廠用電無擾動快切的連續(xù)供電解決方案

時間：2021-08-11

一、項目背景
連續(xù)供電是生產的產能、品質和安全的重要**，晃電發(fā)生時，常常伴隨電壓暫降，**過大約80毫秒的電壓暫降會引起各類高低壓電機、變頻器等設備報警停機，導致生產系統(tǒng)停產，嚴重釀成生產事故?，F(xiàn)采用的備自投方案，擾動時切換較慢，會引起負載停機，有安全隱患以及停機風險，為了保證整體配電網的無擾動供電連續(xù)，需在高壓側增加無擾動快切系統(tǒng)和負載側增加抗晃電模塊的整體解決方案。
高壓配電側，是由110kv變電站與35kv變電站之間10kv兩條線路，兩站距離300米左右，正常運行時35kv站內10kv高壓柜由110kv變電站10kv供電，35kv處于熱備狀態(tài)為兩進線一主一備結構，10KV母線均帶有各類電機、變頻器和變壓器等混合負載，任何一路電源擾動或失壓均影響負載連續(xù)運行。
低壓配電側，低壓400v設備包括（450kw風機3臺，255Kw水泵2臺，132kw水泵2臺），低壓變壓器2000kvA4臺，2500KvA2臺，1000kvA1臺，對于低壓負載側的重要電機、變頻器等設備，需要增加DCM621KH再起式抗晃模塊和MSpower 低電壓穿越裝置作為快切切換風險的后備**。

二、方案概述
通過對廠區(qū)配電網的整體理解，擬畫了配電說明簡示圖，
變電所兩10KV進線來自于110KV變電所，以及35KV的變電所，10KV母線帶有各類電機和變壓器等混合負載，同時，饋出多個回路到低壓配電側及其它變電所。400V低壓母線分別帶混合負載。風機，水泵等各類電機、變頻器和軟啟動器混合負載。

2.1 方案架構
10KV變電所為廠區(qū)10KV總配電側，向下到400V低壓配電側和各個變電所。根據(jù)現(xiàn)場配電運行的當前情況，結合現(xiàn)場施工安裝的可行性，考慮到35KV總降的變壓器容量問題，現(xiàn)擬定一套抗晃電解決方案。
方案：
10KV進線側配置DCM-635G高壓無擾動快切。
0.4kV負載側，為了保證生產工藝的連續(xù)性，根據(jù)實際需求，針對一些關鍵的工藝節(jié)點，嚴格要求生產過程中不停機的重要設備，需要配置低壓抗晃電裝置，接觸器控制電機回路配置DCM621KH再起式抗晃電模塊，低壓變頻器配置低電壓穿越裝置(非關鍵變頻加裝DCM621KH抗晃電模塊)。
本方案中，考慮35kV進線及變壓器容量限制，現(xiàn)場的容量不足以支撐全部的母線設備工作，所以在切換的過程中，通過DCM635G裝置的智能卸載出口，卸載掉非重要負荷，保證重要負荷正常運行。
另外現(xiàn)場的低壓側斷路器帶有瞬時脫扣，當高壓切換過程中由于短暫的停電，導致低壓側的斷路器因脫扣跳閘，致使低壓母線失電，現(xiàn)場建議拆除瞬時失壓脫扣，400V低壓側可以配備低壓備自投，來實現(xiàn)掉電的切換。

三、系統(tǒng)構建
3.1  10kV變電所進線快切方案
10KV變電所電源快速切換系統(tǒng)以下簡稱“10KV系統(tǒng)”由DCM635G高壓電源無擾動快切裝置配合現(xiàn)場的自己的真空斷路器完成，下圖2為方案構建，圖示做了部分簡化，配電結構如下圖所示：

圖中，來自“110KV變電站”簡稱為進線一，來自“35KV變電站”簡稱為進線二。
正常工作時，進線一帶整段10kV母線，進線二帶處于熱備用狀態(tài)，當母線失壓自動快速切斷主進線線路，快速合上備用開關，由另一路正常供電線路帶整段10kV母線。
DCM635G無擾動快切裝置對兩路進線及兩段母線電壓電流的幅值、頻率、相位等關鍵電參數(shù)進行采集，對當前運行模式進行智能識別，裝置具有手動切換、保護起動、失壓起動、誤跳起動等多種起動方式，具有快切、同期、殘壓、長延時等多種合閘策略，確保備用進線間相互無擾動快切。
切換工作過程簡述如下：
正常工況，進線一有壓，進線二有壓，進線一開關“1QF”合閘，進線二開關“2QF”分閘，無擾動快切裝置充電完成后進入待機狀態(tài)。
當進線一出現(xiàn)電壓暫降或停電，無擾動快切系統(tǒng)快速跳開開關“1QF”，并快速合上備用進線開關“2QF”，由進線二帶載，保證供電連續(xù)性，切換過程中負載設備不停機。
當進線一恢復供電，根據(jù)需要，手動切換恢復到初始狀態(tài)。
因在切換過程中，35kV的系統(tǒng)不足以帶動所有母線上設備，所以在切換的過程中，通過DCM-635G裝置的卸載出口功能，切掉非重要負荷，完成無擾動快切方案。

3.2 低壓負載側抗晃電方案
現(xiàn)場馬達保護裝置具有輔助的再起功能，啟用此功能時，需要對線路進行改造，并且馬達保護裝置和現(xiàn)場DCS的兼容性存在不確定性。再起式抗晃電模塊作為電動機、變頻器的專業(yè)再起裝置，現(xiàn)場安裝直接并聯(lián)與控制回路，*改造線路，并且體積小，磁吸式設計現(xiàn)場安裝方便，建議配置DCM621KH作為關鍵工藝節(jié)點的**方案。
3.3 直起式電動機抗晃電方案
針對低壓負載側非常重要的直起式電動機，為了保證在極限情況下，確保這些重要設備連續(xù)工作，需要配置抗晃電模塊作為快切方案的補充方案。
模塊工作原理為，通過采集負載的工作電源、接觸器線圈電壓以及控制回路電壓形成復合判據(jù)，起動結束后延時5秒進入抗晃待機模式，當接觸器位置信號發(fā)生了變化時，內部**級電容系統(tǒng)自動投入，系統(tǒng)開始計時，在設定的較長晃電時間內，如果系統(tǒng)自動恢復了供電，經再起動延時起動電機，恢復晃電前正常工況，從而保證生產正常進行。
重要直起式電機設備,配置DCM621KH抗晃模塊,
 
工作過程簡述如下:
正常工作時,當手動或遠程起動電機后，KM線圈得電，KM接觸器吸合， DCM621KH檢測到KM吸合狀態(tài)，開始充電，5S充電結束后，進入抗晃待機模式，晃電發(fā)生后，電壓暫降，KM主動釋放，電機停機， DCM621KH內部**級電容自動投入，為抗晃電模塊正常供電，系統(tǒng)開始計時，在設定的較長晃電時間內(較長9秒)，如果系統(tǒng)自動恢復了供電，經再起動延時，裝置RS繼電器吸合，自動再起動電機,恢復晃電前的正常工況。
3.4 變頻器抗晃電方案
針對重要的變頻設備，根據(jù)連續(xù)工作要求等級的不同，有兩套方案可選，如果允許短暫停機，配置DCM621KH抗晃電模塊，如果不允許停機，配置MSpower低電壓穿越裝置。
方案一，配置DCM621KH抗晃模塊

工作過程簡述如下:
正常工作時，當手動或遠程起動變頻器后，1KA1線圈得電,1KA1接觸器吸合，DCM621KH檢測到1KA1吸合狀態(tài),開始充電，5S充電結束后，進入抗晃待機模式,晃電發(fā)生后，電壓暫降，1KA1主動釋放，變頻器停機，DCM621KH的AL繼電器打開，閉鎖“變頻器故障閉鎖信號”輸出，DCM621KH內部**級電容自動投入，為抗晃電模塊正常供電，系統(tǒng)開始計時，在設定的較長晃電時間內(較長9秒)，如果系統(tǒng)自動恢復了供電，裝置RE復位繼電器閉合，復位變頻器故障，經再起動延時，裝置RS繼電器吸合，自動再起動變頻器，恢復晃電前的正常工況。
方案二，配置MSpower低電壓穿越裝置。
對于現(xiàn)場安裝的變頻器，為了保證晃電時不停機，需要配置MSpower低電壓穿越裝置。
＞ MSpower裝置結構：
MSpower裝置由主機、觸摸屏顯示單元、**級電容箱及直流配電系統(tǒng)組成。
主機及觸摸顯示單元用來顯示交流電源、直流輸出電流、運行工況、歷史記錄、系統(tǒng)設置、故障信息、帶時標的低電壓穿越信息以及成功穿越統(tǒng)計等，同時實現(xiàn)與外部聯(lián)鎖以及整套裝置的實時自檢，如下圖6
                
圖6
電壓暫降控制主機為整個裝置的**單元，完成**級電容的充電管理，電網監(jiān)視，系統(tǒng)自檢等。將三相交流整流后經過隔離變換將直流能量預充DC 520V±5%。當廠用電在±10%以內波動時，電壓暫降主機不會對給煤機變頻器直流母線供電；當三相交流跌落到90%（360V）以下時，電壓暫降主機自動瞬時輸出，保證直流母線恢復到正常運行范圍。    
**級電容箱，采用進口**級法拉電容，通過主機對**級電容進行充電管理，完成恒流、恒壓、涓流等多種充電模式，同時帶有自動溫度管理系統(tǒng)，以及保護均壓系統(tǒng)等。
直流輸出回路主要有品牌直流斷路器、放電檢測等組成。每個直流配電回路對應一臺變頻器。
＞ 工作原理：
三相交流電能經斷路器QF1進入三相整流回路，脈動直流經限流電阻對C1預充電，預充結束后通過直流接觸器KM1旁路限流電阻對電容C1滿荷充電。電感L1與Q1和Q2構成BOOST 型式的升壓電路，將C1上的直流電荷泵到較高電壓對C2進行充電，并經預充限流電阻對電容C3充電，經晶閘管及二極管防逆流回路到直流接觸器后經斷路器和熔斷器，送入變頻器的直流母線。
正常工作電壓時，變頻器通過內部橋式整流的直流電源維持變頻器正常工作， BOOST 升壓電路處于待機狀態(tài)；當電網電壓發(fā)生瞬時跌落并達到設定值時（默認80%，可整定）， BOOST電路迅速投入運行，輸出穩(wěn)定的直流電壓，支撐變頻器直流母線的電壓穩(wěn)定，從而維持變頻電機的轉速和轉矩。待電網電壓恢復之后（默認90%，可整定），BOOST升壓電路自動退出，變頻器繼續(xù)內部整流供電工作。 
本低電壓穿越裝置為旁路運行方式，原變頻器交流供電線路不做調整，也不需對變頻器進行新的設置，只需要就地安裝在原變頻控制柜旁即可?，F(xiàn)場可引入直流屏直接為低電壓穿越裝置供電。

四、功能特點及參數(shù)
4.1  無擾動快速切換系統(tǒng)
4.1.1 基本功能
＞ 裝置適用于雙進線結構
◆具有手動起動、保護起動、失壓起動、誤跳起動、無流起動、逆功率起動及頻率異常起動等多種起動方式
◆裝置具有正常切換、事故切換、非工況切換（失壓、開關誤跳）功能
◆裝置具有并聯(lián)、串連、同時三種開關切換順序選擇
◆裝置具有**級的快速、同捕、殘壓、長延時切換
4.1.2輔助功能
◆區(qū)內外智能切換閉鎖識別
◆備用電源失電
◆開關異常閉鎖
◆合閘回路測時
◆智能故障錄波
◆全息黑匣子記錄
◆裝置自檢故障告警
◆PT斷線
◆母聯(lián)開關電流保護（母聯(lián)方式）
◆智能卸載出口（選配）
◆定值遠方召喚和修改
4.1.3 資源及配置
◆模擬量：八路電壓量輸入（二路進線電壓+三路母線1段電壓+三路母線2段電壓）
          九路電流量輸入（六路進線電流+三路母聯(lián)電流）
◆開入量：裝置滿配有30路開入量
◆開出：裝置滿配有22路繼電器出口
4.1.4 通訊功能
◆兩路標準RS485多機通訊口
◆兩路工業(yè)以太網口端口
◆支持單網、雙網通訊，能夠完全實現(xiàn)網絡的冗余互備
◆一路打印接口，兼容多種打印機
◆IEC-60870-5-103（串行通訊模式）、IEC-60870-5-103（工業(yè)以太網通訊模式）、MODBUS-RTU,MODBUS-TCP標準通信規(guī)約
4.1.5 GPS對時功能
◆裝置通過RS485差分電平支持1PPS和IRIG-B碼對時模式，誤差小于1ms，同時支持軟件后臺對時。
4.1.6裝置特點
◆采用了雙核32位DSP微處理器，快切內核和人機界面內核獨立
◆實時多任務操作系統(tǒng)及C++編程技術，可實現(xiàn)在線編程
◆開關合閘時間精準統(tǒng)計，自動適應開關老化及開關更換
◆實時系統(tǒng)自檢，系統(tǒng)工作電源、AD狀態(tài)、內存狀態(tài)實時自檢，確保穩(wěn)定可靠
◆抗干擾設計，較高EMC電磁兼容等級試驗，軟硬件復合閉鎖架構
◆大屏幕雙顯示（液晶漢化顯示和LED顯示），方便運行人員巡檢
◆硬件互換性好，方便用戶維護及減少備件的數(shù)量
◆采用6U、19/3英寸標準機箱，背插式結構，可就地安裝在開關柜上或集中組屏
4.1.7額定參數(shù)
◆裝置電源：AC/DC 86～265V
◆操作電壓：DC 220V 、DC 110V或AC220V（允許偏差+15％，-20％）
◆交流電壓：100V或380V（訂貨時需說明）
◆交流電流：5A或1A（訂貨時需說明）
◆適用頻率： 50Hz
4.1.8功率消耗
◆直流回路     ：＜10W（正常工作時）；＜15W（動作時）。
◆交流電壓回路 ：＜0.5VA/相
◆交流電流回路 ：＜1VA/相（In=5A）；
                 ＜0.5VA/相（In=1A）。
4.1.9過載能力
◆交流電壓：   1.2倍額定電壓連續(xù)工作
◆保護電流：   2倍額定電流連續(xù)工作
               10倍額定電流，允許10 s
              40倍額定電流，允許1 s
4.1.10測量范圍及精度
◆電壓元件     ：1% Un～120% Un
◆電流元件     ：0.05In～20In
◆頻    率     ：30.00Hz～65.00Hz
◆時間元件     ：0.00S～100.00S
◆電壓電流精度 ：0.5級
◆頻率精度     ：0.02Hz
◆角度精度     ：0.2度
◆SOE分辨率    ：≤2ms
◆合閘測時     ：≤2ms
◆GPS授時      ：≤1ms
4.1.11整定值精度
◆電流及電壓定值   ：≤±2.5%整定值
◆頻率定值         ：≤±0.02Hz
◆角度定值         ：角差定值誤差：±0.2°
◆切換較小斷電時間 ：＜11 ms＋開關時間+用戶整定延時。
4.1.12出口接點容量
◆跳合閘出口可長期接通AC 250V，5A。
◆信號出口可長期接通AC 250V，5A。
4.1.13電磁兼容性
◆快速瞬變干擾試驗符合GB/T 14598.10的規(guī)定；
◆靜電放電試驗符合GB/T 14598.14的規(guī)定；
◆脈沖群干擾試驗符合GB/T 14598.13的規(guī)定；
◆幅射電磁場干擾試驗符合GB/T 14598.9的規(guī)定；
◆工頻磁場抗擾度試驗符合GB/T 17626.8的規(guī)定；
◆射頻場感應的傳導騷擾抗擾度試驗符合GB/T 17626.6的規(guī)定；
◆脈沖磁場抗擾度試驗符合GB/T 17626.9的規(guī)定；
4.1.14絕緣耐壓
◆絕緣試驗符合GB/T14598.3-93 6.0的規(guī)定；
◆沖擊電壓試驗符合GB/T14598.3-93 8.0的規(guī)定。
4.1.15環(huán)境條件
◆工作溫度：-20℃～+55℃。
◆儲存溫度：-25℃～+70℃，相對濕度不大于80%，周圍空氣中不含有酸性、堿性或其它腐蝕性及爆炸性氣體的防雨、防雪的室內；在極限值下不施加激勵量，裝置不出現(xiàn)不可逆轉的變化，溫度恢復后，裝置應能正常工作。
◆相對濕度：較濕月的月平均較大相對濕度不大于90%，同時該月的月平均較低溫度不**25℃且表面不凝露。較高溫度為+40℃時，平均較大濕度不**過50%。
◆大氣壓力：80kPa～110kPa(相對海拔高度2km 以下)。
4.1.16故障錄波
◆記錄切換起動前2個周波，起動后較長98個周波，較多32組錄波數(shù)據(jù)。錄波數(shù)據(jù)格式滿足COMTRADE99標準。
4.2  DCM621KH 再起式電機抗晃儀
4.2.1 基本參數(shù)
?系統(tǒng)功耗：  1W
?安裝方式：  磁吸式
?外型尺寸：  64mm*47mm*96mm（寬*高*深）
?產品凈重：  約300克
?適用電壓 ： AC220V（可定制）
?起動節(jié)點容量： 常開，5A 440Vac/300Vdc
?RUN信號容量：常開，**時返回，5A  250Vac/30Vdc
?較大晃電時間：0-9s可調，步進1S，0時模塊退出。
?再起延時：0-1S 連續(xù)可調，步進0.1S。
?適用回路：直接起動、變頻器、軟起動

4.2.2 功能特點
?起動電機自動待機，手動停車自動放電；
?磁吸安裝，可靠靈活；
?接插端子，維護便捷；
?脈沖起動，節(jié)能可靠；
?晃電時間較長達10S，且易修改；
?再起動延時可修改，利于分批多電機環(huán)境；
?電壓波動未引起接觸器釋放，不會對抗晃模塊產生影響。

4.3  MSpower低電壓穿越裝置
 4.3.1 基本參數(shù)
名稱	基本參數(shù)
型  號	MSpower-C
額定功率	10-1000kW
輸入電壓等級	AC 80V~400V
交流輸入額定頻率	50Hz±2 Hz
直流輸出電壓	DC 490V±5%
電壓跌落支持范圍	20％~90%Ue
工作時間	0-30s時間可調
電磁干擾等級	符合IEC標準
直流供電切換時間	≤200微秒，半導體導通時間
噪聲	≤60dB
動作聯(lián)鎖	有
變頻器運行/故障聯(lián)鎖	有
不間斷電源綜合效率	≥99％
報警輸出	各類報警輸出
短路保護，過載等	有
散熱方式	智能風冷系統(tǒng)
進/出線形式,	下進下出

4.3.2 功能特點
?模塊化設計，方便安裝維護調試；
?快速切換，電網電壓跌落80%時，依然可提供30s的延時支撐；
?可以擴展外部聯(lián)鎖控制，提高系統(tǒng)安全性；
?系統(tǒng)獨立模塊自檢，長期實現(xiàn)免維護運行；
?大型工業(yè)觸摸屏顯示，系統(tǒng)運行工況直觀詳盡；
?通訊功能支持RS485，以太網，輕松實現(xiàn)DCS系統(tǒng)互聯(lián)；

詞條
詞條說明
國高電氣DCM633/635電源無擾動快速切換/無擾動快切/廠用電快切/雙電源快速切換/高壓母聯(lián)快切/10kV快切
產品概述 DCM-633/DCM-635系列電源無擾動快速切換裝置(也稱廠用電快速切換裝置），適用于石化、鋼鐵、冶金、熱電廠或發(fā)電廠廠用電系統(tǒng)電源的無擾動切換。本裝置可以在系統(tǒng)供電電源發(fā)生故障時，根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)，迅速切除故障電源，檢測待合閘兩側的電壓素質，如滿足合閘要求時合上備用電源，避免在電源快速切換時造成電源中斷或者設備沖擊損壞，保證負荷不斷電連續(xù)運行。在企業(yè)供電系統(tǒng)中，為了防止電源故障而
一種母線電源快速保護柜
一、背景引起晃電的主要原因有很多種，其中包含雷擊、外網電壓波動以及短路故障等外部不可抗因素，也包含不平衡負載啟動、廠用電切換等人為因素。據(jù)統(tǒng)計，因雷擊造成電壓暫降大概占到 60%以上。由于電壓暫降發(fā)生的偶然性以及不可預見性，因此可以說電壓暫降是不可避免的。由外部電網、內部故障等原因導致的晃電現(xiàn)象會影響電網供電的可靠性，導致生產企業(yè)敏感負荷如大量接觸器、變頻器、PLC、各種數(shù)字設備等跳閘或損壞，
中低壓無擾動切換柜的應用
由于生產自動化的高速發(fā)展，生產型企業(yè)對用電的要求也越來越高，特別是連續(xù)性生產型企業(yè)，對用電的“質量”也越來越重視，伴隨著依賴電氣自動化程度的加深，促使電氣自動化不斷改革，使得電氣自動化逐漸替代原有的人工操作或繼電器控制，而FSC無擾動切換柜是專門解決中低壓系統(tǒng)的進線側安全電源無擾切換。 FSC中低壓無擾動切換柜從企業(yè)用電的實際需求出發(fā)，結合現(xiàn)場用電“環(huán)境”，采用**的切換技術，**的采集計算能力，
國高電氣DPAS直流雙電源快速切換/直流雙電源快切/直流雙電源開關/直流雙電源自動轉換/48V雙電源切換/雙電源切換
產品概述 DPAS系列直流雙電源快速切換裝置為國高電氣在多年從事多電源可靠供電系統(tǒng)研究過程中，針對電廠、電力、通信等多種直流控制系統(tǒng)供電需求提煉而成，也稱為直流雙電源自動轉換開關，是依據(jù)使用場合可以分為DPAS-Z型、DPAS-R型和DPAS-M型，主要用于規(guī)模電廠、樞紐變電站、換流站等雙直流系統(tǒng)完全隔離的場合以及直流單母線分段場合，具有零延時切換母線絕緣自動檢測等特性。近年來隨著高速處理器、電