普通雙電源切換裝置升級為無擾動雙電源切換裝置的一種方法

高文民

(唐山三友化工股份有限公司,河北唐山 063305)

雙電源切換裝置,一般是比較重要的設備配備的在一路電源故障的情況下,自動投入另外一路電源的開關裝置?；坞?通俗地講,是電網遭受雷擊、電路短路、外網波動等引起的一種電壓波動,當電壓低于設備的正常工作電壓時,就會引起保護啟動、設備跳車等后續動作。雖然晃電發生的次數不是太多,一旦發生,就會影響生產,甚至導致鍋爐滅火,影響到集團供電供汽的穩定性。

1 普通雙電源切換裝置的特點

普通雙電源切換裝置具有“自動控制”“常用電源”“備用電源”等選擇,可以將任何一路電源作為常用電源和備用電源,最關鍵的技術指標是切換時間,一般最小切換時間在0.1 s左右。一般交流接觸器在斷電超過40 ms時就會釋放,0.1 s的切換時間顯然超過了接觸器保持吸合的最低限值,切換過程相當于晃電1次,不能夠滿足具有較高供電可靠性要求的場所。

2 安裝雙電源切換裝置的設備統計分析

吸風機屬于鍋爐設備中的關鍵設備,稀油站是吸風機滑動軸承的潤滑設備,和吸風機主電動機(2#～3#爐吸風機功率為1 400 kW,4#～5#爐吸風機功率為2 240 kW)存在連鎖關系,一旦稀油站壓力低于最低設定值0.12 MPa,主電動機就會跳閘,此時鍋爐負荷波動不可避免。稀油站的電源一般使用兩路電源,并安裝雙電源切換裝置。

給水泵電動機為滑動軸承,其稀油站的電源一般使用兩路電源,并安裝雙電源切換裝置。

發電機油系統的獨立油源裝置等,一般設置兩路電源,安裝雙電源切換裝置。

目前這些雙電源切換裝置的最短切換時間均為0.1 s,切換后,交流接觸器也會釋放,雖然電源切換成功,但是設備可能已經停止運轉。

3 無擾動切換改造的思路

我們創新思路,反其道而用之,正是利用這樣晃電的機會,做到不晃電的效果。經過對稀油站控制回路的分析,我們在普通雙電源切換裝置的電源下口,在稀油站控制回路上再安裝一種專門的抗晃電裝置,由雙電源切換裝置負責在一路電源消失或低于設定值時,自動投入另一路電源,由抗晃電裝置負責在切換過程中使接觸器保持吸合不釋放,從而達到無擾動切換的效果。

我們先期對兩臺吸風機的稀油站雙電源切換裝置進行了改造。

3.1 抗晃電裝置的功能

在這次改造中,我們使用了江蘇國網自控科技股份有限公司生產的KHD-100智能型自適應抗晃電裝置。

3.1.1 電阻參數設置說明

在“功能定值”中“電阻參數設置”中設置線圈電阻和控制線電阻。線圈電阻可以用萬用表歐姆擋直接測得,控制線電阻主要考慮線路的長度,接觸器啟停一般都在DCS控制?？紤]到一般的實際情況,控制電纜的電阻一般可以估算得出。銅線阻率為0.0172,鋁線阻率為0.0283。1.5 m2線鋁線的電阻為RL=0.0283×1 000/1.5=18.8 Ω/km,2.5 m2線鋁線的電阻為RL=0.0283×1 000/2.5=11.3 Ω/km。控制線電阻的估算要考慮來回線總電阻。設置好兩者的電阻后,裝置自動計算出輸出電壓的大小,并補償線路壓降的損耗,保證接觸器線圈的直流電壓滿足維持吸合的要求。

圖1中,RL為控制線電阻,Rm為接觸器電阻。在晃電發生后,直流電壓輸出Uo,應考慮到線路壓降UL,保證接觸器上的壓降Um與理論值相符。因此,輸出電壓在裝置中將提高為Uo=UL+Um。

圖1 控制線壓降圖

3.1.2 晃電參數設置

在“功能定值”中“晃電參數設置”中設置晃電延時。晃電延時為在交流系統發生電壓跌落(電壓突然跌落50 V或降低到180 V以下)時,KHD-100裝置啟動交流轉直流切換,切換到直流維持狀態,接觸器線圈在直流電壓的維持下,主觸點和輔助觸點繼續吸合。裝置在晃電延時時間到后,判斷交流電壓是否恢復到正常值(程序默認185 V以上),如果已經恢復,則裝置切換到交流運行狀態,此時裝置認為系統發生了“晃電”,裝置“晃電”指示燈點亮;如交流電壓處在正常電壓范圍內,則KHD-100切斷直流電壓,并返回到交流模式,為下次系統上電做好準備,此時,裝置認為系統“斷電”而非“晃電”。系統發生晃電的持續時間,一般在0.5～1 s 左右。晃電的延時時間設置需要大于系統發生晃電的持續時間,并有一定的裕量。在整個晃電延時時間內,裝置都會在DC模式,輸出直流電壓,直到晃電結束,裝置將會切換到交流模式。

3.2 裝置試驗

設置好接觸器電阻和控制線電阻,定好晃電時間后,基本就完成了設置工作。但為避免設置錯誤或接線錯誤,所造成不能夠在“晃電”發生時,可靠維持接觸器繼續吸合,因此,在設置好參數后,需要進行試驗,以確認參數設置和接線是否正確。

按圖2接好線。在手持終端主菜單中,功能投退設置晃電模式中選擇晃電模式。同時在電阻參數菜單中,設置好交流接觸器的直流電阻和控制線的模擬電阻阻值(一般該電阻選擇10～20 Ω)。設置好晃電延時定值。

圖2 控制接線圖

模擬系統晃電:合上交流空開QF和合閘按鈕SB11,交流接觸器啟動。KHD-100在判斷接觸器有電流后,監視電容充電情況。當KHD-100上的“模式燈”點亮,則裝置準備完畢。此時,在晃電設置時間內,分合空開QF一次,模擬系統晃電。此時觀察紅燈是否熄滅。如紅燈HD熄滅,檢查設置參數是否正確。紅燈HD在KHD-100工作正常情況下,應不熄滅。當裝置的模式燈點亮后,可準備下次晃電模擬試驗。

模擬系統斷電:合上交流空開QF和合閘按鈕SB11,交流接觸器啟動。模式指示燈點亮后,分開空開QF,并在晃電時間內不合,則KHD-100維持交流接觸器維持晃電時間后,將接觸器釋放,再次合上空開后,再按啟動按鈕SB11,則接觸器才吸合。

晃電和斷電模擬試驗證明晃電裝置本身工作正常,下一步要進行稀油站的整體雙電源切換試驗。

4 稀油站雙電源無擾動切換試驗

首先,將稀油站控制位置切換到遠方DCS控制,將主油泵開起來,等待2 min,待油壓滿足啟動主吸風機并發出允許啟動信號之后,啟動吸風機電動機,此時完成整個啟動過程。

我們事先將雙電源切換裝置設置在自動狀態,切換時間設為0.1 s,為了保證試驗的準確性,我們從配電室將第一路電源斷開,模擬失電,現場觀測到雙電源切換裝置動作,自動將第二路電源投入,這時稀油站只有微小波動,油壓正常,主吸風機電動機正常運轉,沒有發生跳閘現象。我們又以相同的方法將第二路電源模擬失電,吸風機電動機依然正常運轉。經過多次試驗,沒有發生跳閘現象,確認改造成功(在沒有改造之前,雙電源切換時稀油站的交流接觸器已經釋放,無法自啟動,因油壓降低而報重故障將吸風機電動機跳閘)。

5 小 結

雙電源切換裝置利用抗晃電裝置進行的改造,符合現場稀油站的無擾動切換的條件,達到了預定效果,同時具備了一定的抗晃電功能,在類似設備上可以推廣應用。這樣的改造方法也有一定的不足,比如0.1 s 的短時失電,對于可靠性要求非?？量痰脑O備,還需要采用其它更穩健的方法。