雙電源無擾動(dòng)切換技術(shù)在焦化行業(yè)的應(yīng)用

1、項(xiàng)目背景
山東XX焦化集團(tuán)一車間煤氣風(fēng)機(jī)油站為單電源供電，可靠性不高，當(dāng)供電回路出現(xiàn)故障時(shí)，造成輔機(jī)油泵停機(jī)，油壓低連鎖跳煤氣風(fēng)機(jī)，影響生產(chǎn)安全運(yùn)行。因此計(jì)劃增加2套雙電源切換裝置，當(dāng)油站電源出現(xiàn)異常時(shí)可以在5ms內(nèi)切換至備用電源，保障煤氣風(fēng)機(jī)正常運(yùn)行。
化工二車間一、二期合成配電室、合成氨聯(lián)合廠房配電室為單一電源供電，當(dāng)進(jìn)線電源異常時(shí)無法自動(dòng)切換到備用電源，人工恢復(fù)時(shí)間長，生產(chǎn)裝置受到影響較大。計(jì)劃增加3套雙電源切換裝置，當(dāng)電源出現(xiàn)異常時(shí)可以在20ms內(nèi)切換到備用電源，保證生產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定不受電源異常影響。
2、需求闡述
目前需要增設(shè)雙電源無擾動(dòng)切換設(shè)備的分別是煤氣風(fēng)機(jī)油站和0.4kV低壓配電室，煤氣風(fēng)機(jī)油站是面向負(fù)載側(cè)做雙電源切換，0.4kV低壓配電室是面向進(jìn)線電源側(cè)做雙電源切換，同時(shí)考慮到電流等級(jí)的不同，所以采取不同的技術(shù)方案。
1.煤氣風(fēng)機(jī)油站
電源為雙電源主備方式，改造需求為當(dāng)主電源出現(xiàn)故障時(shí)，切換設(shè)備準(zhǔn)確及時(shí)識(shí)別，快速斷開主電源，迅速導(dǎo)通備用電源，保證油站工作設(shè)備不停機(jī)、無沖擊。
基于以上需求，煤氣風(fēng)機(jī)站配置GSS三相靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)柜實(shí)現(xiàn)雙電源無擾動(dòng)切換，通過高速半導(dǎo)體開關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)小于5ms的切換。
0.4kV低壓配電室
進(jìn)線方式為雙電源進(jìn)線，改造需求為當(dāng)主進(jìn)線出現(xiàn)故障時(shí)，切換設(shè)備準(zhǔn)確及時(shí)識(shí)別，快速斷開主進(jìn)線斷路器，通過內(nèi)部模型判斷，快速安全合上備用進(jìn)線斷路器，實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換，保證母線上掛載的所有設(shè)備不停機(jī)、無沖擊。
由于是在配電網(wǎng)進(jìn)線電源側(cè)做雙電源切換，在實(shí)現(xiàn)快速切換的同時(shí)，還要著重考慮切換的安全性，防止出現(xiàn)沖擊電壓，損傷各類負(fù)載。所以切換方案要考慮到以下幾個(gè)方面：
1）如果把0.4kV配電室看做一個(gè)配電系統(tǒng)，晃電現(xiàn)象有可能是來自于區(qū)外上級(jí)，也有可能來自于區(qū)內(nèi)，如果是來自于區(qū)外上級(jí)，可以通過快速切換方式實(shí)現(xiàn)，如果是來自區(qū)內(nèi)，比如某條回路的短路造成的，這時(shí)，切換設(shè)備必須具有準(zhǔn)確判斷功能，安全閉鎖，防止區(qū)內(nèi)故障未隔離時(shí)，故障擴(kuò)大化。
2）采用先分后合的動(dòng)作順序，在發(fā)出合閘命令時(shí)，切換設(shè)備中的控制器需要對(duì)母線擾動(dòng)模型分析準(zhǔn)確，保證合閘時(shí)合閘兩側(cè)電壓的幅值、相位、頻率預(yù)判精準(zhǔn)，無沖擊風(fēng)險(xiǎn)。
3）由于斷路器在年復(fù)一年的使用過程中，隨著設(shè)備的老化，功能參數(shù)也會(huì)出現(xiàn)變化，比如分合閘時(shí)間，所以，這就需要切換設(shè)備的控制器能動(dòng)態(tài)判斷斷路器分合閘時(shí)間，尤其是合閘時(shí)間，從而保證每一次動(dòng)作時(shí)，都能準(zhǔn)確判斷越前合閘時(shí)間，保證合閘時(shí)100%安全。
4）出現(xiàn)晃電現(xiàn)象時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間內(nèi)多次晃電，那么切換設(shè)備完成一次無擾動(dòng)切換后，需要自動(dòng)回切時(shí)，通過對(duì)回切延時(shí)和回切判據(jù)綜合判斷，保證自動(dòng)回切的安全，當(dāng)然也可以選擇手動(dòng)回切。
基于以上需求和考慮，0.4kV低壓配電室配置FSC無擾動(dòng)雙電源快速切換柜實(shí)現(xiàn)雙電源切換，通過高速真空斷路器實(shí)現(xiàn)小于20ms的切換時(shí)間。

3、方案概述
3.1 煤氣風(fēng)機(jī)油站
其配電結(jié)構(gòu)基本如下圖所示：

注：快速開關(guān)在本系列產(chǎn)品中，可能是可控硅、IGBT、特殊繼電器、特殊接觸器等滿足技術(shù)指標(biāo)的執(zhí)行單元，K1-K5為微型斷路器或塑殼斷路器。

兩路獨(dú)立的380V電源，工作中通過主、備電源的相互投切完成油泵供電連續(xù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備不停機(jī)，無沖擊。
GSS三相靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)柜外形尺寸示意圖如下：

方案采用標(biāo)準(zhǔn)柜結(jié)構(gòu)，單柜尺寸如圖所示，整柜工廠預(yù)制調(diào)試完畢，現(xiàn)場吊裝后固定，安裝方式簡單?？勺詣?dòng)識(shí)別輸入相位關(guān)系，具有手動(dòng)切換、強(qiáng)制模式切換、失壓切換和過壓切換多種切換功能，具有滾動(dòng)切換和同步切換自適應(yīng)功能。智能風(fēng)冷，超過環(huán)境溫度自動(dòng)啟動(dòng)冷風(fēng)系統(tǒng)，出風(fēng)口位于模塊后側(cè)。
改造完成后，預(yù)期實(shí)現(xiàn)效果：
正常工作時(shí)主電源接通，備用電源斷開，由主電源交流輸入向油泵供電。當(dāng)主電源故障時(shí)，GSS自動(dòng)斷開原主電源回路，接通原斷開的備用電源回路，將油泵供電不間斷地轉(zhuǎn)換到備用電源，切換時(shí)間小于5ms。

3.2 0.4kV低壓配電室
其配電結(jié)構(gòu)基本如下圖所示：

兩路進(jìn)線分別來自不同的獨(dú)立單元，工作中1#、2#電源進(jìn)線的相互投切完成0.4kV母線的供電連續(xù)，保證母線掛載各類負(fù)載設(shè)備不停機(jī)，對(duì)電網(wǎng)無沖擊。
0.4kV無擾動(dòng)雙電源快切柜外形示意圖如下：

方案采用標(biāo)準(zhǔn)柜結(jié)構(gòu)，單柜尺寸：0.8米*0.6米*2.2米（長*寬*高），整柜工廠預(yù)制調(diào)試完畢，現(xiàn)場吊裝后固定，安裝方式簡單，內(nèi)部配置通風(fēng)除濕系統(tǒng)，具有長期可靠運(yùn)行的特性。智能識(shí)別區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，具有開關(guān)合閘時(shí)間精確統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)適應(yīng)開關(guān)老化及開關(guān)更換功能，七種全面起動(dòng)方式，保證復(fù)雜工況下也能夠快速啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)切換。
改造完成后，預(yù)期效果如下：

該FSC無擾動(dòng)雙電源快切柜主要由無擾動(dòng)靜態(tài)切換系統(tǒng)DCM635C和高速真空斷路器PBG-0.4kV/630構(gòu)成，整體完成進(jìn)線開關(guān)之間的無擾動(dòng)切換。
正常情況下單母線方式運(yùn)行，Q1和Q2之間設(shè)置機(jī)械電氣聯(lián)鎖，Q1開關(guān)在合位，由1#進(jìn)線帶0.4kV整段負(fù)載運(yùn)行，2#進(jìn)線Q2在分位，2#進(jìn)線熱備用狀態(tài)，當(dāng)母線失壓，系統(tǒng)高速精準(zhǔn)判斷且自動(dòng)快速切換到2#進(jìn)線，由2#進(jìn)線帶全部負(fù)載；1#和2#進(jìn)線相互投切，確保0.4kV母線供電連續(xù)。

審核編輯 黃宇