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发布时间:2013-08-09 06:58:18 作者: 来源: 浏览次数:2301

安全可靠供电系统解决方案

-----------快速无扰动切换控制系统


化工、煤炭、冶金、制药等是连续生产型企业,工艺和安全生产要求流程的连续性,任何电源波动要确保交流接触器不异常释放(即确保对生产和工艺流程重要的开关不异常断开)。作为企业动力的供电系统出现异常时(如:系统晃电、保护动作、失压脱扣、开关偷跳、系统联跳等),系统应迅速断开异常的供电回路,快速投入备用电源,保证母线段供电不中断(或母线不失压或极短时间失压),即确保电气设备不因供电系统异常停止运转,确保整个工艺生产流程的连续、安全运行(即整个工艺生产流程不中断),保证整个工艺生产流程过程无任何扰动,实现系统的无扰动稳定控制。

1.系统存在的问题

电力系统中安装有大量的继电保护、自动装置等设备,供电网络复杂,目前由于电网庞大,受自然环境影响较大;设备多,故障的概率较高,易出现供电短时间中断现象,同时我国电网优先保证电网的稳定,因此电压等级越低,出现供电短时间中断(晃电)的概率越高,对用电企业影响越大;电网的供电回路越少,对企业影响越大。

化工、冶金企业中压供电系统一般为不接地系统,但是由于系统大,系统电容电流大,虽然安装消弧线圈,但是发生单相接地后,往往迅速发展为多相短路,母线电压迅速波动;同时由于生产工艺的需要,系统中装有大容量的整流变压器,产生大量的谐波,对继电保护装置、自动控制设备造成干扰,设备故障率增加,从而造成供电系统异常波动;系统有大量成组自起动电机存在时,往往启动电流特别大(有时可能引起保护误动作),母线电压波动大、时间长;部分大型企业为保证供电可靠性,中压系统采用并列运行方式,但当采用并列运行方式时,系统中任何设备故障都会引起电源波动,设备越多出现电压波动概率越高。以上多种原因导致系统电压较大波动时,极易造成母线段上部分设备异常停车,导致工艺流程出现异常,甚至终止,造成生产紊乱。对系统中的电动机而言,当电压下降至70%额定电压时,其出力将下降到50%以下,将影响工艺流程的正常进行,许多设备装有0.5S的低电压保护,当系统出现异常时,即使系统备自投准确动作(母线失压延时往往大于过流时间,即切换时间大于0.5S,更大于交流接触器失电脱扣时间),0.5S的低电压保护也已经动作,同时系统有大量自起动电机时,自启动电流特别大(有时可能引起保护误动作),母线电压波动大、时间长,易造成同步电机失步、失磁、低电压动作而退出运行,此时备用电源只能作为保安电源了,生产工艺流程将出现中断,存在生产安全的极大隐患。

对于中小化工企业而言由于没有大量的高压电机,当系统中出现电压波动时,母线的残压衰减特别快,系统对电压波动的抵御能力差,同时由于400V系统中大部分采用交流接触器,交流接触器的特性为返回电压30-70%,在60-80mS内主触头断开,各种原因引起的电压波动,极易造成交流接触器非正常分开,生产工艺流程将出现中断。

2.解决方案

由于电网供电的稳定性很难快速得到提高,目前企业仅能从增加进线回路数来弥补,一般不少于2路进线,最好能够大于2路,最好有1路来自不同的变电站,进线的电压较高为佳,最好在一条供电线路上不同时向其他用户供电,以免其他的用户事故影响到本企业(减少晃电概率)。

6kV及以上电压等级使用HA-G660型快速无扰动切换控制系统,实现电源之间的无扰动切换;400V电压等级使用HA-G360型快速无扰动切换控制系统,实现多开关之间的同期切换,确保母线电压不下降,低电压保护不起动,交流接触器不脱扣,工艺流程正常、连续、平稳运行,实现系统无扰动稳定运行。当系统出现晃电或母线欠压、保护动作、开关偷跳、系统联跳等时,保证母线段供电不中断或母线不失压,减少失压脱扣,同时极大降低成组电机自启动电流。

400V开关柜中采用交流接触器的重要回路安装辅助电源模块,实现当电压下降或消失时延时脱扣,延时脱扣时间可以整定,在开关正常分合闸时不延时,不影响正常操作。

3.需要说明的问题

3.1、系统晃电问题不管采用何种切换装置都不能完全解决:

当发生区内故障时,不管何种电源切换装置都不应切换,只能等待故障的切除,对于400V保护配置为熔断器+交流接触器的模式,而熔断器断开回路时间往往大于100mS,即发生400V短路故障时,即使正确切除故障,本段母线上其他交流接触器因失压时间过长而脱扣,生产的工艺流程至少部分异常中断。

3.2、短暂电源波动与较长晃电处理:

区外故障切除引起的电源短暂波动,考虑系统的稳定性,此时装置一般不起动切换;而晃电时(电源失压),故障切除时间(波动时间为切除故障回路时间)由系统的保护配置决定,切换时间是基本不变,因此是否切换取决于系统的保护配置和故障的影响程度。

3.3、安装了辅助电源模块后仍需加装无扰动稳定控制装置:

交流接触器安装了辅助电源模块后,原来的非自起动回路变成了自起动回路,切换后有大量电机成组自起动,成组自启动电流的大小与备用电源投入时电机的状态有关,如果是备自投切换(失压时间长,电机接近停机),切换后其自启动电流特别大,母线电压相当低,起动时间特别长,影响其他设备的正常运转,甚至有可能引起保护误动作,使整个系统运转中断。

辅助电源模块虽然能保证交流接触器不脱扣,但是若切换时间过长(如备自投切换时间大于过流保护时间),往往0.5S低电压保护会动作,造成部分装有0.5S低电压保护的回路异常分开,从而造成不必要的生产工艺流程的中断。同步电机有失步、失磁、低电压保护,当电源异常时间长、负载变化大,容易导致同步电机退出运行。

3.4、两路电源同时波动的处理:当上级变电站为并列合环运行,任一馈线故障时,各个子站母线电压同时波动,因此要求装置应能判断是电源波动还是故障。如确认故障后立即动作,电源波动不完全闭锁装置;同时在事故情况下采用串联切换,不能采用同时方式,严禁在事故下合环的可能性,以防事故扩大。

当整个供电系统存在多个电压等级时,不同电压等级的切换装置需要有级差配合,即自动装置选择性。同时需要考虑与继电保护相配合,尽量缩短装置判断时间,有利于级差配合。

自动装置应准确快速判别是区内故障还是区外故障,根据故障区间不同采取相应处理。自动装置采用内部判断与外部保护判断相结合方式,严禁将不可靠快速保护作为判据,主要由于中压系统采用的保护CT为P级,在母线短路故障时,其已经处于严重饱和,由于电磁的暂态特性,此时电流的幅值、相角已经严重畸变,用作方向判别时往往准确率低,如果把区内故障判断为区外故障,切换后整个系统将崩溃。

对同步电动机而言,其励磁调节装置应具备失步检测、失步预防、失步后的保护和再整步功能,当系统发生异常时或负载过重引起失步以及系统通过无扰动稳定控制装置切换后,通过励磁调节装置使同步电动机不中断运行(确保同步电机连续运转,工艺流程连续稳定运行)。

4.工程实施

无扰动稳定控制装置施工:可组屏安装,也可直接安装于开关柜上。系统调试需停电。

当系统安装设备后,还需要设置合适的定值,保证切换的快速性、选择性、可靠性、灵敏性。同时切换装置另外具备手动操作功能,简化倒闸操作,减少操作失误的几率。

当系统出现异常时,无扰动稳定控制装置的自动投入可避免停电时间过长。即使一次简单的成功切换,也可保证系统的持续工作,从而减少停电时间,节省昂贵的重新起动的费用,即可补偿整个系统方案的投资,同时极大地降低安全事故的发生概率。由此,可大大地提高设备的可用性,降低成本,赢回投资,保证生产的连续性。

辅助电源模块施工:可选择导轨安装或螺钉安装。在系统不停电情况下,即不影响工艺流程的生产,分别对各回路进行施工(工艺流程可以调整运行方式,对改造的回路逐一停电施工),施工改造简单、工作量小、时间短。

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