380V系統(tǒng)控制電源及FUR組合保護應(yīng)用及優(yōu)越性

劉燕軍

摘要：發(fā)電廠內(nèi)的廠用電系統(tǒng)一般都為雙電源供電系統(tǒng)，在雙電源間裝設(shè)自動切換裝置，可以縮短停電時間，以保證供電的連續(xù)性，為保證自動切換裝置可靠動作，合理的設(shè)置控制電源，是保證自動切換成功的重要因素。下面說一說電力系統(tǒng)中0.38KV系統(tǒng)控制電源的控制方式選擇及FUR組合保護應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：控制電源設(shè)置；FUR組合保護

前言

我自2002年參加工作以來，一直從事發(fā)電廠電氣安裝、檢修工作，工作中認(rèn)真學(xué)習(xí)、刻苦鉆研本專業(yè)知識，并在實踐中積累和總結(jié)了一些經(jīng)驗，現(xiàn)在把我這些年學(xué)到的一些東西或者說是自己的一點心得寫一下，也算對以前工作的一個回顧，一個總結(jié)，為今后更好的投入到新的工作當(dāng)中去做一個鋪墊。

1.380V系統(tǒng)控制電源

現(xiàn)就380V系統(tǒng)中控制電源的的設(shè)置方式做一下分析。

1.1自動切換分析。

自動切換的原理，雙電源的供電電源，多采用內(nèi)橋式接線，當(dāng)工作電源電壓

除了因手動斷開或電源進線開關(guān)保護動作消失外，在其他原因造成的電壓消失時，自動切換裝置應(yīng)啟動。而且在一段電源消失后，另一段的電源有足夠高的電壓時才啟動自動切換裝置，這是自動切換裝置動作的前提條件。而且，自動切換裝置延時動作，并只動作一次， 當(dāng)電壓互感器的熔斷器之一熔斷時，自動切換裝置不應(yīng)動作，應(yīng)校驗電源過負(fù)荷情況和電動機自啟動的情況，如過負(fù)荷嚴(yán)重或不能保證電動機自啟動，應(yīng)在自動切換前自動減負(fù)荷。

自動切換的過程。當(dāng)滿足自動切換的條件時，失壓側(cè)電源開關(guān)跳開，母聯(lián)投入，恢復(fù)供電。

1.2控制電源設(shè)置

介紹完了自動切換的條件和切換過程，下面我說一下合理設(shè)置控制電源的重要性。自動切換的首要條件是一段電源失壓，在380V電力系統(tǒng)中，控制電源選擇交流電源時，引自電源進線，當(dāng)進線電源失去時，相應(yīng)側(cè)的控制電源相應(yīng)同時失壓，此時，控制電源應(yīng)能可靠切換，保證自動切換裝置能夠啟動，完成自動切換過程。因此，合理的設(shè)置控制電源方式，是自動切換成功的重要因素。

我所參加建設(shè)的發(fā)電廠內(nèi)的控制電源的設(shè)置方式主要有以下幾種。我把這幾種設(shè)置方式做一下敘述并做一下比較。

第一類，正常運行方式下，母聯(lián)及自動切換裝置電源引自A段電源，當(dāng)B段進線電源失壓時，母聯(lián)開關(guān)及自動切換裝置控制電源不會切換，B段進線電源開關(guān)控制電源切換至A段電源；當(dāng)A段進線電源失壓時，A段電源進線開關(guān)控制電源、母聯(lián)開關(guān)控制電源，及自動切換裝置控制電源自動切換至B段電源；任一段電源失壓發(fā)生時，控制電源均切換，保證自動切換裝置啟動，失壓側(cè)的進線開關(guān)跳閘，母聯(lián)合閘。

這種控制電源的設(shè)置方式的特點就是，當(dāng)任一段進線電源失壓發(fā)生時，控制電源均有短暫失壓并切換，切換繼電器相互間不電器閉鎖，切換過程中，存在反送電的可能。

第二類，正常運行方式下，所有控制電源均引自A段電源，當(dāng)B段電源失壓時，所有控制電源不會切換，當(dāng)A段失壓時，所有電源均切換至B段。特點：控制電源均引自A段，當(dāng)B段電壓失壓時，控制電源保持正常，不存在切換過程；當(dāng)A段電壓失壓發(fā)生時，所有控制電源迅速切換至B段，控制電源的切換幾率減少一半，利用自投在線式控制電源設(shè)置方式，采用接觸器控制切換，切換迅速，可靠。

第三類，就是采用直流電源為控制電源，正常方式下，選用兩套整流器和一套蓄電池，兩套整流器分別接在不同段的母線上，兩套整流器在線運行，設(shè)計選用整流器，應(yīng)能夠在電源電壓恢復(fù)正常后自動恢復(fù)，躲過電源進線失壓造成的影響，不需人工恢復(fù)。這種設(shè)置方式的特點就是，控制電源無限時切換，不受進線電源失壓的影響，當(dāng)任一臺整流器失壓、故障或者退出運行、檢修時，另一臺整流器在線切換，控制電源穩(wěn)定，沒有切換的過程，即使進線全部停電，蓄電池仍能提供1個小時的控制電源供電時間，進行開關(guān)操作，為排除故障，恢復(fù)供電節(jié)約時間，對于任何要求嚴(yán)格的負(fù)荷都能滿足要求。

通過對以上三種控制電源的設(shè)置方式的比較，在裝有自動切換裝置的配電系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的情況選擇控制電源的設(shè)置方式。

在負(fù)荷特別重要的情況下，控制電源自然應(yīng)首選直流控制電源，因為直流電源供電穩(wěn)定，可以滿足任何要求嚴(yán)格負(fù)荷的要求。

在不增加投資的情況下，也可以選擇直流控制，并參照第二種交流設(shè)置方式供電。

2.FUR組合保護應(yīng)用

2.1FUR組合保護在廠用電系統(tǒng)中的幾種應(yīng)用。

第一方案是更換原有負(fù)荷開關(guān)，即增加額定電流以滿足廠用變?nèi)萘康淖兓螅朔桨缸顬榉奖愫唵?。從表面上看，在正常情況下，選擇負(fù)荷開關(guān)額定電流為1250A或630A均可滿足要求，但若廠用變二次側(cè)發(fā)生短路時，考慮廠用變阻抗后，流過一次側(cè)的最大電流約為2000A，而目前負(fù)荷開關(guān)的最大額定電流為1250A，所以不能滿足要求，有可能會出現(xiàn)負(fù)荷開關(guān)爆炸等嚴(yán)重現(xiàn)象的發(fā)生，不是徹底的解決問題的方案。

第二方案是在原有開關(guān)柜內(nèi)將負(fù)荷開關(guān)更換為真空斷路器。通過短路電流計算，當(dāng)在高壓廠用變高壓側(cè)發(fā)生三相短路時，系統(tǒng)各設(shè)備提供的最大短路電流達到77.9kA（自耦變側(cè)）和54.4kA（雙圈變側(cè)），假定斷路器能切斷如此大的短路電流，但由于斷路器實際開斷時間（繼電保護時間與斷路器分閘時間之和）大于80ms，所以在短路故障切除之前，與之相連接的電氣設(shè)備將受到3個周波以上的大短路電流沖擊，幾次這樣大的短路電流沖擊必然對設(shè)備帶來很大的損害，影響其使用壽命和經(jīng)濟效益的充分發(fā)揮。實際上，現(xiàn)有常規(guī)斷路器也無法切斷如此大的短路電流，若選用發(fā)電機專用斷路器，其價格十分昂貴，也不能保證短路動作有良好的選擇性，也難以避免大短路電流的沖擊。

第三方案是采用FUR組合裝置加真空斷路器的組合方案。真空斷路器僅作為操作電氣設(shè)備代替負(fù)荷開關(guān)，可選擇輕型斷路器，F(xiàn)UR作為保護設(shè)備（FU即高壓限流熔斷器，F(xiàn)R為高能氧化鋅過電壓保護器，兩者組合簡稱FUR），F(xiàn)U的限流性和快速性使得在短路電流遠未達到最大值之前就切斷短路電流，其切斷時間可根據(jù)保護特性進行調(diào)整和選擇，以保證上、下級的動作選擇性，從而達到保護設(shè)備的目的。而FR的降壓性和移能性限制了網(wǎng)絡(luò)中的操作過電壓，并將短路網(wǎng)絡(luò)中的磁場能量釋放，快速將電流衰減至零。因此使用FUR裝置有如下優(yōu)點：

（1）由于FU的快速性和限流性是由其物理特性所決定，而無機械拒動的可能，所以有較高可靠性；

（2）由于FU的限流性，系統(tǒng)設(shè)備不再會受到預(yù)期短路沖擊電流的沖擊，有效避免了因穿越故障電流而損壞設(shè)備的事故，延長了電氣設(shè)備的使用壽命，且設(shè)備選擇無需考慮動、熱穩(wěn)定校驗問題；

（3）由于FU的快速性，使故障切斷時間大大縮短；

（4）由于FR的非線型性有效的限制了FU的過電壓，使操作過電壓小于2.5倍的額定相電壓，F(xiàn)R吸收了FU在開斷過程中系統(tǒng)各部分提供的能量，使FU開斷時的電弧能量降低至安全線以下，從而減輕了FU的承受壓力。 FUR的上述這些優(yōu)點克服了方案一、二的某些缺點，且價格較方案二低很多，同時可實現(xiàn)在原有開關(guān)柜內(nèi)進行改造，工作量較少，改造時間短。

2.2柜內(nèi)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計

在確定了采用普通真空斷路器加FUR組合保護裝置方案后，在不增加外置設(shè)備及占地的情況下，分析所增加的設(shè)備在柜內(nèi)安裝的可能性。原柜內(nèi)裝設(shè)了一臺高壓負(fù)荷開關(guān)，在不改變柜體尺寸的情況下，將此開關(guān)拆除后，略加改造（即增加相關(guān)的支撐件）自上而下依次布置FU的撞擊機構(gòu)、FU、FR及真空斷路器。真空斷路器僅作為切斷負(fù)荷電流之用，因此它安裝在FUR之前或之后都是可取的，根據(jù)開關(guān)的型式及操作、檢修及維護更換設(shè)備的方便，在此次改造中，將真空斷路器布置在FUR之后，主要原因是①斷路器操作機構(gòu)易于安裝，引出線易于連接；②在更換FU熔絲時，可斷開斷路器，使FU下觸頭在無電壓情況下更換，保證了人身安全；③FUR裝設(shè)在開關(guān)柜后板上，支撐容易，且與封閉母線套管和真空斷路器連接方便，經(jīng)校核安裝尺寸及帶電距離均可滿足要求，但柜內(nèi)需增加一定數(shù)量的設(shè)備支撐件及面板現(xiàn)場開孔工作。如果能在FUR前再裝設(shè)一組隔離開關(guān)，則該方案就更加完美，即當(dāng)在機組運行時，需更換FU的熔絲時，不會影響機組正常發(fā)電，上、下端均不帶電，人員更加安全。

3.總結(jié)

經(jīng)過理論計算和實踐證明，F(xiàn)UR組合保護裝置有其很大的優(yōu)越性，并已在江埡水電站廠用電系統(tǒng)中成功運用，它減少了設(shè)備的誤動率，有效的保護了主要電氣設(shè)備，提高了電站的經(jīng)濟效益。但在選用該設(shè)備時，應(yīng)多方案比較，綜合考慮和計算，既要保證電站安全的安全性，又要保證動作的可靠性和選擇性，它不同于一般熔斷器或負(fù)荷開關(guān)的選擇。