双电源无扰动切换技术在焦化行业的应用

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描述

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:

双电源

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:

双电源

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:
 

双电源

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:

双电源

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:

双电源

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

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