普通双电源切换装置升级为无扰动双电源切换装置的一种方法

2023-12-20高文民

纯碱工业 2023年6期

高文民

(唐山三友化工股份有限公司,河北唐山 063305)

双电源切换装置,一般是比较重要的设备配备的在一路电源故障的情况下,自动投入另外一路电源的开关装置。晃电,通俗地讲,是电网遭受雷击、电路短路、外网波动等引起的一种电压波动,当电压低于设备的正常工作电压时,就会引起保护启动、设备跳车等后续动作。虽然晃电发生的次数不是太多,一旦发生,就会影响生产,甚至导致锅炉灭火,影响到集团供电供汽的稳定性。

1 普通双电源切换装置的特点

普通双电源切换装置具有“自动控制”“常用电源”“备用电源”等选择,可以将任何一路电源作为常用电源和备用电源,最关键的技术指标是切换时间,一般最小切换时间在0.1 s左右。一般交流接触器在断电超过40 ms时就会释放,0.1 s的切换时间显然超过了接触器保持吸合的最低限值,切换过程相当于晃电1次,不能够满足具有较高供电可靠性要求的场所。

2 安装双电源切换装置的设备统计分析

吸风机属于锅炉设备中的关键设备,稀油站是吸风机滑动轴承的润滑设备,和吸风机主电动机(2#～3#炉吸风机功率为1 400 kW,4#～5#炉吸风机功率为2 240 kW)存在连锁关系,一旦稀油站压力低于最低设定值0.12 MPa,主电动机就会跳闸,此时锅炉负荷波动不可避免。稀油站的电源一般使用两路电源,并安装双电源切换装置。

给水泵电动机为滑动轴承,其稀油站的电源一般使用两路电源,并安装双电源切换装置。

发电机油系统的独立油源装置等,一般设置两路电源,安装双电源切换装置。

目前这些双电源切换装置的最短切换时间均为0.1 s,切换后,交流接触器也会释放,虽然电源切换成功,但是设备可能已经停止运转。

3 无扰动切换改造的思路

我们创新思路,反其道而用之,正是利用这样晃电的机会,做到不晃电的效果。经过对稀油站控制回路的分析,我们在普通双电源切换装置的电源下口,在稀油站控制回路上再安装一种专门的抗晃电装置,由双电源切换装置负责在一路电源消失或低于设定值时,自动投入另一路电源,由抗晃电装置负责在切换过程中使接触器保持吸合不释放,从而达到无扰动切换的效果。

我们先期对两台吸风机的稀油站双电源切换装置进行了改造。

3.1 抗晃电装置的功能

在这次改造中,我们使用了江苏国网自控科技股份有限公司生产的KHD-100智能型自适应抗晃电装置。

3.1.1 电阻参数设置说明

在“功能定值”中“电阻参数设置”中设置线圈电阻和控制线电阻。线圈电阻可以用万用表欧姆挡直接测得,控制线电阻主要考虑线路的长度,接触器启停一般都在DCS控制。考虑到一般的实际情况,控制电缆的电阻一般可以估算得出。铜线阻率为0.0172,铝线阻率为0.0283。1.5 m2线铝线的电阻为RL=0.0283×1 000/1.5=18.8 Ω/km,2.5 m2线铝线的电阻为RL=0.0283×1 000/2.5=11.3 Ω/km。控制线电阻的估算要考虑来回线总电阻。设置好两者的电阻后,装置自动计算出输出电压的大小,并补偿线路压降的损耗,保证接触器线圈的直流电压满足维持吸合的要求。

图1中,RL为控制线电阻,Rm为接触器电阻。在晃电发生后,直流电压输出Uo,应考虑到线路压降UL,保证接触器上的压降Um与理论值相符。因此,输出电压在装置中将提高为Uo=UL+Um。

图1 控制线压降图

3.1.2 晃电参数设置

在“功能定值”中“晃电参数设置”中设置晃电延时。晃电延时为在交流系统发生电压跌落(电压突然跌落50 V或降低到180 V以下)时,KHD-100装置启动交流转直流切换,切换到直流维持状态,接触器线圈在直流电压的维持下,主触点和辅助触点继续吸合。装置在晃电延时时间到后,判断交流电压是否恢复到正常值(程序默认185 V以上),如果已经恢复,则装置切换到交流运行状态,此时装置认为系统发生了“晃电”,装置“晃电”指示灯点亮;如交流电压处在正常电压范围内,则KHD-100切断直流电压,并返回到交流模式,为下次系统上电做好准备,此时,装置认为系统“断电”而非“晃电”。系统发生晃电的持续时间,一般在0.5～1 s 左右。晃电的延时时间设置需要大于系统发生晃电的持续时间,并有一定的裕量。在整个晃电延时时间内,装置都会在DC模式,输出直流电压,直到晃电结束,装置将会切换到交流模式。

3.2 装置试验

设置好接触器电阻和控制线电阻,定好晃电时间后,基本就完成了设置工作。但为避免设置错误或接线错误,所造成不能够在“晃电”发生时,可靠维持接触器继续吸合,因此,在设置好参数后,需要进行试验,以确认参数设置和接线是否正确。

按图2接好线。在手持终端主菜单中,功能投退设置晃电模式中选择晃电模式。同时在电阻参数菜单中,设置好交流接触器的直流电阻和控制线的模拟电阻阻值(一般该电阻选择10～20 Ω)。设置好晃电延时定值。

图2 控制接线图

模拟系统晃电:合上交流空开QF和合闸按钮SB11,交流接触器启动。KHD-100在判断接触器有电流后,监视电容充电情况。当KHD-100上的“模式灯”点亮,则装置准备完毕。此时,在晃电设置时间内,分合空开QF一次,模拟系统晃电。此时观察红灯是否熄灭。如红灯HD熄灭,检查设置参数是否正确。红灯HD在KHD-100工作正常情况下,应不熄灭。当装置的模式灯点亮后,可准备下次晃电模拟试验。

模拟系统断电:合上交流空开QF和合闸按钮SB11,交流接触器启动。模式指示灯点亮后,分开空开QF,并在晃电时间内不合,则KHD-100维持交流接触器维持晃电时间后,将接触器释放,再次合上空开后,再按启动按钮SB11,则接触器才吸合。

晃电和断电模拟试验证明晃电装置本身工作正常,下一步要进行稀油站的整体双电源切换试验。

4 稀油站双电源无扰动切换试验

首先,将稀油站控制位置切换到远方DCS控制,将主油泵开起来,等待2 min,待油压满足启动主吸风机并发出允许启动信号之后,启动吸风机电动机,此时完成整个启动过程。

我们事先将双电源切换装置设置在自动状态,切换时间设为0.1 s,为了保证试验的准确性,我们从配电室将第一路电源断开,模拟失电,现场观测到双电源切换装置动作,自动将第二路电源投入,这时稀油站只有微小波动,油压正常,主吸风机电动机正常运转,没有发生跳闸现象。我们又以相同的方法将第二路电源模拟失电,吸风机电动机依然正常运转。经过多次试验,没有发生跳闸现象,确认改造成功(在没有改造之前,双电源切换时稀油站的交流接触器已经释放,无法自启动,因油压降低而报重故障将吸风机电动机跳闸)。