雙電源自動切換裝置在瀑布溝和深溪溝的應(yīng)用

楊超然

（國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 漢源 625304）

雙電源自動切換裝置在瀑布溝和深溪溝的應(yīng)用

楊超然

（國電大渡河瀑布溝水力發(fā)電總廠，四川 漢源 625304）

提出雙電源自動切換開關(guān)的重要性，從雙電源切換裝置的動作原理談起，雙電源使用中雙電源自動切換開關(guān)的選用問題，雙電源切換裝置運(yùn)行注意事項(xiàng)。

問題；雙電源原理；模式；自動切換；運(yùn)行；高可靠性

隨著供電可靠性要求的提高，反事故措施的日趨完善，越來越多的先進(jìn)設(shè)備投入應(yīng)用到供電系統(tǒng)中。雙電源自動切換裝置是一種由微處理器控制，用于電網(wǎng)系統(tǒng)中網(wǎng)電與網(wǎng)電或網(wǎng)電與發(fā)電機(jī)電源啟動切換的裝置，可使電源連續(xù)供電。過去的兩路電源用戶，在低壓側(cè)采用手動操作的雙向隔離開關(guān)進(jìn)行倒閘操作，因此常出現(xiàn)誤操作而引起事故。目前投入使用的專用智能化設(shè)備，具有自投自復(fù)、自投不自復(fù)和互為備用三種切換功能，對兩路供電電源的三相電壓有效值及相位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，當(dāng)任一相發(fā)生過壓、欠壓、缺相，能自動從異常電源切換到正常電源。目前，雙電源自動切換裝置在瀑布溝和深溪溝電站的事故照明切換、主變冷卻器電源切換、頂蓋排水泵電源的切換、壓油裝置油泵電源的切換等輔控設(shè)備上的應(yīng)用比較普遍，而且作用非常明顯。

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，兩站雙電源切換裝置暴露出以下問題：

（1）瀑布溝照明系統(tǒng)事故照明雙電源切換裝置原來型號為DPT-125/160，在切換時(shí)要判斷相位。主用電源為400 V照明系統(tǒng)提供的AC380 V電源，備用電源為逆變電源屏送來的AC220 V，采用接三路220 V在雙電源切換裝置的備用電源輸入端的方式來模擬三相電源，線電壓為0 V。故在主用電源失電時(shí)，切換裝置不能自動切換至備用電源。

（2）雙電源切換裝置由于故障沒有自動切換，其中有2次導(dǎo)致使頂蓋水位過高危及機(jī)組安全；主變冷卻器控制電源的雙電源切換裝置沒有自動切換，瀑布溝、深溪溝各有1次主變冷卻器全停非電量保護(hù)動作跳閘的事情發(fā)生（主變及其輔助設(shè)備沒有移交電廠前）。

（3）由于外來電源為地方小網(wǎng)，經(jīng)常三相不平衡，壓油裝置的雙電源切換裝置如果不正常切換，將影響調(diào)速器壓油泵和漏油泵的啟停，危及機(jī)組的安全運(yùn)行。

（4）瀑布溝和深溪溝雙電源切換裝置在直流系統(tǒng)或其他系統(tǒng)兩路交流進(jìn)線電源中的使用比較多，在廠用系統(tǒng)的倒換中其切換時(shí)間與上級BZT的動作時(shí)間的配合上還存在問題。

針對以上原因，有必要對雙電源切換裝置的動作原理、型號選擇、運(yùn)行注意事項(xiàng)和故障處理進(jìn)行認(rèn)識和探討。

1 雙電源自動切換裝置的動作原理

1.1 雙電源自動切換裝置的起動原因

事故自動切換。由保護(hù)接點(diǎn)起動。發(fā)變組、廠變和其它保護(hù)出口跳工作電源開關(guān)的同時(shí)，起動快切裝置進(jìn)行切換，快切裝置按事先設(shè)定的自動切換方式（串聯(lián)、同時(shí)）進(jìn)行分合閘操作。不正常情況自動切換。有兩種不正常隋況，一是母線失壓。母線電壓低于整定電壓達(dá)整定延時(shí)后，裝置自行起動，并按自動方式進(jìn)行切換。二是工作電源開關(guān)誤跳，由工作開關(guān)輔助接點(diǎn)起動裝置，在切換條件滿足時(shí)合上備用電源。

1.2 自動切換裝置的切換過程

當(dāng)滿足自動切換裝置起動條件時(shí)，失壓側(cè)電源進(jìn)線開關(guān)跳開。備用側(cè)開關(guān)自動合上，恢復(fù)供電。

1.3 智能型雙電源自動切換開關(guān)工作模式

智能型雙電源自動切換開關(guān)有兩種工作模式：手動工作模式和自動工作模式。

自動工作模式：智能型雙電源自動切換開關(guān)在自動模式下控制功能可分為自投自復(fù)（R）、自投不自復(fù)（S）和電網(wǎng)—發(fā)電機(jī)（F）三種。前兩種適用于電網(wǎng)-電網(wǎng)的供電系統(tǒng)，后一種適用于電網(wǎng)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

手動工作模式：手動工作模式有常用電源、備用電源、斷電再扣三種工作方式。手動工作模式下系統(tǒng)將有自動切換功能。

常用電源方式：強(qiáng)制斷開備用電源，接通常用電源。備用電源方式：強(qiáng)制斷開常用電源，接通備用電源。斷電再扣方式：即可將兩路電源全部斷開，也可使因故障脫扣的斷路器再合閘。

自動工作模式：自投自復(fù)（R）和自投不自復(fù)（S）兩種。如果是自投自復(fù)方式，無論備用電源的情況如何，開關(guān)自動切換到主電源。如果是自投不自復(fù)方式，則當(dāng)主源故障時(shí)，自動切換備用電源；在沒有人為干預(yù)的條件下，即使主電源恢復(fù)正常，開關(guān)也不會自動切換到主電源，在自動工作模式中，切換動作的暫存器有80 ms以內(nèi)的延時(shí)?？刂破鞯难訒r(shí)0～30 s。手動工作模式：一旦啟用手動工作模式，開關(guān)將無自動切換能力。用戶必須通過控制器上的手動按鈕完成電源切換。切換動作無人為延時(shí)。

1.4 雙電源裝置智能控制器的模式

1.4.1自投自復(fù)式的智能控制器（R型）

智能控制器對常用與備用電源進(jìn)行監(jiān)測，并進(jìn)行自動切換。當(dāng)兩路電源都正常時(shí)由常用電源供電。常用電源發(fā)生異常（任一相電壓過壓、欠壓、缺相）時(shí)，經(jīng)設(shè)定的延時(shí)t1后，系統(tǒng)斷開常用電源。后再經(jīng)設(shè)定的延時(shí)時(shí)間t2后，備用電源自動合上。當(dāng)常用電源恢復(fù)正常后，則自動延時(shí)切斷備用電源，返回到常用電源供電。在常用電源正常供電情況下，當(dāng)備用電源出現(xiàn)異常時(shí)，控制器面板上備用電源的發(fā)光二極管將根據(jù)故障類型對應(yīng)的指示，并有報(bào)警觸頭將信號送出，進(jìn)行提示。

1.4.2自投不自復(fù)式的智能控制器（S型）

智能控制器對常用電源與備用電源進(jìn)行監(jiān)測，并進(jìn)行自動切換。當(dāng)常用電源出現(xiàn)異常時(shí)，自動延時(shí)切換到備用電源工作。當(dāng)常用電源恢復(fù)正常時(shí)系統(tǒng)并不切換供電電源，直至備用電源異常，再自動切換至常用電源工作。

1.4.3電網(wǎng)-發(fā)電式的智能控制器（F型）

智能控制器對常用電源進(jìn)行監(jiān)測，并進(jìn)行自動切換。當(dāng)常用電源發(fā)生異常時(shí)，經(jīng)延時(shí)發(fā)出發(fā)電指令，請求發(fā)電。當(dāng)自備發(fā)電機(jī)電壓達(dá)到額定電壓的85%時(shí)，斷開常用電源斷路器，同時(shí)發(fā)出卸載指令，卸除次要負(fù)載，延時(shí)后自動切換到由發(fā)電機(jī)電源供電。當(dāng)常用電源恢復(fù)正常后系統(tǒng)斷開發(fā)電機(jī)電源，返回到常用電源供電，并對發(fā)電機(jī)組發(fā)出停電請求指令，提示停機(jī)，并取消卸載指令。

2 雙電源自動切換開關(guān)的選用

2.1 自動切換開關(guān)的型式

自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器（ATSE）是由一個（或幾個）轉(zhuǎn)換開關(guān)電器和其他必需的電器組成，用于監(jiān)測電源、并將電路從—個或幾個負(fù)載電路從一個電源自動轉(zhuǎn)換至另—個電源的電器。ATSE可分為PC級和CB級兩個級別。

PC級ATSE可分為由轉(zhuǎn)換開關(guān)、電機(jī)操作機(jī)構(gòu)或電磁操作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換控制器、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)組成的PC級ATSE和由無短路保護(hù)的斷路器、電動操作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換控制器、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)組成的PC級ATSE兩種形式。

CB級ATSE是由斷路器、電機(jī)操作機(jī)構(gòu)或電磁操作機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換控制器、聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)組成。

目前用戶中已大量使用智能型雙電源自動切換開關(guān)，對防止誤操作、提高供電可靠性起到了一定作用。

2.2 CB級雙電源自動切換裝置的選擇性保護(hù)策略

斷路器或熔斷器是CB級雙電源自動切換裝置中的保護(hù)電器，而雙電源自動切換裝置的配電饋出回路的線路保護(hù)電器也是斷路器或熔斷器，存在保護(hù)電器之間保護(hù)選擇性的配合問題。由于雙電源自動切換裝置的服務(wù)對象是一級負(fù)荷、一級負(fù)荷中的重要負(fù)荷、二級負(fù)荷，所以CB級雙電源自動切換裝置須認(rèn)真對待保護(hù)選擇性的配合問題。

CB級雙電源自動切換裝置的斷路器需與上、下級保護(hù)電器具有保護(hù)選擇性。當(dāng)CB級雙電源自動切換裝置保護(hù)電器為熔斷器，若饋出線路的保護(hù)電器亦為熔斷器，并安裝在同一箱體內(nèi)，為上下二級熔斷器串聯(lián)連接，如果熔斷器之間的額定電流相差1.6倍或1.6倍以上，在達(dá)到額定通斷能力為止的整個過電流范圍內(nèi)基本上能保護(hù)實(shí)現(xiàn)絕列選擇性。雙電源自動切換裝置上、下級的保護(hù)電器的保護(hù)選擇性及時(shí)校驗(yàn)。

2.3 雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)選用策略

2.3.1 電源的接地型式均為TN-C系統(tǒng)

TN-C系統(tǒng)中，中性導(dǎo)體的和保護(hù)的功能組合在一根導(dǎo)體中。國家標(biāo)準(zhǔn)GB50054-1995第2.2.12條規(guī)定：“在TN-C系統(tǒng)中，PEN線嚴(yán)禁接人開關(guān)設(shè)備。”;國家標(biāo)準(zhǔn) GB168953-2004（idt IEC60634-5-54·2002）《建筑物電氣裝置第5-54部分：電氣設(shè)備的選擇和安裝接地配置、保護(hù)導(dǎo)體和保護(hù)聯(lián)結(jié)導(dǎo)體。

第543.3.3條規(guī)定：“在保護(hù)導(dǎo)體中，不應(yīng)串入開關(guān)器件?！?IEC標(biāo)準(zhǔn) IEC60634-4-46：1981《建筑物電氣裝置第4部分：安全防護(hù)第46章：隔離和開關(guān)》第461.2條規(guī)定：“在TN-C系統(tǒng)中，PEN線不得被隔離或開關(guān)?！?，所以雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)僅斷電源線，即交流單相二線制采用單極;交流兩相三線制采用兩極;交流三相四線制采用三極;TN-C直流系統(tǒng)引出L+和PEN（d.c.）時(shí)采用單極開關(guān)斷L+;TN-C直流系統(tǒng)引出L+、L-和PEN（d.c.）時(shí)采用兩極開關(guān)L+、L-。

2.3.2 電源的接地型式均為TN-S系統(tǒng)

TN-S系統(tǒng)中，使用一根獨(dú)立的保護(hù)導(dǎo)體。若兩個電源的中性線接地點(diǎn)是通過同一總接地母線接地，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)1EC60364-4-46：1981第461.2條規(guī)定：“在TN-S系統(tǒng)中，中性線線不需要隔離或開關(guān)”。雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)同TN-C系統(tǒng)。TN-S系統(tǒng)中，若兩個電源的中性線接地點(diǎn)不是通過同一總接地母線接地，即二個獨(dú)立的接地裝置接地，在TN-S系統(tǒng)中，中性線不設(shè)隔離或開關(guān)，則中性線有兩個入地點(diǎn)，在裝有剩余電流保護(hù)器的電路中，ATSE中性線需要隔離或開關(guān)。國家標(biāo)準(zhǔn) GB50054—1995第 4.5.6條規(guī)定：“在 TT或TN-S系統(tǒng)中，N線上不宜裝設(shè)電器將N線斷開，當(dāng)需要斷開N線是，應(yīng)裝設(shè)相線和N線一起切斷的保護(hù)電器。當(dāng)裝設(shè)漏電電流動作的保護(hù)電器時(shí)，應(yīng)能將其所保護(hù)的回路所有帶電導(dǎo)線斷開”。

2.3.3 電源的接地型式分別為TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)

TT電源系統(tǒng)有—個直接接地，裝置的外露可導(dǎo)電部分通過接地極接地，該接地極在電氣上獨(dú)立于電源系統(tǒng)的接地極。在TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)中N線是電源線，TN-S電源系統(tǒng)和TT電源系統(tǒng)的接地裝置在電氣上獨(dú)立的，所以所選用的雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)要切全部電源線。

2.3.4 電源的接地型式分別為TN-S系統(tǒng)和TT系統(tǒng)

TT電源系統(tǒng)中所有帶電部分都與地隔離，或有通過阻抗接地，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分或獨(dú)立接地或集中地與系統(tǒng)的接地點(diǎn)相連。在TN系統(tǒng)和引出N線的TT系統(tǒng)中N線是電源線，所以所選用的雙電源自動切換裝置主電路開關(guān)電器的極數(shù)要切全部電源線。

2.4 瀑布溝和深溪溝兩站雙電源切換裝置型號選用情況

瀑站照明系統(tǒng)事故照明雙電源切換裝置更換型號為TBBQ2-160/100-I-3P，不判相位。而且在裝置更換過程中，為了方便進(jìn)行雙電源切換裝置的試驗(yàn)，在裝置主用電源進(jìn)線前端加裝一個交流空開，備用電源前端的交流空開為逆變電源屏的交流輸出空開。

瀑布溝和深溪溝輔助設(shè)備控制系統(tǒng)雙電源切換裝置基本上都選用的是施耐德公司的產(chǎn)品。主要使用以下幾種型號：ATNS100N/3P/TMD 100A、ATN63S/4P/TMD32A、ATNXS63N/4P/TMD63A等。

3 雙電源切換運(yùn)行注意事項(xiàng)和故障處理

當(dāng)雙電源切換裝置的負(fù)荷回路出現(xiàn)短路時(shí)，可能因短路電流過大造成雙電源切換裝置脫扣（對應(yīng)脫扣指示燈亮），造成全部負(fù)荷停電，這對于瀑布溝和深溪溝頂蓋排水、主變冷卻器以及壓油裝置等重要控制系統(tǒng)的運(yùn)行會造成嚴(yán)重威脅。若發(fā)生以上情況，運(yùn)行人員應(yīng)迅速到現(xiàn)場檢查處理并注意以下注意事項(xiàng)：

（1）檢查負(fù)荷電機(jī)控制器及雙電源切換裝置的工作狀態(tài)，找出故障的回路。

（2）檢查故障回路的電機(jī)控制器是否在分閘狀態(tài)，若未分閘則手動分開，將故障點(diǎn)隔離。

（3）檢查雙電源切換裝置的兩段400V進(jìn)線開關(guān)狀態(tài)，若有跳閘則手動合閘。

（4）在確認(rèn)故障點(diǎn)已隔離后，將雙電源切換裝置切到“手動”位置，用手動操作手柄將雙電源切換裝置合閘于工作或備用電源（可通過閉合指示燈顯示進(jìn)行確認(rèn)），檢查母線電壓正常，無故障回路工作正常。將雙電源切換裝置切回“自動”位置。

（5）通知維護(hù)檢查處理。

總之，經(jīng)過瀑布溝和深溪溝雙電源的使用過程中，特別在雙電源供電系統(tǒng)的切換中，使用雙電源自動切換裝置，是提高供電可靠性、確保重要系統(tǒng)安全的有效措施。

TM564.8

B

1672-5387（2010）06-0066-03

2010-10-08

楊超然（1974-），男，助理工程師，從事水電廠運(yùn)行維護(hù)工作。