电源无感知快切在企业供电系统中的重要性

摘要：

随着我国经济飞跃发展，电力已然成为各行各业发展的必需品，现代企业对于供电要求也越来越严格，为了保障企业供电的安全性及连续性。即会选择可靠性高的无感知快速切换装置来实现这一需求。

在企业供电系统中，为了防止电源故障而造成系统失电的情况，通常在系统设计时，会考虑多电源供电。当供电电源出现故障或检修时，会切除供电电源，合备用电源，防止系统失电，从而造成的生产经济损失。

传统备自投存在的缺陷：

1、切换时间长：

由于受开关、切换装置的限制，传统的备自投切换时间长，切换不当引起的问题有明显的，有些是渐变的，厂用电切换与很多因素有关，较长时间未发生问题并不意味着不存在安全隐患。

2、原备用电源投入装置存在的问题：

人们一直在沿用过去的备自投设计原则：即为了保证备用电源不要投到故障点上，和工作电源不要向备用电源倒送电，必须在确认工作电源已断开（根据无流判据）及工作母线完全无电压（根据无压判据）后才能投入备用电源。一般来说工业负荷中，照明负荷占的比例很小，主要是电动机类负荷，例如泵、风机、粉碎机、传送带等。这些电动机在失去电源全部停转后，即使再送上备用电源，将面临很多严重的问题。例如已有很多电动机被切除；大量电动机同时自起动；有的工艺流程遭受不可逆的彻底破坏等，人们要耗费大量的时间及付出可观的代价才能恢复生产。

3、备用电源切换要求难：

备自投在切除工作电源的同时必须断开母线上的电源支路及电容器支路，而在投入电源时应快速完成电源支路的再同期及电容器的无冲击再投入。对于供电设备为变压器的备自投应能支持备用变压器按冷备用方式运行，以减少变压器空载能耗，为此，备自投应具备彻底抑制空投备用变压器时的励磁涌流的功能。在备用电源为暗备用时，备自投必须确保在计及当前备用电源已有负荷的前提下，置换工作电源后不致于因过载而跳闸，即备自投具有备用电源投入前自动联切负荷的功能。

无感知快切装置的功能：

1、切换速度分类

快速同期切换：在进线刚失电时，母线残压下降较慢，如图2-3中A-B段，在此段中，在装置发出合闸命令前瞬间将实测值与整定值进行比较，判断是否满足合闸条件。由于快速切换总是在起动后瞬间进行，因此压差、频差和相差整定可取较小值。若开关合闸时间在100ms左右，无扰动装置可迅速合闸，实现200ms内的快速合闸。

同期捕捉切换：无扰动电源快速切换装置能实时跟踪各电源电压的频率、相位及相位差的变化。在同期判别过程中，装置计算出目标电源与残压之间相角差速度及加速度，按照设定的目标电源开关的合闸时间进行计算得出合闸提前量，从而保障了在残压与目标电压向量在第一次相位重合时合闸。减小了对厂用旋转负载的冲击。

同期捕捉切换整定值有四个：压差、频率差、越前合闸时间、频差加速度闭锁值。频率差整定可取较大值，越前合闸时间为断路器合闸时间，为了防止频率衰减过快，造成同捕功能大于整周角合闸，当系统频率衰减较快，大于频差加速度闭锁值时，闭锁同期捕捉功能，同期捕捉切换的切换时间约为0.6S。

残压切换：当母线电压（残压）下降至20％～40％额定电压时实现的切换称为“残压切换”，该切换可作为快速同期切换及同期捕捉切换功能的后备，以提高电源快速切换的成功率。残压切换虽能保证电动机安全，但由于停电时间过长，电动机自起动成功与否、自起动时间等都将受到较大限制。如图2-4-3所示情况下，残压衰减到40%的时间约为1秒，衰减到20%的时间约为1.4秒。

长延时切换（必须投入）：当某些情况下，母线上的残压有可能不易衰减，此时如残压定值设置不当，可能会推迟或不再进行合闸操作。因此在该装置中另设了长延时切换功能，作为以上三种切换的总后备，长延时切换必须投入。

正常手动切换：由运行人员手动操作起动，快切装置按事先设定的手动切换方式（并联、同时）进行分合闸操作。

事故自动切换：由保护接点起动。上一级保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先的自动切换方式（串联、同时）进行分合闸操作。

非正常工况自动切换：有两种不正常情况：一是母线失压。母线电压低于整定电压达整定延时后，装置自行起动，并按自动方式进行切换。二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。

按切换速度分类

快速同期切换

同期捕捉切换

残压切换

长延时切换

3、不同系统的切换功能配置

若系统为冷备用，无扰动装置在发合闸命令时，会发合备用电源高压侧命令。若系统采用热备用，或无高压侧开关时，请短接高压侧开关，使其始终处于合位。

进线方式

系统为进线方式时，其端子图见附图一，该系统由两进线以及一母线构成，正常运行时由进线一为母线供电，进线二为备用电源。若无高压侧开关4QF、5QF时，对应的开关量应接入+220V电压，使其显示合位。

○ 手动启动切换

跳1QF、合2QF

跳2QF、合1QF

○   保护、失压、误跳启动切换

跳1QF、合2QF

跳2QF、合1QF

注：跳合闸顺序将根据所选择的切换方式而改变。

进线方式系统图

母联方式

系统为母联方式时，其端子图见附图二，该系统由两段进线和两段母线构成，正常运行时两进线分别带两段母线独立运行，两母线互为备用。若无高压侧开关4QF、5QF时，对应的开关量应接入+220V电压，使其显示合位。

○ 手动启动切换（用于保护、失压、误跳后，系统的手动恢复）

跳3QF、合1QF

跳3QF、合2QF

○   保护、失压、误跳启动切换

跳1QF、合3QF

跳2QF、合3QF

母联及自适应方式系统图

自适应方式

自适应方式下，装置可根据开关位置状态自动判断系统是处于母联方式还是进线方式，并且可以根据开入量“手切方式选择”在两种方式中用手动方式进行切换。系统为母联方式，两段进线分别带两段母线独立运行，且互为备用。当其中一段母线失电时，跳开故障电源，闭合分段断路器，由一段进线带两段母线运行，构成进线模式，继续与另一进线构成明备用，也可以继续恢复到母联方式运行。

当1QF、2QF、4QF、5QF在合位，3QF在分位时

○ 保护、失压、误跳启动切换

跳1QF、合3QF

跳2QF、合3QF

当3QF、1QF（2QF）在合位，2QF（1QF）在分位时

○   保护、失压、误跳启动切换

跳1QF、合2QF

跳2QF、合1QF

○ 手动启动切换

跳3QF、合1QF（“手动方式选择”开入量分位）

跳3QF、合2QF（“手动方式选择”开入量分位）

跳1QF、合2QF（“手动方式选择”开入量合位）

跳2QF、合1QF（“手动方式选择”开入量合位）

结束语：

为保证生产过程的连续性，备用电源应在临界电压之前投入。这样很多工业企业的电动机电源接触器也不再会有因备用电源投入过慢而出现所谓“晃电”的问题，电动机就不会自动跳闸。南京能保专业从事多电源可靠供电10多年，该系列无扰动切换装置融合了自动同期技术、快速切换技术、涌流抑制技术及负荷在线监控技术，确保实现电气系统无感知切换，从根本上提高工业企业供电的可靠性。