电源自动转换配合问题探讨

电源自动转换配合问题探讨 李炳魁(华南理工大学建筑设计研究院，广州市510641) DiscussionabouttheCoordinationProblemsoftheAutomaticTransferofthePowerSupply LiBingkui(ArchitecturalDesign&ResearchInstituteSouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China) AbstractThroughthecorrelationanalysison alllevelsofautomaticallytransferredpowersupplies， theoftenneglectedproblemsof coordinationare pointedoutandthesolutionsareproposedinorder to arousetherecognitionof thepeopleonthese problems． KeywordsPowersupplytransferlayerSustained power—o仃Non—sustainedpower—offTimedelay 摘要通过对各层次电源自动转换的关联性分 析，指出其常被忽视的配合问题并提出解决措施，以 期引起人们对此问题的重视。 关键词 电源转换层次持续性断电 非持续性 断电延时 重要负荷 图1 中压进线一用一备 Fig．1Theincominglinesformedium voltage，oneforuseandOlrleforsmndby 在当今的民用建筑中。电源自动转换技术的应用 已相当普遍。在实际中。有些技术人员往往仅关 注单个环节的转换．不同层次的电源转换之间存在的 关联和配合问题却常被忽视，这样就有可能存在误动 作隐患，对系统转换产生不利影响。本文将就此问题 进行探讨。 1 系统形式 图l～3为常见的三种系统形式。三种系统都包 含从中压到末级配电各层次的电源转换，其区别在于 中压供电的不同，即中压电源为一用一备、两用 互备、两用一备。为简单起见，本文只讨论针对重要 重要负荷 图2中压进线两用互备 Fig．2Theincominglinesformediumvoltage， botllforUSeandstandbyforeachother 重要负荷 图3中压进线两用一备 Fig．3Theincominglinesformedium voltage．twoforuseandoneforstandby 3皇墨自垫薹堡呈鱼囹曼堡塑51苎苎!II万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com 建裁电乞。 -●———_——_l—●_●IBUlLDlNG 2口口9年第日期IELECTRICITY 负荷供电的自动转换的情况，不讨论手动操作及重复 故障的情况。 2电源转换层次及运行概述 对民用建筑而言．一般具有以下全部或其中几个 层次的电源转换：①中压电源转换，即图1及图3形 式的转换或图2形式的母联操作；②不同变压器低压 系统之间的转换，即低压母联操作；③自备应急发电 机与市电的转换：④重要负荷双回路电源的末级切换。 2．1 第1层次 中压电源为一用一备或两用一备时，可采用 的中压备用自投装置。电源为两用互备时，则与低压 系统母联操作程序类似，转换在两路进线及母联3个 开关之间进行。正常情况下母联处于分断状态，两电 源分列运行。母联与两进线开关之间须分别设有电 气、机械联锁，3个开关在任何情况下均不得同时闭合。 2．2第2层次 《民用建筑电气设计规范》(JGJ16—2008)4．4．12 条明确规定： “低压母联断路器自投时应有一定的 延时，当电源主断路器因过载或短路分闸时，母联 断路器不得自动合闸。”可以采用任一侧电源断电和 其主开关分断信号作为母联操作的必要条件。其操作 过程应该为：一侧电源开关失压脱扣一卸载三级负 荷一母联闭合一恢复断电母线上的一、二级负荷供 电；自复过程：断电电源恢复_分断母联一闭合电 源进线开关_+恢复全部负荷供电。 2．3第3层次 自备应急发电机与市电的转换，通常采用ATSE 即双电源自动转换装置，转换过程为：两段低压母线 同时断电_发出信号启动发电机一ATSE转换至发 电机电源向应急母线段供电：自复过程：市电恢复—， ATsE转换至市电供电一发电机延时停机。此层转换 可选用带有发电机控制信号的AlOE，该系统通常被 作为低压配电的一部分设置在低压配电室。 2．4第4层次 末级配电箱处的转换，通常采用末端型ATSE， 转换动作取决于两路电源的状态。 3各层次转换关联分析 通过对各种断电情形下的逐层分析来探讨各转换 4 ●■一A蟑．!!!殳塑：垫!!：! 层次之间的关联性。从而对转换层次作出正确选择。 3．1 第1层次 如果图1系统中的中压母线M断电．则原因有 两种情况：其一为主供电源断电。此时主供电源开 关会因失压而跳闸，备用电源自动投入即恢复供电． 第1层次电源转换完成．此转换过程会造成下行各层 的非持续性断电；其二为母线故障，电源开关作保护 性跳闸。此时第1层次转换不得进行，整个市电系统 将持续断电。 如果图2系统中的某一段中压母线断电．则原因 亦有两种情况：其一为某一中压电源断电．此时相应 电源进线开关会因失压跳闸，母联闭合即恢复供电， 第l层次电源转换完成，此转换过程会造成M。或M： 下行各层的非持续性断电；其二为某段中压母线故 障，相应电源开关作保护性跳闸，此时不得进行母联 操作，该母线段的出线将持续断电。故障发生在M， 或M：段母线，对第l、2层次的影响呈对称性相同， 但对第3层次而言，M．段故障不会使C电源断电， M：段故障则会导致C电源非持续性断电。 图3系统中，如某一侧主供电源断电，则中压备 用电源3A，自动投入于该侧母线，此转换过程会造成 该侧母线下行各层的非持续性断电：如果某段母线故 障，则备用电源不得投入。该母线段的出线将持续断 电。对下行各层次转换的影响与图2系统相同。 3．2第2层次 首先第1层次任何一种断电情况发生时，都会导 致第2层次QF，、QF：处一侧或两侧电源持续或非持 续性断电。如果是双侧持续性断电，如图l系统M 母线故障的情况，则第2层次转换已无意义，只有启 动发电机并通过第3层次转换向重要负荷供电：如果 是单侧或双侧非持续性断电，则通过第1层次的转换 在短时间内即可恢复。此时第2层次转换无需进行， 如图l系统之主供中压电源断电的情况，或图2系统 之某一中压电源断电的情况、或图3系统之某一中压 主供电源断电的情况：如果是单侧持续性断电，需实 施第2层次转换，即低压母联操作，如图2或图3系 统中某一段中压母线故障的情况。 三种系统形式中，任何l台变压器故障，亦会造 成第2层次对应一侧的低压电源持续性断电，需实施 第2层次转换。如果某一段低压母线发生故障，此时 万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com 对应的电源进线主开关已作保护性跳闸，第2层次转 换不得进行，该段母线的出线将持续断电，这将导致 第3层次或第4层次的转换。反言之，如果某段低压 母线单独持续性断电．则原因应该是其自身故障。 3．3第3层次 通常我们都会把第3层次转换及应急母线L。设在 低压配电室，C电源通过断路器或熔断器直接接于L2 母线段，所以C与L2的有无电状态是一致的。对于L2 即C电源非持续断电的情况，第3层次转换无需进 行；如果图1系统中的M母线故障则L1、L2将同时 持续断电，因而必须启动发电机并实施第3层次转换； 如果发生L．母线单独持续性断电，则第3层次转换不 动作，而直接由第4层次转换动作。 如果发生L：母线单独持续性断电，则存在两种 情况：①L。下有单电源负荷，则应启．动发电机并实 施第3层次转换。此时发电机控制信号应取自第3层 ATSE；②L。下无单电源负荷。因此时D电源正常， 第3层次转换则可不动作。但此时若启动发电机并作 第3层次转换。从而保持L。带电，对供电可靠性来 说更为有利．对发电机来说此时的空载运行虽非必 要。但权当作为一次维护性运行，对保持发电机的 良好状态是有利的。此时发电机控制信号可取自两 段低压母线的电源状态信号，亦可取自第3层ATSE。 3．4第4层次 任何一种导致L．母线持续断电的情况发生，都 会直接导致第4层次即末级转换动作。末级转换的 动作条件，通常都是只考虑其两路电源的状况而不 考虑与其他层次的关联，这样有可能出现“来回倒 闸”的现象：假设QF，电源发生断电，末级ATsE可 立即将电源转换至D7。而第2层低压母联在延时后 动作，使L1母线电源恢复，此时末级ATSE又会“自 复”。在短时间内完成了一轮不一定必要的“自投、自 复”过程，在QF。电源恢复时这样的过程又会重复。 由于末级转换的负荷单～且容量一般较小，转换操作 不会造成不良后果。而且对保持负荷供电有利，合格 的ARISE也具有足够的电气和机械寿命承受这些转换 动作，所以笔者个人认为可允许末级转换此类动作存 在，既可以忽略末级转换的配合性，也使问题简化。 3．5转换层次的选择性 从以上的分析可以看出，各层次电源转换不是孤 立的，不同的断电原因、断电所处层次的不同，对转 换的层次选择和要求则不同。不同的转换层次之间存 在着相互关联。这些关联要求相互之间应有必要的 配合，应该有先后顺序，否则将存在误动作隐患。 第1～3层次正确的转换选择见下表。 第1～3层次正确的转换选择 Tab．Correcttransferselectionoflayer1—3 系统形式 断电情形 转换选择 发电桃 lA，断电 仅第1层转换动作 图1 M母线故障 仅第3层转换动作 需启动 图2 2Al或2A2断电仪第1层转换动作 图3 3Al或3A2断电仅第1层一侧转换动作 图2、图3Ml或M2母线故障仅第2层转换动作 Tl或T2变压器故障仅第2层转换动作 第l一3层均不动作 LI母线故障 (仅第4层转换动作) L2母线故障，LE下仅第3层转换动作 需启动 有单电源负荷 图1。3 第3层转换可动作．但 可启动L2母线故障，LE下非必须．其余层次均不 无单电源负荷 但非必须动作 极端情形．即任何 一种导致Ll、L2母仅第3层转换动作 需启动 线同时失电的故障 4解决措施 按照规范规定。当市电中断供电时，发电机组应 能自动启动(对自动系统而言)，并在30s内向负荷 供电。笔者认为，这个30s时间不应孤立地理解为对 发电机动作的时间要求，而应该理解为重要负荷允许 中断供电的时间。 为解决此问题．如果在各层次、各电源点之间相 互接取电源状态信号。则显然是复杂而不可取的。简 单而有效的办法是对各层次的转换依次设定合理的延 时，令后一层次动作躲过前一层次转换所需的时间， 并考虑一定的时间余量，这样即可避免后一层次的误 动作。第1层次的电源转换或中压母联操作延时应相 对最短；第2层次低压母联动作延时应适当滞后于 第l层次的动作时间：发电机的启动可比第2层次转 换略为滞后；第3层次转换动作延时应适当滞后于 发电机的启动时间．即须考虑发电机启动过程所 需的时间。对最长的延时即第3层次转换延时应掌 握在28—29s以内，剩余的1．2s是考虑末级转换 所需的时间。比如可将第l层次转换、第2层次转 5塑旦i堑堕捷矍垒卿墨堡塑!±苎苎)J■_万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com 建裁电乞。 _——·———_—_—_———■BUILDlNG 213口9年第B期IELECTRIClTY 变电站二次回路防跳回路设计有关问题探讨 黄剑勇(河北省石家庄炼化分公司，石家庄市050032) 李英武(中国航空工业规划设计研究院，北京市 100011) 周明辉(北京德威特电力系统自动化有限公司，北京市 101318) DiscussionabouttheRelevantProblemsofAnti-bounceLoopDesignoftheSecondary LoopintheSubstation HuangJianyong(HebeiShijiazhuangRefining&ChemicalBranch，Shijiazhuang050032，China) LiYingwu(ChinaAeronauticalProjectandDesignInstitute，Beijing100011，China) ZhouMinghui(BeijingDevotePower&AutomationCo．，Ltd．，Beijing101318，China) AbstractTheroleofanti’bounceloopinthe secondarycircuitof10kVsubstationisintroduced；the principlesofseveralschemesandexistingproblemsinthe designof anti—bounceloopareanalyzed；certain suggestionsonmodificationoftheanti—bounceloopdesign areproposed；andsomeproblemsthatshouldbenotedin theselectionofschemesofanti-bounceloopinthe secondaryloopdesignofthesubstationarepresented． KeywordsHigh—voltagebreakerOperating mechanismAnti··bounceloopAnti··bouncerelay Self-holding 摘要介绍了10kV变电站二次回路中防跳回 路的作用。对防跳回路设计中几种方案的原理与存在 问题进行了分析，对防跳回路设计提出了一些修改建 议．并提出变电站二次回路设计中选择防跳回路方案 应注意的一些问题。 关键词 高压断路器操动机构 防跳回路防 跳继电器 自保持 变电站二次回路设计包括测量、控制与保护以及 信号回路。高压断路器合分闸回路是控制与保护回路 设计的重要之一。合分闸回路出现故障会引起高 压断路器误动或拒动，误动造成不必要的停电；发生 事故时拒动，上一级保护跳闸就会扩大事故停电的范 围。合分闸回路还需要设计防跳回路，否则合分闸回 路出现故障而同时接通。就会引起高压断路器反复动 作，对设备与人身安全都会造成非常大的危害。当合 换、发电机启动、第3层次转换的动作延时依次整定 为4S、8s、10S、25s。计时起点即为各自主电源断 电之时。整定时长即为判定是否持续性断电的界限。 通过l。3层次转换动作时间上的配合，可以有效地 排除非持续性断电引起的误动作。 只要设定了上述的延时，同时也解决了“自复” 过程的关联性影响。由上表可以看出，在各种情形下 1。3层中最多只有一层转换动作，因为上层的“自 复”只会造成下层的非持续性断电。设定了配合延时 则下层不会动作，所以“自复”时不会影响其它层。 对母线或变压器故障的情况，在故障排除后若采取手 控自动复位，对下层的影响与“自复”相同。若采取 完全手动复位操作，操作间隔时间超过所设定的延时 6 ■■■叁蟹：!螋!塑：垫堂：! 时，则会导致下层转换误动作。 5结束语 电源转换的上下级配合问题固然存在。由于第 1．3层的转换影响面广．转换容量大。配合性误动 作虽不会对系统造成明显损害，但也会有不利影响， 更会损耗设备的使用寿命，应该引起足够重视。通过 简单的动作延时配合设定，即可使此类误动作得以避 免。在各层次的转换设备及其控制器选择上，应选用 技术成熟、功能齐备、延时可调的专用标准化定型产 品，选用微电脑控制器。这样可使系统更加完 善。运行更加可靠。 2009—04—03来稿 2009—08—03修回 万方数据 电气设计网 http://www.chinapwr.com