双电源无扰动切换技术在焦化行业的应用

1、项目背景
山东XX焦化集团一车间煤气风机油站为单电源供电，可靠性不高，当供电回路出现故障时，造成辅机油泵停机，油压低连锁跳煤气风机，影响生产安全运行。因此计划增加2套双电源切换装置，当油站电源出现异常时可以在5ms内切换至备用电源，保障煤气风机正常运行。
化工二车间一、二期合成配电室、合成氨联合厂房配电室为单一电源供电，当进线电源异常时无法自动切换到备用电源，人工恢复时间长，生产装置受到影响较大。计划增加3套双电源切换装置，当电源出现异常时可以在20ms内切换到备用电源，保证生产设备稳定不受电源异常影响。
2、需求阐述
目前需要增设双电源无扰动切换设备的分别是煤气风机油站和0.4kV低压配电室，煤气风机油站是面向负载侧做双电源切换，0.4kV低压配电室是面向进线电源侧做双电源切换，同时考虑到电流等级的不同，所以采取不同的技术方案。
1.煤气风机油站
电源为双电源主备方式，改造需求为当主电源出现故障时，切换设备准确及时识别，快速断开主电源，迅速导通备用电源，保证油站工作设备不停机、无冲击。
基于以上需求，煤气风机站配置GSS三相静态转换开关柜实现双电源无扰动切换，通过高速半导体开关技术实现小于5ms的切换。
0.4kV低压配电室
进线方式为双电源进线，改造需求为当主进线出现故障时，切换设备准确及时识别，快速断开主进线断路器，通过内部模型判断，快速安全合上备用进线断路器，实现无扰动切换，保证母线上挂载的所有设备不停机、无冲击。
由于是在配电网进线电源侧做双电源切换，在实现快速切换的同时，还要着重考虑切换的安全性，防止出现冲击电压，损伤各类负载。所以切换方案要考虑到以下几个方面：
1）如果把0.4kV配电室看做一个配电系统，晃电现象有可能是来自于区外上级，也有可能来自于区内，如果是来自于区外上级，可以通过快速切换方式实现，如果是来自区内，比如某条回路的短路造成的，这时，切换设备必须具有准确判断功能，安全闭锁，防止区内故障未隔离时，故障扩大化。
2）采用先分后合的动作顺序，在发出合闸命令时，切换设备中的控制器需要对母线扰动模型分析准确，保证合闸时合闸两侧电压的幅值、相位、频率预判精准，无冲击风险。
3）由于断路器在年复一年的使用过程中，随着设备的老化，功能参数也会出现变化，比如分合闸时间，所以，这就需要切换设备的控制器能动态判断断路器分合闸时间，尤其是合闸时间，从而保证每一次动作时，都能准确判断越前合闸时间，保证合闸时100%安全。
4）出现晃电现象时，经常会出现短时间内多次晃电，那么切换设备完成一次无扰动切换后，需要自动回切时，通过对回切延时和回切判据综合判断，保证自动回切的安全，当然也可以选择手动回切。
   基于以上需求和考虑，0.4kV低压配电室配置FSC无扰动双电源快速切换柜实现双电源切换，通过高速真空断路器实现小于20ms的切换时间。

3、方案概述
3.1 煤气风机油站
其配电结构基本如下图所示：

注：快速开关在本系列产品中，可能是可控硅、IGBT、特殊继电器、特殊接触器等满足技术指标的执行单元，K1-K5为微型断路器或塑壳断路器。

两路独立的380V电源，工作中通过主、备电源的相互投切完成油泵供电连续，实现设备不停机，无冲击。
GSS三相静态转换开关柜外形尺寸示意图如下：

方案采用标准柜结构，单柜尺寸如图所示，整柜工厂预制调试完毕，现场吊装后固定，安装方式简单。可自动识别输入相位关系，具有手动切换、强制模式切换、失压切换和过压切换多种切换功能，具有滚动切换和同步切换自适应功能。智能风冷，超过环境温度自动启动冷风系统，出风口位于模块后侧。
改造完成后，预期实现效果：
正常工作时主电源接通，备用电源断开，由主电源交流输入向油泵供电。当主电源故障时，GSS自动断开原主电源回路，接通原断开的备用电源回路，将油泵供电不间断地转换到备用电源，切换时间小于5ms。

3.2 0.4kV低压配电室
其配电结构基本如下图所示：
 

两路进线分别来自不同的独立单元，工作中1#、2#电源进线的相互投切完成0.4kV母线的供电连续，保证母线挂载各类负载设备不停机，对电网无冲击。
0.4kV无扰动双电源快切柜外形示意图如下：

方案采用标准柜结构，单柜尺寸：0.8米*0.6米*2.2米（长*宽*高），整柜工厂预制调试完毕，现场吊装后固定，安装方式简单，内部配置通风除湿系统，具有长期可靠运行的特性。智能识别区内区外故障，具有开关合闸时间精确统计，自动适应开关老化及开关更换功能，七种全面起动方式，保证复杂工况下也能够快速启动，实现无扰动切换。
改造完成后，预期效果如下：

该FSC无扰动双电源快切柜主要由无扰动静态切换系统DCM635C和高速真空断路器PBG-0.4kV/630构成，整体完成进线开关之间的无扰动切换。
正常情况下单母线方式运行，Q1和Q2之间设置机械电气联锁，Q1开关在合位，由1#进线带0.4kV整段负载运行，2#进线Q2在分位，2#进线热备用状态，当母线失压，系统高速精准判断且自动快速切换到2#进线，由2#进线带全部负载；1#和2#进线相互投切，确保0.4kV母线供电连续。

审核编辑 黄宇