雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

袁思遠(yuǎn)

(安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234000)

雙電源自動(dòng)切換裝置設(shè)計(jì)與應(yīng)用

袁思遠(yuǎn)

(安徽華電宿州發(fā)電有限公司，安徽 宿州 234000)

設(shè)計(jì)了一種基于塑殼斷路器和交流接觸器的雙路電源失電自動(dòng)切換裝置，介紹了該裝置在安徽華電宿州發(fā)電有限公司空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜中的應(yīng)用實(shí)例。該裝置便于自行制作與安裝，接線簡(jiǎn)單，可靠性高，既節(jié)省了投資又減少了維護(hù)成本。

雙電源供電；自動(dòng)切換；交流接觸器；配電柜；備用電源

0 引言

目前，雙路電源供電失電自動(dòng)切換裝置常應(yīng)用在大型火力發(fā)電廠及其他工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中比較重要的負(fù)荷供配電系統(tǒng)中，雙路電源自動(dòng)切換的目的是要保證重要輔機(jī)供電的持續(xù)性及機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行[1]。安徽華電宿州發(fā)電有限公司空壓機(jī)房有3臺(tái)儀用空壓機(jī)，1臺(tái)雜用空氣壓縮機(jī)，3臺(tái)壓縮空氣干燥器，4臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(#1冷干機(jī)入口電動(dòng)門、#2冷干機(jī)入口電動(dòng)門、#3冷干機(jī)入口電動(dòng)門和廠用儀用壓縮空氣聯(lián)絡(luò)門)。4臺(tái)電動(dòng)閥門的電源均由空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜提供，配電柜的電源取自公用電動(dòng)機(jī)控制中心(MCC)段，只有一路電源。由于空壓機(jī)系統(tǒng)是非常重要的公用系統(tǒng)，所以需要再?gòu)某襇CC段引一路電源至空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜，并設(shè)計(jì)雙電源失電自動(dòng)切換裝置，來(lái)保證供電的持續(xù)性，提高空壓機(jī)系統(tǒng)的可靠性。

1 設(shè)計(jì)要求

空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜目前只有1路電源，取自公用MCC段2E1間隔，現(xiàn)在設(shè)計(jì)2路電源供電，設(shè)計(jì)要求如下：(1)從除灰MCC段3F2間隔新增一路電源至空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜，2路電源互為備用電源，無(wú)主輔之分；(2)當(dāng)2路電源都失電的情況下，任意1路電源通電，則有供電電源輸出；(3)當(dāng)公用MCC段2E1間隔電源作為供電電源時(shí)，若此時(shí)公用MCC段2E1間隔失電，系統(tǒng)能自動(dòng)切換到除灰MCC段3F2間隔電源作為供電電源，當(dāng)公用MCC段2E1間隔電源恢復(fù)時(shí)，保持除灰MCC段3F2間隔電源為供電電源，公用MCC段2E1間隔電源作為備用電源；(4)當(dāng)除灰MCC段3F2間隔電源為供電電源時(shí)，若此時(shí)除灰MCC段3F2間隔電源失電，系統(tǒng)能自動(dòng)切換到公用MCC段2E1間隔電源作為供電電源，當(dāng)除灰MCC段3F2間隔電源恢復(fù)時(shí)，保持公用MCC段2E1間隔電源作為供電電源，除灰MCC段3F2間隔電源作為備用電源；(5)空壓機(jī)房的電動(dòng)閥門失電后會(huì)保持當(dāng)前閥位且末端行程位置不會(huì)丟失，切換時(shí)間只要求小于集散控制系統(tǒng)(DCS)的掃描周期，電源失電自動(dòng)切換時(shí)間小于1 s；(6)額定電流不小于最大負(fù)荷電流，空壓機(jī)房電動(dòng)閥門額定電流為1 A，所以要求接觸器額定電流應(yīng)大于4 A。

2 設(shè)計(jì)方案

安徽華電宿州發(fā)電有限公司空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜原來(lái)只有1路電源，取自“公用MCC段2E1間隔空壓機(jī)閥門配電柜”，現(xiàn)在增加1路電源，新增電源取自“除灰MCC段3F2間隔空壓機(jī)房電動(dòng)閥門柜電源”，兩路電源接到空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜，經(jīng)過(guò)雙電源自動(dòng)切換裝置后給空壓機(jī)房電動(dòng)閥門提供電源，如圖1所示。

圖1 空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電

本文設(shè)計(jì)的雙電源自動(dòng)切換裝置主要由塑殼斷路器和交流接觸器構(gòu)成。在可靠性方面，斷路器和接觸器抗干擾能力較強(qiáng)，工業(yè)環(huán)境中不可避免的電源波動(dòng)、電磁波輻射等干擾可能會(huì)造成專門的雙電源切換裝置不工作或誤工作[2]，而這些干擾因素對(duì)斷路器和接觸器影響較??；在造價(jià)方面，由斷路器和接觸器組成的雙電源切換裝置的成本大概為專門的雙電源切換裝置的1/4[3]。

雙路電源失電自動(dòng)切換電路設(shè)計(jì)圖如圖2所示：U1V1W1為第1路三相電源，U2V2W2為第2路三相電源，UVW為負(fù)載的供電電源，QF1和QF2是2個(gè)塑殼斷路器，KA和KB是2個(gè)交流接觸器，額定電流32 A，完全滿足負(fù)載需求。

圖2 雙電源自動(dòng)切換電路

當(dāng)2路電源都沒(méi)電時(shí)，若U1V1W1電源通電，交流接觸器KA線圈帶電吸合，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使交流接觸器KB線圈不能帶電吸合，KB主觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，切斷U2V2W2電源輸出，KA常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，使UVW接通U1V1W1電源；若U2V2W2電源通電，交流接觸器KB線圈帶電吸合，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使交流接觸器KA線圈不能帶電吸合，KA主觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，切斷U1V1W1電源輸出，其常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，使UVW接通U2V2W2電源。

當(dāng)兩路電源都帶電，U1V1W1電源為供電電源，U2V2W2電源為備用電源時(shí)，若U1V1W1電源失電，交流接觸器KA線圈失電，KA常開(kāi)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，KA常閉觸點(diǎn)閉合使交流接觸器KB線圈帶電吸合，交流接觸器KB常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使交流接觸器KA線圈不能帶電吸合，切斷U1V1W1電源輸出，KB常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，使UVW接通U2V2W2電源。當(dāng)U1V1W1電源恢復(fù)時(shí)，由于交流接觸器KB常閉觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，使交流接觸器KA線圈不能帶電吸合，KA常開(kāi)主觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，U1V1W1電源不能輸出，僅作為備用電源，U2V2W2電源仍為供電電源。

當(dāng)兩路電源都帶電，U2V2W2電源為供電電源，U1V1W1電源為備用電源時(shí)，若U2V2W2電源失電，則交流接觸器KB線圈失電，KB常開(kāi)主觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷U2V2W2電源輸出，KB常閉觸點(diǎn)閉合使交流接觸器KA線圈帶電吸合，交流接觸器KA常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，使交流接觸器KB線圈不能帶電吸合，切斷U2V2W2電源輸出，KA常開(kāi)主觸點(diǎn)閉合，使UVW接通U1V1W1電源。當(dāng)U2V2W2電源恢復(fù)時(shí)，由于交流接觸器KA常閉觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，使交流接觸器KB線圈不能帶電吸合，KB常開(kāi)主觸點(diǎn)處于斷開(kāi)狀態(tài)，U2V2W2電源不能輸出，僅作為備用電源，U1V1W1電源仍為供電電源。

這樣，在供電電源失電時(shí)，本裝置能自動(dòng)將備用電源切換至供電電源，為系統(tǒng)提供持續(xù)電源。

3 實(shí)例應(yīng)用

對(duì)設(shè)計(jì)好的雙路電源失電自動(dòng)切換裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安裝、接線與測(cè)試。由于空壓機(jī)系統(tǒng)是公用系統(tǒng)，一旦失去備用或者出現(xiàn)故障將會(huì)極大地影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，所以必須制定完善的安裝方案?？諌簷C(jī)房電動(dòng)閥門配電柜所帶全部負(fù)荷為#1冷干機(jī)入口電動(dòng)門、#2冷干機(jī)入口電動(dòng)門、#3冷干機(jī)入口電動(dòng)門和廠用儀用壓縮空氣聯(lián)絡(luò)門，這4個(gè)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在空壓機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中處于全開(kāi)狀態(tài)，運(yùn)行人員不對(duì)這4個(gè)電動(dòng)閥門進(jìn)行操作，并且電動(dòng)閥門在失電時(shí)閥位保持不變，所以，可以在空壓機(jī)系統(tǒng)不停運(yùn)的情況下對(duì)空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜短時(shí)間停電來(lái)安裝雙電源切換裝置。本裝置的主要器件是2個(gè)塑殼斷路器和2個(gè)交流接觸器，先把內(nèi)部回路線提前接好，到現(xiàn)場(chǎng)只需固定好，然后對(duì)外部回路進(jìn)行接線，將“公用MCC段2E1間隔空壓機(jī)閥門配電柜”電源接入U(xiǎn)1V1W1，將“除灰MCC段3F2間隔空壓機(jī)房電動(dòng)閥門柜電源”接入U(xiǎn)2V2W2，將UVW接入空壓機(jī)房電動(dòng)閥門配電柜總空開(kāi)上口。實(shí)際安裝在1 h內(nèi)完成。

安裝完成后，對(duì)雙電源失電自動(dòng)切換裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。首先，使塑殼斷路器QF1和QF2都處于分閘狀態(tài)，用萬(wàn)用表交流電壓擋測(cè)量UVW不帶電；合上QF1，U1V1W1接通UVW，用萬(wàn)用表交流電壓擋測(cè)量UVW有380 V交流電；斷開(kāi)QF1，合上QF2，U2V2W2接通UVW，用萬(wàn)用表交流電壓擋測(cè)量UVW有380 V交流電，說(shuō)明當(dāng)兩路電源都失電時(shí)，任意一路電源通電，有供電電源輸出。此時(shí)U2V2W2為供電電源，合上QF1，使U1V1W1作為備用電源，斷開(kāi)QF2，使U2V2W2失電，用萬(wàn)用表交流電壓擋測(cè)量UVW有380 V交流電，說(shuō)明當(dāng)U2V2W2失電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到U1V1W1電源；此時(shí)U1V1W1為供電電源，合上QF2，使QF2作為備用電源，斷開(kāi)QF1，使U1V1W1失電，用萬(wàn)用表交流電壓擋測(cè)量UVW有380 V交流電，說(shuō)明當(dāng)U1V1W1失電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到U2V2W2作為供電電源?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)得實(shí)際切換時(shí)間約為0.7 s，滿足要求，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試效果良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

作為對(duì)連續(xù)供電的一種保障，雙電源自動(dòng)切換裝置已廣泛應(yīng)用于各種重要的場(chǎng)所，本文設(shè)計(jì)的雙電源自動(dòng)切換裝置主要由塑殼斷路器和交流接觸器構(gòu)成，這些元器件技術(shù)成熟、應(yīng)用廣泛，比起專門的雙電源切換裝置更加容易操作，故障率低。實(shí)際應(yīng)用顯示，該裝置能準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)兩路電源間的可靠切換，有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

[1]石立斌，孔祥華，潘瑞強(qiáng).2×660 MW機(jī)組調(diào)試過(guò)程中雙路電源切換發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題及解決辦法[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2012(7):84-86.

[2]項(xiàng)建新，胡劍挺.雙電源自動(dòng)切換系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，19(4):277-280.

[3]賀勇健,冷明全.雙電源切換系統(tǒng)在閥外冷配電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電源技術(shù)，2013，37(3):475-477.

(本文責(zé)編：齊琳)

2017-02-06；

2017-02-27

TM 762

B

1674-1951(2017)03-0051-02

袁思遠(yuǎn)(1991—)，男，河南開(kāi)封人，助理工程師，從事熱工自動(dòng)化相關(guān)方面的工作(E-mail:1009162258@qq.com)。