝置改造適用條件

一般情況下，重要保供電用戶應自行配置應急電源。應急電源的配置應滿足重要負荷的允許斷電時間、容量、供電質量、停電影響等負荷特性，應急電源容量至少應滿足全部重要負荷正常供電的要求。

不能短時停電（幾秒鐘）的用電設備應在設備前段接入UPS 、EPS（在線式）等不間斷應急電源，以保證電源切換時用電設備的用電。

能短時停電（幾秒鐘）的用電設備的末端自投可采用靜態(tài)開關以減少設備停電時間，末端自投的備電源側應由分別來自市電和自備發(fā)電機兩路電源供電。

對于每年常規(guī)舉辦海峽論壇、海交會、茶博會、中考、高考，且不具備上述條件的場所，應加裝外接應急電源切換裝置，實現應急電源裝備快速接入及拆除。

4 外接應急電源切換裝置改造

4.1改造原則

原則上，重要保供電用戶電房內部應設置0.4千伏應急母線段，重要負荷應接入應急母線段供電。應急母線段應有充足的備用容量，滿足所有臨時重要負荷接入需求。此類用戶改造時，應在用戶電房內部加裝ATS切換柜，并由該切換柜為應急母線段供電。ATS切換柜主用電源來自市電，備用電源來自外接應急電源。

對于未設置0.4千伏應急母線段的用戶，當最大用電負荷小于240千瓦時，可將所有低壓負荷視同應急負荷進行保障;當最大用電負荷大于240千瓦時，應在電房內部配置ATS切換柜的同時配置低壓配電柜，以便重要負荷改接由低壓配電柜供電。

用戶電房內部應預留低壓備用接入單元，以便為ATS切換柜提供市電電源。針對評估為可能由UPS電源車供電的用戶，應在用戶電房內部預留備用接入單元為UPS電源車提供市電。

為便于應急電源車輛接入，應在用戶電房附近設置快速連接配電柜，配電柜與ATS切換柜及市電電源之間電纜應提前敷設完成，以便應急電源車輛車載電纜快速接入。

應提前勘察應急電源車輛停放位置，停放位置至配電柜之間電纜連接距離應小于50米。停放位置應根據負荷重要性，考慮發(fā)電車、UPS電源車同時停放要求。

4.2 改造典型接線方式

以在保供電期間重要負荷均已接入應急母線段的重要保供電用戶為例，同時考慮發(fā)電車、UPS電源車兩種接入方案。

4.2.1 改造前接線方式

改造前，重要負荷均已接入用戶電房內部0.4千伏應急母線段，如圖1所示。

4.2.2 改造后接線方式

改造方案：在用戶電房內部加裝ATS切換柜，并由該切換柜為應急母線段供電。ATS切換柜主用電源來自市電，備用電源來自外接應急電源。同時考慮發(fā)電車、UPS電源車兩種接入方案，一路市電接入ATS切換柜，另一路市電接入快速連接配電柜。ATS切換柜應急備用電源線接入快速連接配電柜。

改造后接線如圖2所示。

4.2.3 發(fā)電車備用的供電方式

發(fā)電車作為備用電源供電時：正常情況下，重要負荷由市電電源經ATS切換柜常用回路供電;在市電故障停電時，ATS切換柜快速自動切換至發(fā)電車供電，供電電流流向如圖3所示。

4.2.4 UPS車主用的供電方式

當由UPS電源車作為主供電源時，ATS切換柜切換至“備用手動”模式，由UPS輸出電源為重要負荷供電，供電電流流向如圖4所示。

4.3 應急電源容量配置

應急發(fā)電車作為備用電源處于熱備用時，為防止瞬時額定負荷沖擊，接入負荷應不超過發(fā)電機額定功率60%。

4.4 ATS切換柜技術要求

采用四極切換（A、B、C、N），具有機械和電氣聯(lián)鎖功能，并配備電動/手動操作功能。

ATS開關形式為CB級，不采用熔斷開關互鎖型的ATS開關。具備有自投自復和互為備用相互切換的功能。根據電流大小相應選擇開關，>=800A時采用框架開關;<=630A時采塑殼開關。

組成器件要求采用一體化開關，機械結構要求簡單;具備自動、電動、手動選擇工作模式。

具有液晶顯示，能顯示電壓值，頻率、開關狀態(tài)等信息。

選用具有遠程監(jiān)控功能的ATS開關，監(jiān)控接口要求： 采用232或485通信端口，Modbus通訊協(xié)議。

ATS開關的控制器應具備數字顯示和動作參數設定的功能，能顯示兩路電源的電壓、相序和頻率等參數，同時，能通過232或485接口在遠端閱讀狀態(tài)指示和動作參數，并對參數進行修改。

開關須提供通信接口（干接點或RS-485）可連接至監(jiān)控中心，可由操作人員遠程監(jiān)控每一自動切換開關，包含開關位置與測試開關。

具備欠壓、過壓斷相等保護功能。

開關面板“測試/復位”功能鍵可供用戶定期測試轉換開關及備用電源情況，提高設備供電可靠性。

ATS開關轉換動作時間小于200毫秒。

ATS自動切換柜進線開關額定電流一般選用800A或630A，低壓配電柜出線開關額定電流一般選用400A或250A。

4.5 快速連接配電柜技術要求

快速連接配電柜，與市電或ATS切換柜相連的輸入端采用鍍錫銅盤接線方式;與應急電源車輛相連的輸出端采用快速連接器接線方式，快速連接器具有雙并兩個接入端口，以便應急電源車雙并電纜接入。

快速連接器額定電流一般選用530A或600A，拔插次數應不低于500次，接觸電阻應小于25μΩ。

出線電纜端子的顏色應有明顯標識，規(guī)定如下：A相黃色;B相綠色;C相紅色;中線淡藍色。

4.6 設備工藝要求

外觀工藝：ATS切換柜、快速連接配電柜外觀精美，具有防雨、防雪、防塵功能。

結構工藝：柜體采用不銹鋼材質，柜子可做本體與帶輪托架分體式，柜內部件排列合理、整齊;導線顏色和截面合理，布放平整，編號合理;接插件牢固。

設備銘牌、標記平整清晰。

4.7 電纜配置要求

電纜型號統(tǒng)一為YJV-1kV-4*240。

5 應急電源車輛改造

為保證移動發(fā)電車快速接入的規(guī)范性、通用性要求，移動發(fā)電車、UPS電源車車載電纜的輸出接口應安裝快速連接器，現有車輛和設備應逐步進行改造。

6 外接應急電源切換裝置運維

外接應急電源切換裝置，應定期巡視，每年至少開展一次試驗。

7 結束語

本文研究了福建省重要保供電用戶外接應急電源切換裝置的改造原則、接入方式、設備選型及運維管理要求，確保在重要保供電期間，實現應急電源裝備快速接入活動場所，滿足應急保障需求。