10kV双电源自动切换装置在供电系统的设计应用浅析

于文海

摘 要：近年来，随着社会经济水平的不断发展，社会各个领域的用电需求逐渐加大，同时对于供电的可靠性也提高了要求。本文简要阐述了10kV双电源自动切换装置的结构与工作原理，对其在高速公路隧道供电系统中、变电站供电系统中的设计应用做出分析，以此来为供电系统的良好运行提供理论依据。

关键词：10kV双电源自动切换装置；工作原理；供电系统

引言：10kV双电源自动切换装置是一种应用最新技术开发而成的产品，适用于工作电压为6KV-10KV，额定电流为630A-1250A的双电源供电系统。一旦系统中有电源故障发生时，自动切换装置能够使备用电源与发电机相互切换，保证供电的可靠性，目前此种装置主要应用于军事、机场等不允许断电的重要场所。

1.10kV双电源自动切换装置的结构与工作原理分析

1.1装置结构分析

10KV双电源自动切换装置主要由两部分构成，分别为本体与控制器，其中控制器的配置较为专业化，本体由断路器、保护熔断以及机械连锁机构组成。机械连锁装置一般情况下被安置在断路器中间，装置整体供电安全是通过保障断路器断路器合闸状态来实现的，当电源装置处于运行状态时，机械连锁装置能够通过机电双重保护来维持断路器处于不同的合闸状态，以此来实现电源供电装置的安全[1]。此外，10kV双电源自动切换装置还具有数字化与智能化的特点，可以进行自动化检测，将数字信息通过LED显示出来。

1.2裝置工作原理分析

基于10kV双电源自动切换装置的工作原理上来讲，整个装置的运行是以单片机为核心，对两路的低压供电电源进行科学性监测，其中电源的类型包括常用电源电压以及备用电源电压，对两种电压的相位与频率进行检测。如果在检测中发现电源出现故障，比如，过压故障、欠压故障以及缺相故障，装置此时会实现自动化控制，将开关切换至备用电源处[2]。此种自动化控制方法能够有效将故障时间缩短，确保供电系统的稳定运行。此种设计方法能够确保供电的可靠性，但是在实际操作过程中，除了应用应用自动化模式以外，还需添加人工手动模式，一旦自动化模式出现故障，以便于采用人工手动模式实现电源切换，来增加系统运行的安全系数。

2.10kV双电源自动切换装在供电系统中的设计应用分析

2.1在高速公路隧道供电系统中的应用

2.1.1方案设计分析

某高速隧道由水涧山隧道与石鼓隧道组成，由于二者之间间距较短，并且两隧道中间为深谷，难以设置配电房，因此分别在石鼓隧道与水涧山处设置配电房，两处配电房均已10kv进线电源为为备用电源。本次设计方案为将两处配电房中应用的人工手动联锁切换，改革为“电气/机械联锁”装置，以此来进行高电压运行的自动切换。其中的二次自动控制需要利用PLC模式实现管控，PLC模块开关与电动机构装置需要采用EPS电源供电。对山涧配电房需要将手动连接件与断路器出线拆除，替换成新型固定式切换柜。石鼓配电房同样需要拆除连接件与断路器切线，需新增备用柜。将配电房中的钥匙式机械联锁取消连接，将山涧配电房与石鼓配电房内的符号开关与路由器进行科学连接。

2.1.2配电房高压断路器之间的机械联锁控制

配电房中高压断路器分合闸控制操作是由PVC控制模块对机械联锁装置进行控制而实现的。PLC控制逻辑的设置以主回路为主，使电路系统恢复供电以后，保障路由器能够恢复到正常运行状态。当山涧配电房与石鼓配电房处于正常供电状态时，配电房采用的供电线路为市电10kv，另外一个配电房内备用电源将不参与使用。当10kv配电房路由其断开时，这主电源线路断开，备用电源线路处于闭合状态，开启供电模式。若两路电源均处于断开状态停止工作，则由配电房高压断路器维持正常供电状态[3]。当水涧山配电房处于正常工作状态时，石鼓电源的断路器处于断开状态。当水涧山配电房处于停电状态时，市电进线将断开，经过延时时间检测后，主电源断路器将处于断开状态，备用电源断路器实现闭合。此时的实用电源由石鼓配电房引入。当水涧山配电房恢复正常工作状态时，经过5秒延时间后，市电线断路器将处于闭合状态，备用电源线路闭合，其它线路断开。当水涧山配电房市电出现停电情况时，备用电源将停电，水涧山配电房断路器将处于闭合状态，恢复正常供电运行状态。

石鼓配电房内各个高压断路器也是通过PLC控制模块进行管控，从而实现对分合闸闭合状态的控制。PLC的设置需要以主回路为核心，以此来保障电路器的正常运行状态。当石鼓配电房处于正常工作状态时，此时的供电来源为市电，水涧山配电房电源将不投入使用。当石鼓配电房处于停电状态时，市电进线电源将断开，经过延时确认后，备用电路器工作，主电源将断开。经过延时确认后，断路闭合，备用电源将投入使用。

2.2应用于变电站供电系统中的应用

2.2.1双电源自动切换装置接线分析

某变电站供电系统采用了10kV双电源自动切换装置，电路来源如图1所示。此中双电源自动切换装置，主要是利用无源干触点方式进行电机控制，进而使开关处于正常工作状态。一般情况下，供电站变压器主要应用为380v母线，当自动切换装置检测变压器工作值低于电压整定值时，备用站变压器将发挥维持电压正常的作用。当闭锁信号未被输入系统时，自动切换装置将指控备用电站将变压器进入正常运行。当变压站用工作变压器变低进线电压恢复正常，且无闭锁信号输入时，自动切换装置将进行调控作业。此种供电装置的优点为对信息采集量较少，仅通过闭锁信号与过流保护闭锁信号即可实现调控。双电源自动切换装置逻辑较为简单，只需对进线电源电压以及零序过流保护动作实施信息、数据的采集，随后通过对信息数据进行分析，来做出对应的切换选择。

2.2.2双电源自动切换装置调试分析

变电站供电系统中专用以及备用电源自动切换装置的使用，需要满足以下几类要求。第一，当主供电源不进行电压提供时，并且备用电压显示正常工作状态，没有出现闭锁信号，此时应该投入备用使用电源，在主供电源恢复正常运作状态时，无闭锁信号出现，这时需要应用主供电源。第二，当变电站出现变低压侧零序过流保护动作时，应及时关闭自动投入装置。第三，当有380V低压当380V低压配电屏进线断路器过流保护动作时，也应闭锁自动投入装置。在进行接线的调试工作时，应将母线均接入外部电源进行检测，接入的电源为380V，同时作为供电系统的电源。在调试工作开始前，需要对外部接线的连接仔细检查，确保与方案设计要求一致，并且外部接线不产生松动。对于双电源自动切换装置的相关参数，需要按照实际使用需求进行调试，以及进行电阻绝缘测试。随后实施二次电阻绝缘回路测试与二次回路耐压测试。

此外，在管理方面需要进行严格的验收，强化二次回路接线的检查，确认设备是否正常运行。运行人员在今后的操作中，对于二次切换操作，应检查装置相应的母线，PT灯明亮即表示二次回路已接通。设备出现一次电压，随后将会获得二次电压。需要将后台机与相关保护装置检查完好后，才能进行下一步操作，这样可以防止一次通电后二次没有电压，电流突变的情况下，保障设备运行动作。

结论：综上所述，10kv双电源自动切换装置在供电控制中发挥着十分重要的作用，直接关系到供电系统使用的可靠性与安全性。基于装置设计的角度来讲，需综合考虑软件设计与硬件设计方面，进行实验测试验证，满足供电系统根本需求，同时供电系统操作人员需要相关设计方案使用设备，保障供电系统良好运行。

参考文献：

[1]刘如意.10 kV双电源自动切换装置在高速公路隧道供电系统的设计应用[J].机电信息，2018（09）：14-15+19.

[2]张公禄，柏旭，汪海燕.10kv双电源自动切换装置[J].电气制造，2011（06）：35-37

[3]张佳，董家读，张雪，杨伟超.双电源自动切换装置在500kV东坡变电站站用电系统中的应用分析[J].电气开关，2014，52（05）：81-85.