摘要：本文针对公司变电站10KV系统原设计为备自投控制系统，但在实际应用中发现备自投控制系统动作时间过长，不能有效地发挥实际作用致使系统馈线断电，正在运转的电气设备失电停运等方面存在不足，加装快切控制系统是为了在发生电气事故时动作更快，时间短却没有受到影响，可以有效地提高系统的可靠性，为了保证变配电所能够长期稳定良好运行，为装置安全平稳长周期运行创造必要条件，对公司10KV变电站10KV系统进行了技术改造，安装快切控制系统替代备自投控制系统。
关键词：主接线、残压切换、备自投、串联切换
公司以木薯及陈化粮（玉米、稻谷）为原料，产品为燃料乙醇，副产品为活性污泥、二氧化碳、饲料、石膏等，控制系统规模为15万吨/年。由于外部或内部供电网络故障及其它异常的原因，造成非正常停电、电压波动幅度大或瞬间停电（俗称“晃电”）的情况不足为奇，公司是一家生物能源企业，由于生产工艺流程的特殊性，在生产过程中如果供电的中断或异常会造成设备停运或空转导致工艺流程中断或废品产生，有时甚至造成生产设备的报废等严重后果。因此对电力系统供电的稳定性、可靠性、安全性、快速恢复性要求很高。
1改造前供电系统
1.1 10KV系统运行方式
10KV系统采用单母线分段（Ⅰ、Ⅱ段）暗备用运行方式，两进线电源由站内G29柜614断路器与10KV G08柜603断路器供给，并通过 G19母联柜600断路器实现备自投，该备自投装微机装在10KV母联柜上，附有后加速过流保护。
1.2 备自投控制系统
该备自投控制系统采用三选二功能为传统式继电器型。通过两进线与母联断路器的辅助硬接点相互联锁，即：三只断路器在任何情况下都是只允许两只合闸，防止电力系统合环运行，但在动作时间上用时需6秒左右。
1.3 备自投启动条件
当系统的母线电压失电时，由备自投低电压继电器跳开工作电源的断路器后才能投入备用电源；工作电源故障，保护动作跳开工作电源的断路器后才投入备用电源或设备。
2备自投的不足
目前，我公司供电可靠性的办法主要是采用一次回路双电源供电，再辅以二次回路采用备自投控制系统。对于一般企业而言，备自投控制系统都已经满足生产要求。但我公司对连续性供电要求比较高，备自投使用效果并不理想。原因是有大量电动机，当母线失压后电动机惰行反馈电压，电压下降速度较慢，为了避免备用电源合上时由于相位差大或频率差大造成较大冲击电流，备自投控制系统定值设置低电压较小和延时时间较长。从失电到失压再到无压，备自投用时长达6秒左右才能完成，甚至更长，此时电动机已经被分批切除。即使是高压重要电机延时时间较长没被切除，但由于母线已经无压（一般母线值为额定电压的20%-35%），转速下降已经严重，生产工艺的连续性直接受到影响，并影响产品质量。此时备自投控制系统恢复送电，工艺人员将刚停运的大量电动机恢复起动
产生4-7倍的额定电流，对供电网络产生冲击。而对0.4KV系统而言，低电压将造成变频器低电压保护动作、接触器因吸力不足跳闸等。因此有必要更换切换控制系统实现方式多和起动方式多，硬件设施智能化程度高和精度高的快切控制系统(动作时间只需35-100毫秒比传统备自投控制系统的动作时间快60-171倍)。
3具体改造方案
3.1 改造前10KV系统
将变电站10KV 1#进线高压柜与2#进线高压柜及母联进线高压柜的控制系统由原来备自投控制系统改造为快切控制系统控制系统控制，安装在变电站二楼电能质量监测记录分析屏。根据图纸并对电能质量监测记录分析屏的备用安装板进行切割安装快切控制系统，并开孔安装切换开关、压板、按钮等，取消原来母联备自投功能，将熔断器拉开、空气开关分闸、电流互感器二次多余回路短接。并在I段G08进线柜及II段G29进线柜各增加PT手车1台，每台手车配单相PT,电压互感器变比为10000V/100V；电流互感器利用旧，变比为1000A/1A。
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3.2 改造后10KV系统
改造后，快切控制系统分别采样原有的两进线柜与母联柜、两母线段的PT、新增两进线PT等信息进行分析最后正确输出动作信号，快切控制系统应能分别实现母联替续控制（暗备用）和进线替续控制（明备用）。
4快切控制系统选型及配置
4.1 设备选型
根据设备改造方案和市场供应情况，按照技术上先进、生产上适用、经济上合理的原则，以及操作性、维修性、可行性和资源供应等相关要求，经过电气专业工程师们的分析比较和调查，最终选择了应用江苏金智科技股份有限公司MFC2000-6B电源快速切换控制系统替续原先备自投控制系统。
4.2 设备配置
MFC2000-6B系统采用用全封闭背插式结构，具有抗电磁干扰能力强，抗震能力强特点，确保在各种恶劣工况下能够正常运行。采用双CPU设计模式，主控逻辑采用ARM9芯片，辅助协处理运算芯片采用32位DSP芯片。数据采集采用16位A/D转换芯片，采样速度每周波64点，保证高测量精度。采用大屏幕图形液晶显示器，全中文菜单界面，显示电气主接线图，实时显示各种运行数据及以虚拟灯光方式显示运行状态，信息详细直观。
5快切控制系统功能
5.1 切换方式
该系统切换方式有4种分别为残压切换、并联切换、串联切换、延时切换通过灵活配置可适用于各种慢速切换及快速切换的应用场合，并提供了多种备投逻辑可以适应不同运行方式的一次主接线系统。
5.2 主要功能
控制系统的主要功能为并联切换功能、串联切换功能、同期捕捉功能、残压切换。
5.2.1功能解释
（1）并联切换：先将工作电源跳开同时启动同期捕捉，同期后再在未能确定工作电源跳开时就发出合备用电源命令（利用断路器的合闸时间为50S左右，分闸时间为35S左右的时间差再加上同时捕捉时间后保证工作电源先断开，备用电源再合上）。若工作电源分闸失败，将会造成工作电源与备用电源环网运行，一旦发生环网运行工况，系统自启动解耦合延时，将刚合上的断路器跳开，解除环网运行；若系统不允许环网运行，则可在系统定值中设置屏蔽该功能。
（2）串联切换：先将工作电源跳开，通过开关量和电流判断并确定工作电源跳开后，再合备用电源。
（3）同期捕捉功能：利用微机型快切控制系统的功能，实时跟踪残压的频差和角差变化，捕捉反馈工作电源电压与备用电源电压在第一次相位重合点时启动合闸信号。
（4）残压切换：当母线三相电压衰减到小于或等于 20％－40％的额定电压时，且经延时后切换称为残压切换，注;合闸时相角和频率差无须判断，是一种非同步的切换方式。
6快切控制系统调试
快切控制系统调试是一项必不可少安装完成后的工作，通过实验验证控制系统各种功能与状态是否达到预先设计的要求，验证是否能够满足我厂电气系统切换要求。调试科目主要包括：1、模拟自动投切功能与手切投切功能；2、解耦合与低压减载功能；3、故障及开入信号闭锁备自投功能；4、过流保护功能；5、备自投功能。为谨慎起见，先将控制系统定值整定，然后再检查控制系统的联动情况，最后确认整定的定值是否全部正确，由此控制系统调试环节相当重要。
7结束语
快切控制系统的功能设计和技术参数经调试验证后综合表明该控制系统功能齐全，动作速度极快，是一款可靠性较强的保护控制系统，为全厂的电气设备安全平稳运行提供了强有力的技术支持，从根本上提高了系统的可靠性。从安装调试完成后至今已两年多，发生过三次电气事故，该控制系统都能够正确动作并且动作速度确实极快，没有造成生产停机。给公司带来明显的经济效益，达到了技术改造的良好效果。
参考文献:
[1]刘介才. 工厂供电设计指导（第2版）[M]. 北京：机械工业出版社,2008
[2]熊幸明. 工厂电气控制技术[M]. 清华大学出版社,2005
论文作者:陈永亨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/5
标签：控制系统论文; 电源论文; 功能论文; 系统论文; 断路器论文; 母线论文; 动作论文; 《电力设备》2018年第31期论文;