备用电源自动投入装置在电气系统的应用

备用电源自动投入装置在电气系统的应用

符昭球

(淮安清江石油化工有限责任公司江苏淮安223001)

摘要：本文针对电气系统备用电源自动投入装置的使用情况进行了分析，说明了备用电源自动投入装置的特点及存在问题，针对问题，重新统一备用电源自动投入装置动作逻辑，优化了相关参数设置，分配确认了自起动负荷及容量，重新计算相关保护整定值，确保在系统电压波动时，在备用电源自动投入装置自投过程中，主变、线路等相关设备不过载，确保自投成功，及时恢复失电设备正常工作，提高电力系统抗干扰能力，保障生产装置稳定运行，消除因电力系统波动导致的非计划停车事故发生。

关键词：备用电源自动投入装置自起动自投成功

1、备用电源作用及基本要求

1.1备用电源自动投入装置的作用

随着石化企业的不断发展，对供电的安全性和可靠性的要求越来越高，如何保证供电安全可靠已成为迫切需要解决的问题。

采用备用电源自动投入装置是提高供电可靠性的重要方法之一。

所谓备用电源自动投入装置，就是当工作电源因故障被断开后，能自动将备用电源迅速投入工作，使用户不致停电的一种装置，简称备用电源自动投入装置。它是提高供电可靠性的有效措施。

1.2对备用电源自动投入装置的基本要求

备用电源自动投入方式有备用线路自投、备用变压器自投和分段断路器自投等，虽然有所不同，但基本原理是相同的，要满足以下基本要求。

1.工作电源电压不论何种原因(故障或误操作)消失时，备用电源自动投入均应起动；若属工作母线的故障，必要时可以采用速断或时限速断等保护闭锁自投；

2.保证在工作电源确已断开后，且备用电源电压正常时，备用电源自动投入才能动作。前者为避免备用电源投入到故障设备上，后者是为了保证电动机能可靠的自起动；

3.备用电源自动投入装置只允许动作一次。以避免备用电源投入到永久性故障上时，继电保护动作将其断开后又重新投入，造成高压断路器多次开合；

4.工作母线和备用母线同时失电或备用母线电源消失时备用电源自动投入不应动作；

5.备用电源自动投入的动作时间应尽量短，以利于电动机自起动和减少停电对生产的影响；

6.备用电源投于故障上时，应使其保护加速动作将其跳开；

7.电压互感器二次回路断线时，备用电源自动投入应不误动。

1.3备用电源自动投入装置的参数整定原则

1.3.1低电压继电器的动作电压值

低电压元件的动作值一般整定为额定电压的25～30%。

1.3.2时间继电器的动作时限值

当系统发生使低电压继电器动作的短路故障时，应由系统的继电保护切除故障而不应使备用电源自动投入装置起动，所以备自投的动作时限值是保证备用电源自动投入装置选择性动作的重要措施，为此备自投的动作时间应满足下式:

式（1.3.2）

式中——备自投的动作时间

——当网络内发生使低电压继电器动作的短路故障时，切除该短路故障的系统继电保护最大动作时间；

△t——继电保护时间裕度，一般取0.5～0.7s。

备用电源自动投入装置动作时间应使用户的停电时间尽可能短为原则。运行实践证明，备用电源自动投入装置的动作时间以1~1.5s为宜，某些特殊情况下可稍短或较长。

1.3.3过电压继电器的起动电压

过电压继电器的作用是防止系统侧的故障使工作母线、备用母线同时失压而造成备用电源自动投入装置不必要的动作。

过电压继电器的释放电压应低于母线最低工作母电压。其动作电压值一般不低于备用母线额定电压的70%。

2、备用电源自动投入装置应用分析

从2007年开始，清江石化电气系统经过逐年改造，电气设备的本质安全水平大大提高。但是由于时间跨度大、设计理念变化、电气技术发展、电气设备性能提高等原因，35kV电气系统的备用电源自动投入装置存在一些问题和缺陷，对安全供电带来一些影响。。

3、备用电源自动投入装置改进措施

3.1完善统一备自投逻辑

3.1.1手动/自动选择开关位置量，编入备自投逻辑

任何自动装置都应设置手动操作位置，以便于维修及调试的要求。而手动操作时也应满足一定条件时，也应加一定的电气联锁，以防止误操作。在各电压等级系统中设置一个选择开关，设置自动、手动选择位置，该开关打到自动位置时，备用电源自动投入装置投入运行，开关打到手动位置时，则备用电源自动投入被解除。将该选择开关位置接点作为开关量，编入备自投逻辑。

对于备自投逻辑程序固化的专用备自投装置，遵循统一的备自投逻辑原则，通过外部物理接线，将备自投转换开关接点加入自投逻辑，实现统一的备自投逻辑原则

3.1.2在备自投逻辑中采用电流保护闭锁自投

虽然备用电源自动投入装置要求：工作电源电压不论何种原因(故障或误操作)消失时，备用电源自动投入均应起动，但石化装置对供电可靠性、电压质量等要求越来越高，在实际应用中采用过流、速断或时限速断等保护闭锁备自投，在故障原因造成工作电源电压消失时，避免备用电源自动投入到故障回路，对系统带来二次冲击波动。

3.1.3在400V系统引入微机综保装置，完善备自投逻辑

解除进线开关本体失压脱扣线圈，将开关本体保护定值设置为最大，利用微机综保装置实现保护和备自投功能，通过微机综保完善的编辑功能，完善备自投逻辑。在2010年大修期间，100万吨常压变电所低压柜改造中实施了该方案，效果较好。该种方式将作为以后清江石化400V电气系统改造的典型方案。注意在400V系统使用微机综保要考虑好综保工作电源问题。

3.2解决各级备用电源自动投入装置的配合问题

备自投的动作必须考虑上下级的配合问题，避免在上级所已成功切换的情况下，下级所提前切换或继续切换的情况发生。否则当电力系统恢复正常时，却要进行复杂的倒闸操作，才能切换到双电源供电的正常运行方式，同时也可能使备用电源过负荷。

3.2.1优化备自投的动作时间配合，保证选择性

备自投的动作时间必须考虑上下级的配合问题，若上级变电所有备自投，则本变电所的备自投整定时间以满足当上级变电所备自投成功，本变电所的备自投就不必投入的要求。而有自动再起动电机的装置，又要尽量缩短备自投整定时间，以利于电动机自动再起动，且有的装置不允许停电时间过长。当二者发生矛盾时，应先保证工艺装置的安全生产要求，缩短备自投整定时间，当电源恢复供电后，再切换到双电源供电。

3.2.2优化起动备自投的动作电压值

原设计中10KV、400V高低压母联备自投动作值不一，一般为25V、30V、40V等，经过统一优化后均设定为40V。

4结论

通过以上分析，可以看出经过多年的改造、梳理，清江石化电气系统备用电源自动投入装置逻辑逐步完善，备自投整定参数已经优化，电机自启动容量可控，系统整体抗扰动能力增强，但是随着电气技术的不断进步，新产品的不断开发，清江石化电气设备的改造还将会继续进行，以保证安全平稳生产。

参考文献:

1高友权配电系统继电保护中国电力出版社

2刘介才工厂供用电实用手册中国电力出版社

3周希章电工技术手册中国电力出版社