安全可靠供電系統解決方案

                     ---MPC-D3型無擾動切換系統

石化、煤炭、冶金、制藥等是連續生產性企業，工藝或安全生產要求流程的連續性，任何電源波動，確保交流接觸器不異常釋放條件下（即確保對生產和工藝流程重要的開關不異常斷開），作為企業動力的供電系統出現異常時（如：系統晃電、保護動作、失電脫扣、開關偷跳、系統聯跳等），系統應迅速斷開異常的供電回路，快速投入備用電源，保證母線段供電不中斷（或母線不失壓或極短時間失壓），即確保電氣設備不因供電系統異常停止運轉，確保整個工藝生產流程的連續、安全運行（即整個工藝生產流程不中斷），即保證整個工藝生產流程過程無任何擾動，實現系統的無擾動切換。

原系統存在的缺陷

電網中安裝有大量的繼電保護、自動裝置、復雜供電網絡，目前由于電網龐大，受自然環境影響較大，且設備多，故障的概率較高，往往易出現供電短時間中斷現象，同時我國供電系統優先保證電網的穩定，因此電壓等級越低，出現供電短時間中斷（晃電）的概率越高，對用電企業的影響也就越大；至電網的供電回路越少，對用電企業的影響也就越大。

由于化工鋼鐵企業中壓一般為不接地系統，但是由于系統大，系統對地電容電流大，雖然安裝消弧線圈，往往經常發生單相接地后，迅速發展為多相短路，母線電壓將迅速波動；同時由于生產工藝的需要，往往裝有大容量的整流裝置，系統中有大量的諧波，對繼電保護裝置、自動控制設備造成干擾，設備故障率增加，從而造成供電系統異常波動； 400V保護往往是熱耦、熔斷器保護，故障切除時間長（一般200mS以上）；系統有大量成組自啟動電機存在時，往往啟動電流特別大（有時可能引起保護誤動作），存在母線電壓波動大、時間長；對于部分大型企業為保證供電可靠性，中壓系統為并列運行，系統中任何設備故障都會引起電源波動，設備越多出現電壓波動概率越高。以上多種原因對系統電壓造成較大波動時，極容易造成母線段上部分設備異常停車，以至于導致工藝流程出現異常，甚至流程終止，造成生產紊亂。

對系統中電動機而言，當電壓下降至70%以下時，其出力將下降到50%以下，將影響工藝流程的正常進行，許多設備設置有0.5S的低電壓保護，當系統出現異常時，即使系統備自投準確動作（母線失壓延時往往大于過流時間，即切換時間大于0.5S，更大于交流接觸器失電脫扣時間），也就是即使切換成功，0.5S的低電壓保護也已經動作了，同時系統有大量成組自啟動電機時，往往自啟動電流特別大（有時可能引起保護誤動作），存在母線電壓波動大、時間長。如：易造成同步電機失步、失磁、低電壓動作而退出運行，此時備用電源只能作為保安電源了，生產工藝流程將出現中斷，存在生產安全的極大隱患。

對于中小化工企業而言由于沒有大量的高壓電機，當系統中出現電壓波動時，母線的殘壓衰減特別快，即系統對電壓波動的抵御能力差，同時由于400V開關柜中大部分采用交流接觸器，交流接觸器的特性為：返回電壓30~70%，在60-80mS內交流接觸器就斷開，各種原因引起的電壓波動，極易造成交流接觸器非正常分開，生產工藝流程將出現中斷。

對系統中的同步電動機而言，由于勵磁電源往往來自同一個電源，當電源發生波動時極易出現失磁保護動作；電源電壓波動時，極易造成同步電機失步，導致同步電機退出運行；另外當電源出現較長時間波動時，低電壓保護將動作，導致同步電機退出運行。同步電機等重要電機退出運行，將造成生產安全的極大隱患，甚至導致嚴重生產安全事故。

解決方案

由于電網供電的穩定性很難快速得到提高，目前企業僅能從增加進線回路數來進行彌補，一般不少于兩路進線或大于兩路，最好有一路來自不同的變電站，進線的電壓等級較高為佳，系統的穩定性也較高，最好在一條供電線路上不同時向其他用戶供電，以免其他的用戶事故影響到本企業。（減少晃電概率）

400V電壓等級中的備自投更換為MPC-D3型無擾動穩定控制裝置，實現多開關之間的快速切換。100mS內完成切換動作，確保母線電壓不下降（或母線不失壓，頻率下降1Hz以內，角差30°以內，殘壓90%以上），低電壓保護不啟動，交流接觸器不脫扣，同時防止事故切換方式兩電源并列合環，工藝流程正常、連續、平穩運行，實現系統無擾動供電。（當系統出現晃電或母線欠壓、保護動作、開關偷跳、系統聯跳等時，保證母線段供電不中斷或母線不失壓，減少低壓脫扣，同時極大降低成組電機自啟動電流）

對同步電動機而言，勵磁電源最好來自不同電源；退出低電壓保護；其勵磁調節裝置應具備失步檢測、失步預防、失步后的保護和再整步功能，當系統發生異常時或負載過重引起失步以及系統通過無擾動切換后，通過勵磁調節裝置使同步電動機不中斷運行。

需要說明的問題

供電系統的安全可靠性屬于系統問題，需要采用系統解決方案，才能達到對工藝流程和安全生產無擾動的效果。

系統晃電問題不管采用何種控制裝置都不能完全解決：

1、當發生區內故障時，不管何種控制裝置都不動作，只能等待故障的切除，對于400V保護配置為熔斷器+交流接觸器模式，而熔斷器斷開回路時間往往大于100mS，即發生400V短路故障時，即使正確切除故障，本段母線上其他交流接觸器因失壓時間過長而脫扣，生產的工藝流程已經至少部分異常中斷；2、動作過程自身需要時間：在事故切換過程中為防止事故的擴大，嚴禁合環的可能性，因此只能采用串聯切換方式，而串聯切換時間為分閘時間+合閘時間（大約100mS），一般都大于交流接觸器失電脫扣時間60-80mS。即晃電情況下即使動作成功，大部分交流接觸器已經釋放，生產的工藝流程已經中斷；3、短暫電源波動與較長晃電處理：區外故障切除引起的電源短暫波動，考慮系統的穩定性，此時裝置一般不啟動切換，而晃電時（電源失壓），裝置無論采用何種原理都無法判斷區外故障類型，即判斷時間大于區外故障切除時間（波動時間為切除故障回路時間）；此時不管采用何種控制方式，整個動作時間（為電源失壓時間）已經大于100mS以上，即使切換成功大部分交流接觸器已經釋放，已經沒有實際意義；4、由于系統異常引起的同步電機失步、失磁、低電壓保護動作，從而導致重要負荷同步電機退出運行，以至于生產的工藝流程已經至少部分異常中斷。

當上級變電站為主變并列合環運行，任一饋線故障時，各個子站母線電壓同時波動，因此要求裝置應能判斷是電源波動還時故障，如確認故障后立即動作，電源波動不完全閉鎖裝置；同時在事故情況下采用串聯切換，不能采用同時或并聯方式，嚴禁在事故切換情況下并列合環的可能性，以防事故擴大。

當整個供電系統存在多個電壓等級時，不同電壓等級的切換裝置需要有級差配合。即自動裝置選擇性。同時需要考慮與繼電保護相配合，盡量縮短裝置判斷時間，有利于級差配合。

自動裝置切換應準確快速判別是區內故障還是區外故障，根據故障區間不同采取相應處理。自動裝置采用內部判斷與外部保護判斷相結合方式。嚴禁將不可靠快速保護作為判據，主要由于中壓系統采用的保護CT為P級，在母線短路故障時，其已經處于嚴重飽和，由于電磁的暫態特性，此時電流的幅值、相角已經嚴重畸變，用作方向判別時往往準確率低，如果把區內故障判斷為區外故障，動作后整個系統將崩潰。

對同步電動機而言，其勵磁調節裝置應具備失步檢測、失步預防、失步后的保護和再整步功能，當系統發生異常時或負載過重引起失步以及系統通過無擾動穩定控制裝置動作后，通過勵磁調節裝置使同步電動機不中斷運行（確保同步電機連續運轉，工藝流程連續穩定運行）。

工程實施

無擾動穩定控制裝置施工：可組屏安裝，也可直接安裝于開關柜上，任意選擇方便的安裝方案。系統調試需停電。

當系統安裝設備后，還需要配合適的定值，保證裝置動作的快速性、選擇性、可靠性、靈敏性。同時裝置具備手動操作功能，大大簡化操作，減少操作失誤的幾率。

當系統出現異常時，無擾動穩定控制裝置的自動投入可避免停電時間過長。即使一次看似簡單的成功動作，也可保證系統的持續工作，從而減少停電時間，節省了昂貴的重新啟動的費用，即可補償整個系統方案的投資，同時極大地降低了安全事故的發生概率。由此，可大大地提高了設備的可用性，降低成本，贏回投資，保證了生產的連續性。