重要用户保供电外接应急电源切换装置的研究

陈凯

摘要：2018年，福州地区年用户平均停电时间为90分钟，而东京、纽约、伦敦年用户平均停电时间分别为20分钟、21分钟、61分钟。与世界先进地区相比，停电时长还存在较大差距。随着国家推进海西城市建设，福州承办了越来越多的国家级会议、赛事，如何保障重要用户的供电可靠性，是目前配网部门急需解决的问题。本文研究了适用于福建省各地市、县供电单位的重要用户外接应急电源切换装置，为最大限度地提高供电可靠性和缩小停电区域提供新的方法。

关键词： 保供电; 应急电源; 发电车;

1 引用标准

GB/T 14048，11-2008《低压开关设备和控制设备 第6部分：多功能电器 第1篇：自动转换开关电器》

IEC 60947-6-1 自动切换开关

《国家电力监管委员会关于加强重要电力用户供电电源及自备应急电源配置监督管理工作的意见》（电监安全 〔2008〕43号）

2 术语和定义

重要保供电活动：具有重大影响和特定规模的政治、经济、文化、体育等活动。

ATS切換柜：具有两路进线、一路出线，且进线可实现快速备自投功能。

快速连接器：能够实现快速拔插的航空插头或插座。

3 外接应急电源切换装置改造适用条件

一般情况下，重要保供电用户应自行配置应急电源。应急电源的配置应满足重要负荷的允许断电时间、容量、供电质量、停电影响等负荷特性，应急电源容量至少应满足全部重要负荷正常供电的要求。

不能短时停电（几秒钟）的用电设备应在设备前段接入UPS 、EPS（在线式）等不间断应急电源，以保证电源切换时用电设备的用电。

能短时停电（几秒钟）的用电设备的末端自投可采用静态开关以减少设备停电时间，末端自投的备电源侧应由分别来自市电和自备发电机两路电源供电。

对于每年常规举办海峡论坛、海交会、茶博会、中考、高考，且不具备上述条件的场所，应加装外接应急电源切换装置，实现应急电源装备快速接入及拆除。

4 外接应急电源切换装置改造

4.1改造原则

原则上，重要保供电用户电房内部应设置0.4千伏应急母线段，重要负荷应接入应急母线段供电。应急母线段应有充足的备用容量，满足所有临时重要负荷接入需求。此类用户改造时，应在用户电房内部加装ATS切换柜，并由该切换柜为应急母线段供电。ATS切换柜主用电源来自市电，备用电源来自外接应急电源。

对于未设置0.4千伏应急母线段的用户，当最大用电负荷小于240千瓦时，可将所有低压负荷视同应急负荷进行保障;当最大用电负荷大于240千瓦时，应在电房内部配置ATS切换柜的同时配置低压配电柜，以便重要负荷改接由低压配电柜供电。

用户电房内部应预留低压备用接入单元，以便为ATS切换柜提供市电电源。针对评估为可能由UPS电源车供电的用户，应在用户电房内部预留备用接入单元为UPS电源车提供市电。

为便于应急电源车辆接入，应在用户电房附近设置快速连接配电柜，配电柜与ATS切换柜及市电电源之间电缆应提前敷设完成，以便应急电源车辆车载电缆快速接入。

应提前勘察应急电源车辆停放位置，停放位置至配电柜之间电缆连接距离应小于50米。停放位置应根据负荷重要性，考虑发电车、UPS电源车同时停放要求。

4.2 改造典型接线方式

以在保供电期间重要负荷均已接入应急母线段的重要保供电用户为例，同时考虑发电车、UPS电源车两种接入方案。

4.2.1 改造前接线方式

改造前，重要负荷均已接入用户电房内部0.4千伏应急母线段，如图1所示。

4.2.2 改造后接线方式

改造方案：在用户电房内部加装ATS切换柜，并由该切换柜为应急母线段供电。ATS切换柜主用电源来自市电，备用电源来自外接应急电源。同时考虑发电车、UPS电源车两种接入方案，一路市电接入ATS切换柜，另一路市电接入快速连接配电柜。ATS切换柜应急备用电源线接入快速连接配电柜。

改造后接线如图2所示。

4.2.3 发电车备用的供电方式

发电车作为备用电源供电时：正常情况下，重要负荷由市电电源经ATS切换柜常用回路供电;在市电故障停电时，ATS切换柜快速自动切换至发电车供电，供电电流流向如图3所示。

4.2.4 UPS车主用的供电方式

当由UPS电源车作为主供电源时，ATS切换柜切换至“备用手动”模式，由UPS输出电源为重要负荷供电，供电电流流向如图4所示。

4.3 应急电源容量配置

应急发电车作为备用电源处于热备用时，为防止瞬时额定负荷冲击，接入负荷应不超过发电机额定功率60%。

4.4 ATS切换柜技术要求

采用四极切换（A、B、C、N），具有机械和电气联锁功能，并配备电动/手动操作功能。

ATS开关形式为CB级，不采用熔断开关互锁型的ATS开关。具备有自投自复和互为备用相互切换的功能。根据电流大小相应选择开关，>=800A时采用框架开关;<=630A时采塑壳开关。

组成器件要求采用一体化开关，机械结构要求简单;具备自动、电动、手动选择工作模式。

具有液晶显示，能显示电压值，频率、开关状态等信息。

选用具有远程监控功能的ATS开关，监控接口要求： 采用232或485通信端口，Modbus通讯协议。

ATS开关的控制器应具备数字显示和动作参数设定的功能，能显示两路电源的电压、相序和频率等参数，同时，能通过232或485接口在远端阅读状态指示和动作参数，并对参数进行修改。

开关须提供通信接口（干接点或RS-485）可连接至监控中心，可由操作人员远程监控每一自动切换开关，包含开关位置与测试开关。

具备欠压、过压断相等保护功能。

开关面板“测试/复位”功能键可供用户定期测试转换开关及备用电源情况，提高设备供电可靠性。

ATS开关转换动作时间小于200毫秒。

ATS自动切换柜进线开关额定电流一般选用800A或630A，低压配电柜出线开关额定电流一般选用400A或250A。

4.5 快速连接配电柜技术要求

快速连接配电柜，与市电或ATS切换柜相连的输入端采用镀锡铜盘接线方式;与应急电源车辆相连的输出端采用快速连接器接线方式，快速连接器具有双并两个接入端口，以便应急电源车双并电缆接入。

快速连接器额定电流一般选用530A或600A，拔插次数应不低于500次，接触电阻应小于25μΩ。

出线电缆端子的颜色应有明显标识，规定如下：A相黄色;B相绿色;C相红色;中线淡蓝色。

4.6 设备工艺要求

外观工艺：ATS切换柜、快速连接配电柜外观精美，具有防雨、防雪、防尘功能。

结构工艺：柜体采用不锈钢材质，柜子可做本体与带轮托架分体式，柜内部件排列合理、整齐;导线颜色和截面合理，布放平整，编号合理;接插件牢固。

设备铭牌、标记平整清晰。

4.7 电缆配置要求

电缆型号统一为YJV-1kV-4*240。

5 应急电源车辆改造

为保证移动发电车快速接入的规范性、通用性要求，移动发电车、UPS电源车车载电缆的输出接口应安装快速连接器，现有车辆和设备应逐步进行改造。

6 外接应急电源切换装置运维

外接应急电源切换装置，应定期巡视，每年至少开展一次试验。

7 结束语

本文研究了福建省重要保供电用户外接应急电源切换装置的改造原则、接入方式、设备选型及运维管理要求，确保在重要保供电期间，实现应急电源装备快速接入活动场所，满足应急保障需求。