双电源自动切换装置在瀑布沟和深溪沟的应用

杨超然

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

双电源自动切换装置在瀑布沟和深溪沟的应用

杨超然

（国电大渡河瀑布沟水力发电总厂，四川 汉源 625304）

提出双电源自动切换开关的重要性，从双电源切换装置的动作原理谈起，双电源使用中双电源自动切换开关的选用问题，双电源切换装置运行注意事项。

问题；双电源原理；模式；自动切换；运行；高可靠性

随着供电可靠性要求的提高，反事故措施的日趋完善，越来越多的先进设备投入应用到供电系统中。双电源自动切换装置是一种由微处理器控制，用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动切换的装置，可使电源连续供电。过去的两路电源用户，在低压侧采用手动操作的双向隔离开关进行倒闸操作，因此常出现误操作而引起事故。目前投入使用的专用智能化设备，具有自投自复、自投不自复和互为备用三种切换功能，对两路供电电源的三相电压有效值及相位进行实时监测，当任一相发生过压、欠压、缺相，能自动从异常电源切换到正常电源。目前，双电源自动切换装置在瀑布沟和深溪沟电站的事故照明切换、主变冷却器电源切换、顶盖排水泵电源的切换、压油装置油泵电源的切换等辅控设备上的应用比较普遍，而且作用非常明显。

经过一段时间的运行，两站双电源切换装置暴露出以下问题：

（1）瀑布沟照明系统事故照明双电源切换装置原来型号为DPT-125/160，在切换时要判断相位。主用电源为400 V照明系统提供的AC380 V电源，备用电源为逆变电源屏送来的AC220 V，采用接三路220 V在双电源切换装置的备用电源输入端的方式来模拟三相电源，线电压为0 V。故在主用电源失电时，切换装置不能自动切换至备用电源。

（2）双电源切换装置由于故障没有自动切换，其中有2次导致使顶盖水位过高危及机组安全；主变冷却器控制电源的双电源切换装置没有自动切换，瀑布沟、深溪沟各有1次主变冷却器全停非电量保护动作跳闸的事情发生（主变及其辅助设备没有移交电厂前）。

（3）由于外来电源为地方小网，经常三相不平衡，压油装置的双电源切换装置如果不正常切换，将影响调速器压油泵和漏油泵的启停，危及机组的安全运行。

（4）瀑布沟和深溪沟双电源切换装置在直流系统或其他系统两路交流进线电源中的使用比较多，在厂用系统的倒换中其切换时间与上级BZT的动作时间的配合上还存在问题。

针对以上原因，有必要对双电源切换装置的动作原理、型号选择、运行注意事项和故障处理进行认识和探讨。

1 双电源自动切换装置的动作原理

1.1 双电源自动切换装置的起动原因

事故自动切换。由保护接点起动。发变组、厂变和其它保护出口跳工作电源开关的同时，起动快切装置进行切换，快切装置按事先设定的自动切换方式（串联、同时）进行分合闸操作。不正常情况自动切换。有两种不正常隋况，一是母线失压。母线电压低于整定电压达整定延时后，装置自行起动，并按自动方式进行切换。二是工作电源开关误跳，由工作开关辅助接点起动装置，在切换条件满足时合上备用电源。

1.2 自动切换装置的切换过程

当满足自动切换装置起动条件时，失压侧电源进线开关跳开。备用侧开关自动合上，恢复供电。

1.3 智能型双电源自动切换开关工作模式

智能型双电源自动切换开关有两种工作模式：手动工作模式和自动工作模式。

自动工作模式：智能型双电源自动切换开关在自动模式下控制功能可分为自投自复（R）、自投不自复（S）和电网—发电机（F）三种。前两种适用于电网-电网的供电系统，后一种适用于电网-发电机系统。

手动工作模式：手动工作模式有常用电源、备用电源、断电再扣三种工作方式。手动工作模式下系统将有自动切换功能。

常用电源方式：强制断开备用电源，接通常用电源。备用电源方式：强制断开常用电源，接通备用电源。断电再扣方式：即可将两路电源全部断开，也可使因故障脱扣的断路器再合闸。

自动工作模式：自投自复（R）和自投不自复（S）两种。如果是自投自复方式，无论备用电源的情况如何，开关自动切换到主电源。如果是自投不自复方式，则当主源故障时，自动切换备用电源；在没有人为干预的条件下，即使主电源恢复正常，开关也不会自动切换到主电源，在自动工作模式中，切换动作的暂存器有80 ms以内的延时。控制器的延时0～30 s。手动工作模式：一旦启用手动工作模式，开关将无自动切换能力。用户必须通过控制器上的手动按钮完成电源切换。切换动作无人为延时。

1.4 双电源装置智能控制器的模式

1.4.1自投自复式的智能控制器（R型）

智能控制器对常用与备用电源进行监测，并进行自动切换。当两路电源都正常时由常用电源供电。常用电源发生异常（任一相电压过压、欠压、缺相）时，经设定的延时t1后，系统断开常用电源。后再经设定的延时时间t2后，备用电源自动合上。当常用电源恢复正常后，则自动延时切断备用电源，返回到常用电源供电。在常用电源正常供电情况下，当备用电源出现异常时，控制器面板上备用电源的发光二极管将根据故障类型对应的指示，并有报警触头将信号送出，进行提示。

1.4.2自投不自复式的智能控制器（S型）

智能控制器对常用电源与备用电源进行监测，并进行自动切换。当常用电源出现异常时，自动延时切换到备用电源工作。当常用电源恢复正常时系统并不切换供电电源，直至备用电源异常，再自动切换至常用电源工作。

1.4.3电网-发电式的智能控制器（F型）

智能控制器对常用电源进行监测，并进行自动切换。当常用电源发生异常时，经延时发出发电指令，请求发电。当自备发电机电压达到额定电压的85%时，断开常用电源断路器，同时发出卸载指令，卸除次要负载，延时后自动切换到由发电机电源供电。当常用电源恢复正常后系统断开发电机电源，返回到常用电源供电，并对发电机组发出停电请求指令，提示停机，并取消卸载指令。

2 双电源自动切换开关的选用

2.1 自动切换开关的型式

自动转换开关电器（ATSE）是由一个（或几个）转换开关电器和其他必需的电器组成，用于监测电源、并将电路从—个或几个负载电路从一个电源自动转换至另—个电源的电器。ATSE可分为PC级和CB级两个级别。

PC级ATSE可分为由转换开关、电机操作机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成的PC级ATSE和由无短路保护的断路器、电动操作机构、转换控制器、联锁机构组成的PC级ATSE两种形式。

CB级ATSE是由断路器、电机操作机构或电磁操作机构、转换控制器、联锁机构组成。

目前用户中已大量使用智能型双电源自动切换开关，对防止误操作、提高供电可靠性起到了一定作用。

2.2 CB级双电源自动切换装置的选择性保护策略

断路器或熔断器是CB级双电源自动切换装置中的保护电器，而双电源自动切换装置的配电馈出回路的线路保护电器也是断路器或熔断器，存在保护电器之间保护选择性的配合问题。由于双电源自动切换装置的服务对象是一级负荷、一级负荷中的重要负荷、二级负荷，所以CB级双电源自动切换装置须认真对待保护选择性的配合问题。

CB级双电源自动切换装置的断路器需与上、下级保护电器具有保护选择性。当CB级双电源自动切换装置保护电器为熔断器，若馈出线路的保护电器亦为熔断器，并安装在同一箱体内，为上下二级熔断器串联连接，如果熔断器之间的额定电流相差1.6倍或1.6倍以上，在达到额定通断能力为止的整个过电流范围内基本上能保护实现绝列选择性。双电源自动切换装置上、下级的保护电器的保护选择性及时校验。

2.3 双电源自动切换装置主电路开关电器的极数选用策略

2.3.1 电源的接地型式均为TN-C系统

TN-C系统中，中性导体的和保护的功能组合在一根导体中。国家标准GB50054-1995第2.2.12条规定：“在TN-C系统中，PEN线严禁接人开关设备。”;国家标准 GB168953-2004（idt IEC60634-5-54·2002）《建筑物电气装置第5-54部分：电气设备的选择和安装接地配置、保护导体和保护联结导体。

第543.3.3条规定：“在保护导体中，不应串入开关器件。”;IEC标准 IEC60634-4-46：1981《建筑物电气装置第4部分：安全防护第46章：隔离和开关》第461.2条规定：“在TN-C系统中，PEN线不得被隔离或开关。”，所以双电源自动切换装置主电路开关电器的极数仅断电源线，即交流单相二线制采用单极;交流两相三线制采用两极;交流三相四线制采用三极;TN-C直流系统引出L+和PEN（d.c.）时采用单极开关断L+;TN-C直流系统引出L+、L-和PEN（d.c.）时采用两极开关L+、L-。

2.3.2 电源的接地型式均为TN-S系统

TN-S系统中，使用一根独立的保护导体。若两个电源的中性线接地点是通过同一总接地母线接地，按照IEC标准1EC60364-4-46：1981第461.2条规定：“在TN-S系统中，中性线线不需要隔离或开关”。双电源自动切换装置主电路开关电器的极数同TN-C系统。TN-S系统中，若两个电源的中性线接地点不是通过同一总接地母线接地，即二个独立的接地装置接地，在TN-S系统中，中性线不设隔离或开关，则中性线有两个入地点，在装有剩余电流保护器的电路中，ATSE中性线需要隔离或开关。国家标准 GB50054—1995第 4.5.6条规定：“在 TT或TN-S系统中，N线上不宜装设电器将N线断开，当需要断开N线是，应装设相线和N线一起切断的保护电器。当装设漏电电流动作的保护电器时，应能将其所保护的回路所有带电导线断开”。

2.3.3 电源的接地型式分别为TN-S系统和TT系统

TT电源系统有—个直接接地，装置的外露可导电部分通过接地极接地，该接地极在电气上独立于电源系统的接地极。在TN-S系统和TT系统中N线是电源线，TN-S电源系统和TT电源系统的接地装置在电气上独立的，所以所选用的双电源自动切换装置主电路开关电器的极数要切全部电源线。

2.3.4 电源的接地型式分别为TN-S系统和TT系统

TT电源系统中所有带电部分都与地隔离，或有通过阻抗接地，电气装置的外露可导电部分或独立接地或集中地与系统的接地点相连。在TN系统和引出N线的TT系统中N线是电源线，所以所选用的双电源自动切换装置主电路开关电器的极数要切全部电源线。

2.4 瀑布沟和深溪沟两站双电源切换装置型号选用情况

瀑站照明系统事故照明双电源切换装置更换型号为TBBQ2-160/100-I-3P，不判相位。而且在装置更换过程中，为了方便进行双电源切换装置的试验，在装置主用电源进线前端加装一个交流空开，备用电源前端的交流空开为逆变电源屏的交流输出空开。

瀑布沟和深溪沟辅助设备控制系统双电源切换装置基本上都选用的是施耐德公司的产品。主要使用以下几种型号：ATNS100N/3P/TMD 100A、ATN63S/4P/TMD32A、ATNXS63N/4P/TMD63A等。

3 双电源切换运行注意事项和故障处理

当双电源切换装置的负荷回路出现短路时，可能因短路电流过大造成双电源切换装置脱扣（对应脱扣指示灯亮），造成全部负荷停电，这对于瀑布沟和深溪沟顶盖排水、主变冷却器以及压油装置等重要控制系统的运行会造成严重威胁。若发生以上情况，运行人员应迅速到现场检查处理并注意以下注意事项：

（1）检查负荷电机控制器及双电源切换装置的工作状态，找出故障的回路。

（2）检查故障回路的电机控制器是否在分闸状态，若未分闸则手动分开，将故障点隔离。

（3）检查双电源切换装置的两段400V进线开关状态，若有跳闸则手动合闸。

（4）在确认故障点已隔离后，将双电源切换装置切到“手动”位置，用手动操作手柄将双电源切换装置合闸于工作或备用电源（可通过闭合指示灯显示进行确认），检查母线电压正常，无故障回路工作正常。将双电源切换装置切回“自动”位置。

（5）通知维护检查处理。

总之，经过瀑布沟和深溪沟双电源的使用过程中，特别在双电源供电系统的切换中，使用双电源自动切换装置，是提高供电可靠性、确保重要系统安全的有效措施。

TM564.8

B

1672-5387（2010）06-0066-03

2010-10-08

杨超然（1974-），男，助理工程师，从事水电厂运行维护工作。