380V系统控制电源及FUR组合保护应用及优越性

刘燕军

摘要：发电厂内的厂用电系统一般都为双电源供电系统，在双电源间装设自动切换装置，可以缩短停电时间，以保证供电的连续性，为保证自动切换装置可靠动作，合理的设置控制电源，是保证自动切换成功的重要因素。下面说一说电力系统中0.38KV系统控制电源的控制方式选择及FUR组合保护应用。

关键词：控制电源设置；FUR组合保护

前言

我自2002年参加工作以来，一直从事发电厂电气安装、检修工作，工作中认真学习、刻苦钻研本专业知识，并在实践中积累和总结了一些经验，现在把我这些年学到的一些东西或者说是自己的一点心得写一下，也算对以前工作的一个回顾，一个总结，为今后更好的投入到新的工作当中去做一个铺垫。

1.380V系统控制电源

现就380V系统中控制电源的的设置方式做一下分析。

1.1自动切换分析。

自动切换的原理，双电源的供电电源，多采用内桥式接线，当工作电源电压

除了因手动断开或电源进线开关保护动作消失外，在其他原因造成的电压消失时，自动切换装置应启动。而且在一段电源消失后，另一段的电源有足够高的电压时才启动自动切换装置，这是自动切换装置动作的前提条件。而且，自动切换装置延时动作，并只动作一次， 当电压互感器的熔断器之一熔断时，自动切换装置不应动作，应校验电源过负荷情况和电动机自启动的情况，如过负荷严重或不能保证电动机自启动，应在自动切换前自动减负荷。

自动切换的过程。当满足自动切换的条件时，失压侧电源开关跳开，母联投入，恢复供电。

1.2控制电源设置

介绍完了自动切换的条件和切换过程，下面我说一下合理设置控制电源的重要性。自动切换的首要条件是一段电源失压，在380V电力系统中，控制电源选择交流电源时，引自电源进线，当进线电源失去时，相应侧的控制电源相应同时失压，此时，控制电源应能可靠切换，保证自动切换装置能够启动，完成自动切换过程。因此，合理的设置控制电源方式，是自动切换成功的重要因素。

我所参加建设的发电厂内的控制电源的设置方式主要有以下几种。我把这几种设置方式做一下叙述并做一下比较。

第一类，正常运行方式下，母联及自动切换装置电源引自A段电源，当B段进线电源失压时，母联开关及自动切换装置控制电源不会切换，B段进线电源开关控制电源切换至A段电源；当A段进线电源失压时，A段电源进线开关控制电源、母联开关控制电源，及自动切换装置控制电源自动切换至B段电源；任一段电源失压发生时，控制电源均切换，保证自动切换装置启动，失压侧的进线开关跳闸，母联合闸。

这种控制电源的设置方式的特点就是，当任一段进线电源失压发生时，控制电源均有短暂失压并切换，切换继电器相互间不电器闭锁，切换过程中，存在反送电的可能。

第二类，正常运行方式下，所有控制电源均引自A段电源，当B段电源失压时，所有控制电源不会切换，当A段失压时，所有电源均切换至B段。特点：控制电源均引自A段，当B段电压失压时，控制电源保持正常，不存在切换过程；当A段电压失压发生时，所有控制电源迅速切换至B段，控制电源的切换几率减少一半，利用自投在线式控制电源设置方式，采用接触器控制切换，切换迅速，可靠。

第三类，就是采用直流电源为控制电源，正常方式下，选用两套整流器和一套蓄电池，两套整流器分别接在不同段的母线上，两套整流器在线运行，设计选用整流器，应能够在电源电压恢复正常后自动恢复，躲过电源进线失压造成的影响，不需人工恢复。这种设置方式的特点就是，控制电源无限时切换，不受进线电源失压的影响，当任一台整流器失压、故障或者退出运行、检修时，另一台整流器在线切换，控制电源稳定，没有切换的过程，即使进线全部停电，蓄电池仍能提供1个小时的控制电源供电时间，进行开关操作，为排除故障，恢复供电节约时间，对于任何要求严格的负荷都能满足要求。

通过对以上三种控制电源的设置方式的比较，在装有自动切换装置的配电系统，应根据负荷的情况选择控制电源的设置方式。

在负荷特别重要的情况下，控制电源自然应首选直流控制电源，因为直流电源供电稳定，可以满足任何要求严格负荷的要求。

在不增加投资的情况下，也可以选择直流控制，并参照第二种交流设置方式供电。

2.FUR组合保护应用

2.1FUR组合保护在厂用电系统中的几种应用。

第一方案是更换原有负荷开关，即增加额定电流以满足厂用变容量的变化要求，此方案最为方便简单。从表面上看，在正常情况下，选择负荷开关额定电流为1250A或630A均可满足要求，但若厂用变二次侧发生短路时，考虑厂用变阻抗后，流过一次侧的最大电流约为2000A，而目前负荷开关的最大额定电流为1250A，所以不能满足要求，有可能会出现负荷开关爆炸等严重现象的发生，不是彻底的解决问题的方案。

第二方案是在原有开关柜内将负荷开关更换为真空断路器。通过短路电流计算，当在高压厂用变高压侧发生三相短路时，系统各设备提供的最大短路电流达到77.9kA（自耦变侧）和54.4kA（双圈变侧），假定断路器能切断如此大的短路电流，但由于断路器实际开断时间（继电保护时间与断路器分闸时间之和）大于80ms，所以在短路故障切除之前，与之相连接的电气设备将受到3个周波以上的大短路电流冲击，几次这样大的短路电流冲击必然对设备带来很大的损害，影响其使用寿命和经济效益的充分发挥。实际上，现有常规断路器也无法切断如此大的短路电流，若选用发电机专用断路器，其价格十分昂贵，也不能保证短路动作有良好的选择性，也难以避免大短路电流的冲击。

第三方案是采用FUR组合装置加真空断路器的组合方案。真空断路器仅作为操作电气设备代替负荷開关，可选择轻型断路器，FUR作为保护设备（FU即高压限流熔断器，FR为高能氧化锌过电压保护器，两者组合简称FUR），FU的限流性和快速性使得在短路电流远未达到最大值之前就切断短路电流，其切断时间可根据保护特性进行调整和选择，以保证上、下级的动作选择性，从而达到保护设备的目的。而FR的降压性和移能性限制了网络中的操作过电压，并将短路网络中的磁场能量释放，快速将电流衰减至零。因此使用FUR装置有如下优点：

（1）由于FU的快速性和限流性是由其物理特性所决定，而无机械拒动的可能，所以有较高可靠性；

（2）由于FU的限流性，系统设备不再会受到预期短路冲击电流的冲击，有效避免了因穿越故障电流而损坏设备的事故，延长了电气设备的使用寿命，且设备选择无需考虑动、热稳定校验问题；

（3）由于FU的快速性，使故障切断时间大大缩短；

（4）由于FR的非线型性有效的限制了FU的过电压，使操作过电压小于2.5倍的额定相电压，FR吸收了FU在开断过程中系统各部分提供的能量，使FU开断时的电弧能量降低至安全线以下，从而减轻了FU的承受压力。 FUR的上述这些优点克服了方案一、二的某些缺点，且价格较方案二低很多，同时可实现在原有开关柜内进行改造，工作量较少，改造时间短。

2.2柜内结构方案的设计

在确定了采用普通真空断路器加FUR组合保护装置方案后，在不增加外置设备及占地的情况下，分析所增加的设备在柜内安装的可能性。原柜内装设了一台高压负荷开关，在不改变柜体尺寸的情况下，将此开关拆除后，略加改造（即增加相关的支撑件）自上而下依次布置FU的撞击机构、FU、FR及真空断路器。真空断路器仅作为切断负荷电流之用，因此它安装在FUR之前或之后都是可取的，根据开关的型式及操作、检修及维护更换设备的方便，在此次改造中，将真空断路器布置在FUR之后，主要原因是①断路器操作机构易于安装，引出线易于连接；②在更换FU熔丝时，可断开断路器，使FU下触头在无电压情况下更换，保证了人身安全；③FUR装设在开关柜后板上，支撑容易，且与封闭母线套管和真空断路器连接方便，经校核安装尺寸及带电距离均可满足要求，但柜内需增加一定数量的设备支撑件及面板现场开孔工作。如果能在FUR前再装设一組隔离开关，则该方案就更加完美，即当在机组运行时，需更换FU的熔丝时，不会影响机组正常发电，上、下端均不带电，人员更加安全。

3.总结

经过理论计算和实践证明，FUR组合保护装置有其很大的优越性，并已在江垭水电站厂用电系统中成功运用，它减少了设备的误动率，有效的保护了主要电气设备，提高了电站的经济效益。但在选用该设备时，应多方案比较，综合考虑和计算，既要保证电站安全的安全性，又要保证动作的可靠性和选择性，它不同于一般熔断器或负荷开关的选择。