塔式起重機加裝備用電源自動投入裝置（APD）的必要性

張榮平　羅廣賢

摘要：塔式起重機具有回轉(zhuǎn)半徑大、提升高度高、操作簡單、裝卸容易、靈活快捷等優(yōu)點，是普遍使用的起重機械。但是該塔式起重機受工作環(huán)境及自身結(jié)構(gòu)的影響，存在臨設上空高空墜物、在建建筑物碰撞、已建建筑物碰撞等安全風險。為了消除或減少損失，保證塔式起重機不間斷供電，在塔式起重機的控制系統(tǒng)中可增加備用電源自動投入裝置。

關(guān)鍵詞：塔式起重機；備用電源；自動投入裝置；APD；控制系統(tǒng)；不間斷供電 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM762 文章編號：1009-2374（2015）31-0076-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.31.038

隨著我國經(jīng)濟及建筑業(yè)、工廠的繁榮發(fā)展，塔式起重機拓展了廣闊的市場，因為具有回轉(zhuǎn)半徑大、提升高度高、操作簡單、裝卸容易、靈活快捷等優(yōu)點，是普遍使用的一種起重機械，在很多場合已經(jīng)是必不可少的重要組成部分。但是由于該塔式起重機的工作環(huán)境及自身結(jié)構(gòu)的特殊，存在臨設上空高空墜物、在建建筑物碰撞、已建建筑物碰撞、多塔碰撞、塔機頂升作業(yè)碰撞等安全風險。從既保證工作進度，又要保證工作安全的角度，應充分考慮塔式起重機作業(yè)防碰撞的安全方案，確保塔式起重機作業(yè)的安全。

1 現(xiàn)在采取的措施

目前，絕大多數(shù)塔式起重機上預備木楔或其他機械裝置，遇停電情況利用木楔將回轉(zhuǎn)齒圈與回轉(zhuǎn)小齒輪用木楔楔緊回轉(zhuǎn)制動，防止風力推動或慣性起重臂旋轉(zhuǎn)碰撞其他塔式起重機或建筑物，來電時將吊鉤收回后將木楔松脫。但是這一方法存在著不及時性和不可靠性。當供電電源由于某些原因而斷開時，正常工作遭到破壞，給生產(chǎn)和生活造成不同程度的損失，甚至造成碰撞事故或人員的傷亡事故。為了消除或減少損失，保證塔式起重機在工作中不間斷供電，在塔式起重機的控制系統(tǒng)中可增加備用電源自動投入裝置。備用電源自動投入裝置是指當工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動地將備用電源投入或?qū)⒂秒娫O備自動切換到備用電源上去，使用戶不至于停電的一種自動裝置，簡稱備自投或APD裝置。生產(chǎn)使用過程中，由于過電流、短路或負載過大跳閘、線路故障等造成塔式起重機的突然停電，使得正在回轉(zhuǎn)或起吊在半空中的塔式起重機出現(xiàn)危險；一旦發(fā)生失電，塔式起重機將失去控制，在慣性作用下，風力推動起重臂旋轉(zhuǎn)碰撞其他塔機或建筑物、障礙物，塔式起重機將會發(fā)生不可預期的事故、吊運中的重物也將無法安全地卸下，因此常設置兩組或兩組以上的獨立電源供電，一組供電回路工作，另一組供電回路備用，或互為備用。當工作電源消失時，用APD裝置備用電源的投入，中斷供電時間只是自動裝置的動作時間，時間很短，只有幾秒，對生產(chǎn)無明顯影響，故APD裝置可大大提高塔式起重機工作供電的可靠性和安全性，塔式起重機在工作供電狀況時對其進行充電。工作中突然停電，吊鉤未提升到位時或回轉(zhuǎn)還在慣性作用下旋轉(zhuǎn)，應使用APD裝置供電進行回轉(zhuǎn)制動，使塔式起重機防止與其他障礙發(fā)生碰撞，運行至安全位置停止或者卸除載荷，消除不安全隱患。APD裝置可以大大提高供電的可靠性和連續(xù)性，使塔式起重機的作業(yè)安全性有了進一步保障。

2 APD裝置的特點和組成

第一，APD裝置結(jié)構(gòu)簡單，費用低，可以大大提高供電的可靠性和連續(xù)性，廣泛應用于發(fā)電廠的廠用電系統(tǒng)和廠礦企業(yè)的變、配電所的所用電系統(tǒng)中。

第二，為滿足運行要求，APD裝置應由低電壓啟動部分和自動合閘部分兩部分組成：低壓啟動部分作用是監(jiān)視工作母線失壓和備用電源是否正常，并兼作電壓互感器的熔斷器熔斷時閉鎖APD裝置之用。當工作母線因各種原因失去電壓時，斷開工作電源，并在備用電源正常時使APD裝置啟動；自動合閘部分是在工作電源的斷路器斷開后，經(jīng)過一定延時將備用電源的斷路器自動投入。

第三，為使APD裝置能可靠運行，對啟動過程中的主要元器件的動作參數(shù)必須進行整定，使APD裝置既不誤動，又不拒動。

由于自然條件、設備質(zhì)量、運行維護等方面的因素，電力系統(tǒng)中的各種設備，如發(fā)電機、變壓器、電容器、輸電線路等，可能會發(fā)生短路故障或異常運行狀況。APD裝置在保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟運行等方面都起著積極的作用。APD裝置還通過判斷目前設備的運行狀態(tài)，自動地使系統(tǒng)快速供電，不至于使設備失控，使危害范圍減至最小，并保證快速恢復無故障部分的正常運行。在設計和研制APD裝置的時候，還應充分考慮到提高可靠性的各種措施。

在圖1中，APD裝置裝設在備用電源進線斷路器QF2上。在正常情況下，斷路器QF1閉合，QF2斷開，負荷由工作電源供電。當工作電源故障時，APD裝置動作，將QF1斷開，切除故障電源，然后將QF2閉合，使備用電源投入工作，恢復供電，此時全部負荷均由備用電源供電。

APD裝置應滿足以下基本條件要求：（1）備自投必須在具有備用電源的工作母線因任何原因失去電壓時動作；（2）備自投應該保證停電的時間最短，使電動機啟動得容易一些；（3）備自投只應動作一次，以免當在母線或引出線上發(fā)生持續(xù)性故障時，備用電源被多次投入到故障元件上去，造成更嚴重的事故；（4）備自投動作于永久性故障的設備上應加速跳閘；（5）當電壓互感器的熔斷器熔斷時，備自投不應動作；（6）當備用電源無電壓時，備自投不應動作，因為動作時沒有效果；（7）備自投應在確定工作電源已斷開后，再將備用電源投入。其目的在于，在工作電源發(fā)生故障的情況下，不致在備用電源投入后，由備用電源經(jīng)過母線來供給故障點電流以及其他一些電網(wǎng)所禁止的特殊運行方式。

3 APD裝置的工作原理

工作電源斷電→失壓保護動作→QF1跳閘→觸點QF1 3-4斷開→KT斷電、觸點延時斷開→觸點QF1 1-2閉合（延時觸點還未打開）→KO通電動作→YC通電→QF2合閘→備用電源投入、供電恢復。若備用電源合于故障回路上，則保護動作、使其立即跳閘后，觸點QF2 1-2閉合，但KT觸點延時后已經(jīng)斷開，保證QF2不會重新

合閘。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷擴大，系統(tǒng)的運行方式也越來越復雜，而且各個行業(yè)對供電質(zhì)量和供電可靠性的要求越來越高，特別是一些重要的用電單位具有用電容量大、工藝要求嚴格及自動化水平高等特點。只要突然停電，即使停電時間只有幾分鐘，都可能使整個生產(chǎn)線停產(chǎn)，而重新恢復生產(chǎn)要經(jīng)過很長時間且操作復雜；一次突然停電還會給企業(yè)帶來很大的經(jīng)濟損失，給人民生活造成極大的困難，從而使經(jīng)濟蒙受損失或產(chǎn)生不控制的安全事故。備用電源自動投入裝置能在經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用，不僅實現(xiàn)的原理簡單、價格比較低，它主要是能有效地提高供電的可靠性，所以能在各個領域得到廣泛

應用。

隨著我國起重機械制造水平的不斷提高，塔式起重機的效率和可靠性也在持續(xù)提高，保障塔式起重機運行安全成為當下刻不容緩的問題，但塔式起重機械在實際運用中出現(xiàn)故障的情況、不安全因素仍較多，完善系統(tǒng)設計、增加保護裝置是提高塔式起重機械安全性、可靠性的關(guān)鍵，針對不同的故障采用針對性的方法能減少事故及提高工作效率，從而也進一步防止塔式起重機安全事故的發(fā)生。所以，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，塔式起重機加裝APD裝置有效的措施，對于提高供電可靠性、進一步增強設備的安全可控性來說具有重要的意義。

參考文獻

[1] 張英，趙芳.電力系統(tǒng)自動裝置[M].北京：中國電力出版社，2012.

[2] 李憲彬.電力系統(tǒng)自動化[M].北京：中國電力出版社，2004.

[3] 備用電源自動投入裝置技術(shù)條件（DL/T 526-2013）[S].

作者簡介：張榮平（1978-），男，供職于楚雄州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心，研究方向：機電類特種設備檢測技術(shù)；羅廣賢（1984-），男，供職于楚雄州質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督綜合檢測中心，研究方向：機電類特種設備檢測技術(shù)。

（責任編輯：秦遜玉）endprint