备用电源自投系统在板坯连铸生产中的设计与应用

梁　军　胥晓云　王　民

(1.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂，山东 271104；

2.山东莱芜钢铁集团有限公司设备检修中心，山东271103)



备用电源自投系统在板坯连铸生产中的设计与应用

梁军1胥晓云1王民2

(1.山东钢铁股份有限公司莱芜分公司能源动力厂，山东 271104；

2.山东莱芜钢铁集团有限公司设备检修中心，山东271103)

摘要：从分析一体化自动切换开关入手，设计了一种备用电源自投系统，利用高压微机综保装置的可靠性和施耐德T41综保的可编程性，应用在单母线分段制的供电回路中，实现了高度可靠的备用电源自动投切功能。

关键词：板坯连铸；自动切换开关；备用电源自投系统

在炼钢厂生产链条中保证连铸机尤其是板坯连铸机生产的连续性具有决定性的作用。随着科技的发展，国内很多钢厂连铸机电磁站已设无人值守，然而当发生高压配电跳电事故后，由于恢复送电不及时，很容易造成连铸机断流、停浇，乃至卧坯事故，造成严重经济损失。当前无人值守电磁站发生高压跳电事故时，通常采用人工恢复连铸机生产，根本无法满足连铸机连续生产的需要。因此，必须借助技术手段，研制使用新设备，实现低压电源母联自动投切，才能确保在最短的时间内恢复连铸机供电，保证连铸机生产的连续性。

1双电源自动切换装置的发展

最初，电源之间切换是通过人工倒闸操作实现的。随着电气技术的发展，电源之间的切换实现了电气化自动切换。早期，电源自动切换通过双接触器、延时继电器等组成的控制线路实现。20世纪80年代初，随着微处理器的应用，开发了智能型一体式自动切换装置，将2台塑壳断路器和智能控制器安装在同一块基板上，同时集成了电动操作机构、熔断器等元器件，具备了基本的过载和短路保护，具有机械和电气连锁双重保护功能。

2使用自动切换开关存在的问题

使用自动切换开关存在以下几个问题：

(1)在切换过程中，大容量负载对电网造成巨大的冲击。一般情况下，电机启动时，其电流是额定电流的7倍左右。所以，大负荷投入时的瞬间冲击效应，类似于短路效应。切换过程中电网的端电压因突然投入大电流后线路阻抗压降加大而下降，引起电网电压波动。起动过后，当电动机转速上升，其负荷电流会急剧下降。因为电网的电容、电感效应等原因，电网电压在较大范围内振荡衰减，然后逐步恢复正常。若两种变化在相同相位同相叠加，则有可能因过电压保护动作，或因浪涌电流使过电流保护装置动作，甚至造成元件损坏。所以对大容量自动切换时，应减少电流冲击，尽可能减小同时投入负载的容量，尽可能做到不同负荷分步投入。

(2)当由于电压波动或瞬间失电切换开关将负载切除后主电源又很快恢复供电时，主开关切除又投入，造成开关不必要的频繁动作。

由于以上问题的存在，显然一体式自动切换开关无法应用在连续供电要求高、负荷大的负载上，而且对采用单母线分段制供电方式的负荷无法直接应用，不能可靠保证连铸机连续生产的安全供电。为此我们设计了一种备用电源自投系统，利用高压微机综保装置的可靠性和施耐德T41综保的可编程性，应用在单母线分段制的供电回路中，实现了备用电源高度可靠的自动投切功能。

3备用电源自投系统

3.1电源供电方式

采用两路进线、单母线分段制供电方式，母联柜开关合闸实现两路电源互相切换。进线开关1、进线开关2和母联开关均采用万能式断路器，每面电源柜内均配置电流互感器、电压互感器实时监测母线电压、电流。

3.2备用电源自投系统组成

该系统主要包括：三个微机综合保护装置A、B、C以及向三个微机综合保护装置供电的电源。其中，微机综合保护装置A根据母线1的电压和电流控制进线1的开关1断开或闭合，并输出第一控制指令。微机综合保护装置B根据母线2的电压和电流控制进线2的开关2断开或闭合，并输出第二控制指令。微机综合保护装置C与微机综合保护装置A和B相连，对第一控制指令和第二控制指令进行响应，输出第三控制指令控制母联开关断开或闭合。

电源为不间断电源，电源的输入分别连接进线1和进线2，并通过继电器实现进线1和进线2的切换，保证任意线路失电时均不影响不间断电源对上述三个微机综合保护装置供电。

3.3备用电源自投系统动作过程

正常情况下，进线开关1和进线开关2处于闭合状态，母联开关处于断开状态，进线1和进线2分别单独对母线1和母线2供电。

微机综合保护装置通过电压互感器和电流互感器采集母线的电压信号和电流信号，并通过母线的电压信号和电流信号判断母线所在的回路是否存在故障以及故障的类型，并依此控制进线开关断开或保持闭合。

当微机综合保护装置A通过电压传感器检测到的母线1电压值小于预设值(如20 V)时，微机综合保护装置A确定母线1所在的回路上级失电。当通过电流传感器检测到的电流小于预设范围值时，说明母线1所在的回路正常，不存在过流动作、速断动作、接地动作和有流闭锁的情况发生。此时确定自身所在的母线回路上级失电，下级正常，且另一母线所在回路正常时，微机综合保护装置A(或微机综合保护装置B)控制自身所在的进线开关断开，并向微机综合保护装置C发送合闸指令。进而，微机综合保护装置C控制母联开关合闸，以实现进线2(进线1)对另一个母线回路的供电。自投动作条件逻辑框图见图1。

图1　自投动作条件逻辑框图

4应用效果

近年来，炼钢厂发生的几次高压跳电事故，因连铸机电磁站无人值守，跳电后人工恢复送电时间为20 min左右，基本均造成连铸机全停，而且80%造成卧坯事故，连铸机恢复生产的时间均在5 h以上，对生产造成较大影响。

安装该系统后，连铸机单段母线失电后，自动判断失电故障类型，并且在3 s(时间可调)内安全恢复系统供电，真正实现电磁站无人值守，为及时恢复生产，保证不断流创造了有力条件。

编辑陈秀娟

工艺

Design and Application of Standby Power Supply Automatic Switching System in Slab Continuous Casting Production

Liang Jun, Xu Xiaoyun,Wang Min

Abstract：A standby power supply automatic switching system is designed according to the analysis of the integrated automatic switching switch. The power supply circuit with single bus bar segment system is applied the reliability of the high voltage microcomputer integrated protection device and the programmable property of Schneider T41 integrated protection device to realize highly reliable automatic switching function of standby power.

Key words：slab continuous casting; automatic switching switch; standby power supply automatic switching system

中图分类号：TF777.1

文献标志码：A

作者简介：王民(1979—)，高级工程师。电话：15763406061

收稿日期：2015—12—29