無擾動快速切換在連續(xù)性生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用
根據(jù)“中華人民共和國國家標準”中的《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》描述(GB 50052-2009),用電負荷等級可以分為三級,分別為:一級負荷;二級負荷;三級負荷。
1)一級負荷:中斷供電將造成人身傷害、經(jīng)濟上造成重大損失、影響重要用電單位正常工作。
2)二級負荷:中斷供電將在經(jīng)濟上造成較大損失、影響較重要用電單位的正常工作。
3)三級負荷:不屬于一級負荷和二級負荷,如辦公生活用電及一些不重要的負荷用電。
首先了解下什么是雙電源供電回路:雙電源供電是指從兩個不同區(qū)域的變電站引來,兩個電源之間采用互為備用的方式。通常情況下在兩個電源進線或聯(lián)絡(luò)斷路器上裝設(shè)備自投,用以實現(xiàn)備用電源自動投入,保證供電的可靠性。何謂供電可靠性?比較傳統(tǒng)錯誤認為負荷失去一個電源能再獲得一個新電源就是保證供電可靠性,而正確的理解所謂供電可靠性應(yīng)為受電用戶在重新獲得電源后能保持失電前的生產(chǎn)工藝流程不受到破壞,能最大限度地繼續(xù)進行正常生產(chǎn)。
上文中提到在供電回路中裝設(shè)備自投實現(xiàn)備用電源自動投入,備自投裝置的工作原理為:裝置取母線PT電壓信號和電源進線電流信號,進線開關(guān)處于合閘位置,聯(lián)絡(luò)開關(guān)處于分閘位置,備自投裝置充電完成后進入待機狀態(tài)。假設(shè)任意一段進線電源消失后,備自投裝置檢測到母線電壓下降失壓啟動定值時,判斷電源進線失電;同時備自投裝置檢測到另一段母線電壓高于有壓定值,備自投裝置開始動作,發(fā)命令將失電側(cè)進線開關(guān)跳開,經(jīng)備自投裝置內(nèi)的自投延時后,通過開關(guān)輔助觸點判斷其斷開后,再發(fā)命令將聯(lián)絡(luò)開關(guān)合上,完成備用電源的自動投入。
由此可見,備自投裝置很好地完成了備用電源的自動投入,但也僅限于用電負荷等級二級以下場所。對于連續(xù)性生產(chǎn)型企業(yè),備自投裝置的動作邏輯可能存在一定的問題。若企業(yè)的用電設(shè)備多數(shù)以電動機為主,并且這些設(shè)備中很大一部分為一級負荷,一級負荷的電動機對連續(xù)性生產(chǎn)起決定作用,這些負荷如停車時間較長,則可能引起整個系統(tǒng)聯(lián)鎖停車,造成嚴重經(jīng)濟損失。?備自投裝置動作時間,主要由母線電壓下降的時間和備自投裝置的內(nèi)部自投延時組成,兩個時間加起來往往在2秒以上,此時電動機轉(zhuǎn)速下降已經(jīng)很大,在這樣的前提下去啟動電動機,整個電網(wǎng)系統(tǒng)將需承受電機的啟動電流,如果高壓電動機數(shù)量多且容量大或配置不當?shù)仍?,很有可能將另一電源拖垮,造成更大事故?/p>
而FSC無擾動快速切換產(chǎn)品能夠很好的解決中低壓系統(tǒng)的備用電源無擾切換。無擾動快速切換產(chǎn)品將對進線側(cè)、母線側(cè)的所有待測的信息以及開入量進行采集,對所需要控制輸出的開出量進行合理分配。無擾動快切裝置將對現(xiàn)場的母線電壓、進線電壓,進線電流、開關(guān)位置等綜合信息量進行匯總,根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài),無擾動快速切換裝置通過對進線、母線電壓、頻率、相位快速追蹤,在晃電發(fā)生時,快速切除故障電源并無擾動投入備用電源,避免在電源快速切換時造成的電源中斷或者設(shè)備沖擊損壞,保證負荷無擾動不斷電連續(xù)運行。對關(guān)鍵電機采用抗晃電模塊,關(guān)鍵變頻回路采用低電壓穿越增設(shè)一道安全防線,確?;坞娀蛲k姲l(fā)生時電氣系統(tǒng)無擾動切換,電機回路的不停機,從根本上提供企業(yè)供電的安全性、可靠性。
無擾動快切裝置具備了全面的起動邏輯,除了常規(guī)的手動、誤跳、保護和失壓起動外,還具有頻壓起動、無流起動和逆功率起動,總共七種邏輯方式,保證了即使面對復(fù)雜的負載環(huán)境也能實現(xiàn)快速安全的切換。
無擾動快切裝置邏輯起動后,裝置進入以下幾種切換方式:
1)并聯(lián)切換:簡單的理解就是“先合后分”并聯(lián)切換只能以手動起動方式觸發(fā)。
2)串聯(lián)切換:簡單的理解就是“先分后合”有多種方式可以起動串聯(lián)切換。
3)同時切換:簡單的理解就是“分合同時”有多種方式可以起動同時切換。
無擾動快切裝置切換方式后,裝置進入以下幾種實現(xiàn)方式:
1)快速合閘:快速合閘是最理想的一種合閘方式,既能保證電動機安全,又不使電動機轉(zhuǎn)速下降太多。在并聯(lián)切換方式下,實現(xiàn)快速合閘參比輻、頻、相綜合素質(zhì)。在串聯(lián)或同時切換方式下,實現(xiàn)快速合閘參比頻、相素質(zhì)??焖俸祥l是速度最快的合閘方式。
2)同捕合閘:當快速合閘不成功時,進入同捕合閘,同捕合閘的原理是實時跟蹤母線電壓和備用電壓的頻差和角差變化,以首次同相點作為合閘目標點,通過變化量和越前合閘時間,動態(tài)視算動作命令時刻,同捕合閘是一種最佳的后備方式。
3)殘壓合閘:當母線電壓跌落太快,同捕合閘不滿足跟蹤條件,此時母線電壓衰減到40%以下,起動殘壓合閘邏輯。殘壓合閘一定程度保證了系統(tǒng)沖擊以及元件的安全,但由于停電時間過長,變頻器、軟起動以及電動機是否失去工況會受到較大挑戰(zhàn)。
4)長延時合閘:當備用側(cè)容量不足以承擔(dān)全部負載,甚至不足以承擔(dān)通過殘壓合閘沖擊時,只能考慮長延時合閘,長延時合作作為合閘的最后保障,建議必須投入。
由上述文章中描述,在連續(xù)性生產(chǎn)型企業(yè)中,備自投裝置存在的弊端一目了然,所以當工作電源失電或發(fā)生晃電時,快速投入備用電源,用以保證工藝的連續(xù)運行意義重大。
正常情況下,無擾動切換動作時,一般均處于快速切換模式下,切換時間一般都在20-100ms,此時母線殘壓為80%額定電壓以上,而低壓回路電動機接觸器還未釋放、高壓電動機斷路器未跳閘,在這期間投入備用電源,?生產(chǎn)工藝流程不會受到影響,也能最大限度地繼續(xù)進行正常生產(chǎn)。
若快速切換未能起動,同期捕捉將作為備用方案,實時跟蹤殘壓的頻率和角差變化,做到在反饋電壓與備用電源電壓向量第一次相位重合時合閘。同期捕捉切換時間約在200ms-500ms之間,在同相點合閘,對電動機自起動很有利,能把沖擊降到最低。而此時高壓電動機斷路器未跳閘、部分低壓電動機的接觸器可能釋放,但可以通過再啟動解決此問題,生產(chǎn)工藝流程所受影響也非常有限。
殘壓與長延時基本與備自投相似,不再介紹。
因此在連續(xù)性生產(chǎn)型企業(yè)為應(yīng)對抗晃電或不在計劃內(nèi)的停電,裝設(shè)無擾動快速切換裝置勢在必行。
