新聞主題	柴油發(fā)電機ATS柜與市電自動(dòng)切換線(xiàn)路連接圖解

 

摘要：康明斯公司在本文中從安裝、調試、運行效果等幾個(gè)方面介紹了市電與柴油發(fā)電機雙電源自動(dòng)切換系統（簡(jiǎn)稱(chēng)ATS柜），ATS柜具有使用器件少、體積小、成本低、安裝調試簡(jiǎn)單、占用空間小等特點(diǎn)，該系統經(jīng)用戶(hù)運行一年多來(lái)，經(jīng)歷多次市電故障考驗，運行可靠，極大地縮短了由外電故障造成的生產(chǎn)時(shí)間，具有較強的實(shí)用性，特別適合配電設備陳舊的工廠(chǎng)企業(yè)推廣應用。

 

一、雙電源轉換柜安裝

 

1、 ATS開(kāi)關(guān)安裝

（1）ATS開(kāi)關(guān)安裝位置。

      從安全、方便操作等方面考慮，安裝位置選在配電室切換柜正面、柜門(mén)內正上方位置。

表1    自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)電氣性能與機械性能參數

 

（2）ATS開(kāi)關(guān)一次回路安裝

      將現用手動(dòng)雙投切換開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)拆除，市電端接ATS開(kāi)關(guān)I路輸入端，發(fā)電機端接ATS開(kāi)關(guān)Ⅱ路輸入端，ATS開(kāi)關(guān)輸出端接開(kāi)關(guān)柜主斷路器，原用接線(xiàn)使用兩根35 mm2 BVR銅線(xiàn)，安全載流量350 A，能夠滿(mǎn)足要求，繼續使用。圖1為自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)安裝圖示，圖2為一次回路接線(xiàn)示意圖。

注：ATS開(kāi)關(guān)分3個(gè)檔位，0檔、I檔、Ⅱ檔，0檔即空檔，處于中間位置，開(kāi)關(guān)在此位置可進(jìn)行設備的維護檢修等工作，I檔接市電端，Ⅱ檔接發(fā)電機端。市電回路的過(guò)載、短路保護由DK1完成，發(fā)電機回路的過(guò)載、短路保護由DK2完成。

 

圖1    雙電源自動(dòng)轉換開(kāi)關(guān)安裝圖

圖2  ATS轉換開(kāi)關(guān)一次回路接線(xiàn)示意圖

 

 

（3）ATS開(kāi)關(guān)二次回路安裝。

      ATS開(kāi)關(guān)接線(xiàn)端子功能說(shuō)明如表2所示。

表2    ATS開(kāi)關(guān)二次回路接線(xiàn)端子功能說(shuō)明

     

      二次回路接線(xiàn)如圖3所示。

      為避免與其他器件相互影響，將二次回路器件安裝在A(yíng)TS開(kāi)關(guān)上橫擔上沿，繼電器底座是插接方式，為保證可靠性，采用水平方式安裝，所有器件安裝在35mm導軌上，連線(xiàn)選用1.5 mm²阻燃軟銅線(xiàn)，接線(xiàn)頭用1.5~3與連線(xiàn)壓接，用黃、綠、紅三色熱縮管對三相采樣線(xiàn)進(jìn)行分色標注，方便相序鑒別。英國深海DSE6120控制器遠程啟動(dòng)信號線(xiàn)，用4 x0.5 mm²銅芯橡套電纜二根并一根連接。

（1）Js為時(shí)間繼電器，線(xiàn)圈電壓為380 VAC，可設定0~60 s延時(shí)的時(shí)間繼電器，Js1為延時(shí)閉合常開(kāi)觸頭。

（2）JZ5-6為斷相與相序保護繼電器常開(kāi)輸出端，J為小型通用繼電器，J4-7、J6-9是它的兩組常開(kāi)觸頭，采用并聯(lián)方式放大觸頭容量，J2-5為常閉觸頭。

（3）熔斷器FU1、FU2：10 A，FU3~FU7：6 A。

圖3  雙電源轉換開(kāi)關(guān)二次回路接線(xiàn)示意圖

 

2、電瓶充電線(xiàn)路安裝

      浮充器線(xiàn)路設計：電瓶浮充器一是給英國深海DSE6120控制器長(cháng)期供電，同時(shí)給電瓶小電流浮充，使電瓶長(cháng)期保持滿(mǎn)電狀態(tài)，接線(xiàn)如圖5所示，實(shí)物如圖6所示。

（1）CK1為雙極空氣開(kāi)關(guān)40 A，CK2、CK3為雙極空氣開(kāi)關(guān)10 A，FK為單極開(kāi)關(guān)100 A。

（2）N為防反充電二極管，型號10A4，最大正向電流10 A，最大反向電壓500 V，防止發(fā)電機啟動(dòng)后給浮充器反向充電，起隔離作用。

（3）＋VADJ為電位器。

 

圖5  發(fā)電機組啟動(dòng)電瓶充電線(xiàn)路圖

圖6  柴油發(fā)電機電瓶浮充器實(shí)物圖

 

 

二、雙電源轉換系統調試

 

1、ATS開(kāi)關(guān)的調試

      ATS開(kāi)關(guān)必須與英國深海DSE6120控制器配合使用才能完成自動(dòng)切換功能。英國深海DSE6120控制器的功能、參數設定及技術(shù)規格如下：

（1）控制器的功能

      柴油發(fā)電機組一般由3個(gè)部分組成：發(fā)動(dòng)機、發(fā)電機和控制器。其中發(fā)動(dòng)機提供動(dòng)力，發(fā)電機將發(fā)動(dòng)機的機械能轉換為電能，控制器是發(fā)電機組的大腦部分，不但提供發(fā)電機的開(kāi)機、停機、數據測量、數據顯示和故障保護功能，而且還提供發(fā)電機的電量測量、電量顯示和電量保護等功能。英國深海DSE6120控制器是單機智能化控制器，不帶市電檢測功能，廣泛應用于國產(chǎn)和進(jìn)口發(fā)電機組，可監控發(fā)電機運行數據，如轉速、頻率、電壓、電流、油壓、水溫、電池充電電壓、累計運行時(shí)間等，在ICD顯示屏上切換顯示。通過(guò)IED指示燈指示故障出現，并在ICD顯示屏上顯示具體故障狀況，可選擇自動(dòng)、手動(dòng)操作模式。在自動(dòng)模式下，遠程啟動(dòng)輸入端口（10號接線(xiàn)端子，閉合有效），輸入.遙控啟動(dòng)"，發(fā)電機進(jìn)入啟動(dòng)延時(shí)狀態(tài)（如果在啟動(dòng)延時(shí)計時(shí)期間內消除.遙控啟動(dòng)"信號，將回到備用狀態(tài)），延時(shí)完成后，發(fā)電機啟動(dòng)，進(jìn)入工作狀態(tài)。當.遙控啟動(dòng)"信號消除，此時(shí)冷卻時(shí)間延時(shí)啟動(dòng)，以使發(fā)電機組在關(guān)閉前冷卻一段時(shí)間，一旦冷卻時(shí)間計時(shí)完畢，發(fā)電機組停止，冷卻期間如重新激活.遙控啟動(dòng)"信號，發(fā)動(dòng)機重新加載。

（2）控制器參數設定

      英國深海DSE6120控制器在停止和發(fā)動(dòng)機靜止狀態(tài)下，進(jìn)入前面板配置編輯器，根據需要可對配置參數進(jìn)行重新調整。英國深海DSE6120控制器出廠(chǎng)默認配置參數如表3所示。

表3    英國深海DSE6120控制器出廠(chǎng)默認配置參數表

 

① 啟動(dòng)延時(shí)主要作用是排除市電瞬時(shí)、短時(shí)停電故障造成的誤動(dòng)作。在啟動(dòng)延時(shí)期間內，市電恢復正常，發(fā)電機將回到備用待機狀態(tài)，將啟動(dòng)延時(shí)調整為10s。

② 冷卻時(shí)間是除了讓發(fā)電機在關(guān)閉前起冷卻作用，還具有對市電恢復正常進(jìn)一步確認功能。在冷卻時(shí)間期內，市電又出現停電故障，ATS開(kāi)關(guān)將不再延時(shí)直接切換到發(fā)電位置，將冷卻時(shí)間調整為2分鐘。

2、ATS開(kāi)關(guān)運行調試

（1） ATS開(kāi)關(guān)工作過(guò)程

      xJ3-C型斷相與相序保護繼電器的1、2、3接線(xiàn)端采樣三相380 V市電A1、B1、C1相電壓，當有任意一相斷相、三相電源中任意一相電壓與另兩相電壓之間不對稱(chēng)度大于設定值、xJ3-C已認定相序出錯時(shí)，保護器動(dòng)作，指示燈滅，常開(kāi)觸頭JZ5-6斷開(kāi)，小型通用繼電器J線(xiàn)包失電，常開(kāi)觸頭J4-7、J6-9斷開(kāi)，ATS開(kāi)關(guān)102端子（I檔控制電源）失電，同時(shí)，其常閉觸頭J2-5閉合，英國深海DSE6120控制器10號接線(xiàn)端子輸入"遙控啟動(dòng)"信號，將延時(shí)啟動(dòng)發(fā)電機。待發(fā)電機啟動(dòng)后，Js時(shí)間繼電器線(xiàn)圈得電，開(kāi)始延時(shí)，延時(shí)完成后Js1常開(kāi)觸頭閉合，ATS開(kāi)關(guān)104端子（Ⅱ路控制電源）得電，ATS開(kāi)關(guān)從I路（市電）切向0位再切向Ⅱ路（發(fā)電），市電向發(fā)電切換完成，負載由發(fā)電機供電。當市電恢復時(shí)，xJ3-C繼電器動(dòng)作，指示燈亮，其常開(kāi)觸頭JZ5-6閉合，J得電吸合，常開(kāi)觸頭J4-7、J6-9閉合，ATS開(kāi)關(guān)102端子得電，，這時(shí)I、Ⅱ控制電源同時(shí)有電，I路有優(yōu)先選擇權，ATS開(kāi)關(guān)從Ⅱ路切向0位再切向I路，發(fā)電機向市電切換完成，負載由市電供電。同時(shí)J2-5常閉觸頭斷開(kāi)，英國深海DSE6120控制器10號接線(xiàn)端子"遙控啟動(dòng)"信號清除，發(fā)電機進(jìn)入冷卻時(shí)間。冷卻時(shí)間結束后，發(fā)電機停機，回到備用待機狀態(tài)。

（2）ATS開(kāi)關(guān)調試

      分5步進(jìn)行可靠性測試，第一，市電正常時(shí)，人工斷開(kāi)CK刀開(kāi)關(guān)，模擬市電停電狀態(tài)：第二，依次斷開(kāi)熔斷器FU5、FU6、FU7模擬市電單相缺項狀態(tài)：第三，依次斷開(kāi)任意兩相熔斷器，模擬市電兩相缺相狀態(tài)：第四，將xJ3-C繼電器1、2、3接線(xiàn)端子任意兩相互調，模擬相序出錯狀態(tài)：第五，將xJ3-C繼電器1、2、3接線(xiàn)端子依次串入一個(gè)單相交流調壓器，將電壓分別調到190 VAC和260 VAC，模擬三相不平衡狀態(tài)。在以上測試項目中，xJ3-C、JsZ3A-B、HH53P繼電器均能正確動(dòng)作，發(fā)電機啟動(dòng)正常，ATS開(kāi)關(guān)切換可靠。

       英國深海DSE6120控制器10號接線(xiàn)端子輸入"遙控啟動(dòng)"信號，發(fā)電機進(jìn)入延時(shí)啟動(dòng)狀態(tài)，為避免瞬間或短時(shí)停電造成誤動(dòng)作，將時(shí)間調整為10 s，發(fā)電機啟動(dòng)。ATS開(kāi)關(guān)延時(shí)切換時(shí)間是發(fā)電機啟動(dòng)至穩定運行狀態(tài)的時(shí)間，為了縮短停播時(shí)間，應在不損害發(fā)電機的情況下，選擇盡量短的時(shí)間。經(jīng)過(guò)多次啟動(dòng)發(fā)電機負載測試后，確定將延時(shí)切換時(shí)間（Js時(shí)間繼電器延時(shí)時(shí)間）調整為10 s。從停電到切換完成，用時(shí)32 s左右（冬季與夏季略有差異）。

      當英國深海DSE6120控制器10號接線(xiàn)端子"遙控啟動(dòng)"信號清除，發(fā)電機進(jìn)入冷卻時(shí)間，冷卻時(shí)間是除了讓發(fā)電機在關(guān)閉前起冷卻作用，還有就是對市電恢復正常的進(jìn)一步確認。在冷卻時(shí)間期內，市電又出現停電故障，ATS開(kāi)關(guān)將不再延時(shí)直接切換到發(fā)電位置，將冷卻時(shí)間調整為2分鐘。

3、浮充器的電壓設定及調試

      發(fā)電機長(cháng)期處于待機狀態(tài)，浮充器一方面給英國深海DSE6120控制器提供待機電源，另一方面給電瓶組充電。英國深海DSE6120控制器的工作電壓為8~35 VDC，所以調整浮充器的輸出電壓并不會(huì )影響到英國深海DSE6120控制器的正常工作，其目的主要是控制電瓶充電電流的大小。浮充器在涓流浮充階段（電瓶滿(mǎn)電狀態(tài)）表現為電壓源特性，輸出電壓可通過(guò)調節＋VADJ電位器（如圖8）來(lái)設定，浮充器的輸出電壓應略高于電瓶組滿(mǎn)電壓25 VDC，隨著(zhù)設定電壓的升高，充電電源也會(huì )增大，這樣會(huì )增大電瓶電解液的消耗，還有可能造成過(guò)沖，嚴重影響電瓶壽命。經(jīng)過(guò)多次調整、比較和測量，最終將浮充器輸出電壓設定在26.7 VDC，經(jīng)過(guò)二極管N后，為26 VDC，此時(shí)，輸出電流180 mA，浮充電流控制在50 mA左右，以彌補電瓶自放電。電解液有極輕微氣泡溢出，溫度正常。

      當發(fā)電機處于待機狀態(tài)時(shí)，英國深海DSE6120控制器由浮充器供電，電壓設置在26 VDC，而當發(fā)電機運行時(shí)，英國深海DSE6120控制器的供電由發(fā)電機自身提供，電壓為27.8 VDC。

 

三、改造效果

 

      電源供電系統是發(fā)射機房的能源動(dòng)力部位，其重要性毋庸置疑，最大限度減少由于外電造成的停播事故也是當前工作的重中之重。我臺在2011年之前，市電停電時(shí)間即為發(fā)射機停播時(shí)間，而隨著(zhù)自備發(fā)電機的投入使用，在市電停電的情況下又多了一種供電方式，構成雙回路供電，大幅度降低了外電故障造成的停播時(shí)間，但這時(shí)的市電與發(fā)電機之間需要人工手動(dòng)切換，發(fā)電機也需要手動(dòng)啟動(dòng)，由于人為因素，業(yè)務(wù)參差不齊，造成切換時(shí)間的不確定性。2016年供電切換裝置自動(dòng)化升級改造后，雙回路供電實(shí)現了切換時(shí)間的標準化、一致性，大大縮短了切換時(shí)間。表4是雙電源運行后歷年我臺市電停電時(shí)，市電、發(fā)電機切換時(shí)長(cháng)統計表。

表4      雙電源運行后歷年市電、發(fā)電機切換時(shí)長(cháng)統計表

注：該數據由省監測中心提供，2016年6月之前為雙電源手動(dòng)切換模式

      目前，ATS開(kāi)關(guān)安裝完成運行已有一年多時(shí)間，期間多次出現供電部門(mén)計劃停電和故障停電，ATS開(kāi)關(guān)均能完成自動(dòng)切換，發(fā)電機自動(dòng)啟動(dòng)，運行正常，可靠性、穩定性得到初步驗證。從監測部門(mén)反饋的停播時(shí)間為市電停電切換至發(fā)電供電，停播時(shí)間約為39秒（發(fā)射機穩壓源輸入輸出之間有幾秒鐘延時(shí)），發(fā)電切換至市電供電，停播時(shí)間約為9秒。從過(guò)去手動(dòng)切換、手動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機，用時(shí)2~5分鐘甚至更長(cháng)時(shí)間，到現在自動(dòng)切換、自動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機，恢復播出用時(shí)約39秒，大幅度縮短了停播時(shí)間，自動(dòng)化升級改造效果明顯，達到了預期目標。

 

四、運行維護

 

      市電與柴油發(fā)電機雙電源切換裝置投入使用以來(lái)，工作穩定可靠，只有及時(shí)到位的檢修維護工作，才能保證切換系統的正常運行。下面結合我臺運行維護方面的成功經(jīng)驗分享如下：

1、運行方式的設定

      外電停電可分為計劃停電和故障停電兩種。計劃停電是供電部門(mén)根據工作需要對用戶(hù)采取的停電措施，停電時(shí)間、時(shí)長(cháng)是用戶(hù)可知的，而故障停電是供電部門(mén)的供電設備突發(fā)故障造成的用戶(hù)停電故障，停電時(shí)間、時(shí)長(cháng)用戶(hù)不可知。根據這兩種停電方式的特點(diǎn)，可采用以下兩種不同的運行方式：

（1）計劃停電的運行方式：

      將ATS切換開(kāi)關(guān)設定為自動(dòng)（平時(shí)為自動(dòng)），發(fā)電機在已知的停電時(shí)間前5~10分鐘設定為手動(dòng)（平時(shí)為自動(dòng)）并手動(dòng)啟動(dòng)發(fā)電機，讓發(fā)電機空載暖機，待市電停電、ATS開(kāi)關(guān)切換到發(fā)電機位置后，再將發(fā)電機設定為自動(dòng)。這種運行方式可將市電至發(fā)電切換停播時(shí)間由39秒縮短到7秒，同時(shí)提供給發(fā)電機一定的暖機時(shí)間，有利于延長(cháng)發(fā)電機使用壽命。

（2）故障停電的運行方式：

      由于故障時(shí)間不可知，只能將ATS開(kāi)關(guān)和發(fā)電機都設定為自動(dòng)方式，這種方式也是平時(shí)雙電源切換裝置的使用方式。

2、維護重點(diǎn)

      發(fā)電機只有在停電時(shí)才會(huì )啟動(dòng)，每年的運行時(shí)間很有限，機油、防凍液消耗及風(fēng)扇、皮帶摩擦比較輕微。結合這幾年在發(fā)電機維護中出現的問(wèn)題，總結出電瓶的維護是重點(diǎn)：一是電瓶是啟動(dòng)發(fā)電機的唯一動(dòng)力；二是現在電瓶是長(cháng)期帶電待機；第三就是發(fā)電機原配電瓶6-QA-105是加水電瓶，排氣口在電瓶上端相對故障多。

       電瓶維護應注意：定期對浮充器電壓進(jìn)行校驗，以消除環(huán)境及器件自身參數變化的影響；定期檢查電瓶電解液液面，正常應在Max與Min線(xiàn)之間，若低于Min線(xiàn)應補加適當蒸餾水至正常，切不可用純凈水等代替；定期檢查電瓶接線(xiàn)樁頭卡子，觀(guān)察卡子是否有腐蝕現象，如有，應將其拆下浸泡在熱水中除銹，晾干后恢復并在其表面涂一層黃油防腐；定期用電瓶放電叉檢測電瓶容量及活性，如容量低于正常值，即使還能啟動(dòng)發(fā)電機也應考慮更換，以免在市電真正停電時(shí)不能啟動(dòng)，造成嚴重停播事故，有條件的單位，可考慮再接入一組備用電瓶組；在春、夏、秋季使用0#柴油，冬季使用-10#柴油，加油以半箱為宜，隨用隨加，到冬季再加入適量-10#柴油，既保證發(fā)電機正常工作，同時(shí)又可避免浪費。

 

 

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