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柴油發(fā)電機(jī)ATS柜與市電自動切換的安裝調(diào)試
發(fā)布時間:2023-08-16 15:18:58  ▏閱讀:

 

新聞主題

柴油發(fā)電機(jī)ATS柜與市電自動切換線路連接圖解

 

摘要:康明斯公司在本文中從安裝、調(diào)試、運(yùn)行效果等幾個方面介紹了市電與柴油發(fā)電機(jī)雙電源自動切換系統(tǒng)(簡稱ATS柜),ATS柜具有使用器件少、體積小、成本低、安裝調(diào)試簡單、占用空間小等特點(diǎn),該系統(tǒng)經(jīng)用戶運(yùn)行一年多來,經(jīng)歷多次市電故障考驗(yàn),運(yùn)行可靠,極大地縮短了由外電故障造成的生產(chǎn)時間,具有較強(qiáng)的實(shí)用性,特別適合配電設(shè)備陳舊的工廠企業(yè)推廣應(yīng)用。

 

一、雙電源轉(zhuǎn)換柜安裝

 

1、 ATS開關(guān)安裝

(1)ATS開關(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、柜門內(nèi)正上方位置。

表1    自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電氣性能與機(jī)械性能參數(shù)

額定電流
20A
40A
63A
80A
100A
125A
160A
250A
400A
630A
800A
1000A
1250A
1600A
2000A
2500A
3200A
額定絕緣電壓UI
750V
 
1000V
額定沖擊耐受電壓UImp
8kV
 
12kV
額定工作電壓
AC440V
額定工作電流Ie
AC-31A
20
40
63
80
100
125
160
250
400
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3200
AC-35A
20
40
63
80
100
125
160
250
400
630
800
1000
1000
1250
2000
2000
2500
AC-33A
20
40
63
80
100
125
160
250
400
630
800
1000
1000
1000
1250
1250
1250
額定接通能力
10le
額定分段能力
8le
額定限制短路電源IS
100kA
70KA
100KA
120KA
80KA
轉(zhuǎn)換時間I-Ⅱ或Ⅱ-I
7kA
9Ka
13kA
26kA
 
50kA
 
55kA
控制電源電壓
0.45S
0.6S
1.25
2.45
電機(jī)耗能
DC24V、48V、110V AC220V
額定控制電壓
啟動
300W
325W
325W
400W
440W
600W
正常
55W
62W
74W
90W
98W
120W
重量(kg)
DCQ1-160-3200G
7.0
7.2
7.2
7.2
7.5
7.5
8.8
9
16.5
17
32
36
40
49
95
98
135
DCQ1-100H
4.2
4.3
4.4
4.5
 

 

(2)ATS開關(guān)一次回路安裝

      將現(xiàn)用手動雙投切換開關(guān)的接線拆除,市電端接ATS開關(guān)I路輸入端,發(fā)電機(jī)端接ATS開關(guān)Ⅱ路輸入端,ATS開關(guān)輸出端接開關(guān)柜主斷路器,原用接線使用兩根35 mm2 BVR銅線,安全載流量350 A,能夠滿足要求,繼續(xù)使用。圖1為自動轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝圖示,圖2為一次回路接線示意圖。

注:ATS開關(guān)分3個檔位,0檔、I檔、Ⅱ檔,0檔即空檔,處于中間位置,開關(guān)在此位置可進(jìn)行設(shè)備的維護(hù)檢修等工作,I檔接市電端,Ⅱ檔接發(fā)電機(jī)端。市電回路的過載、短路保護(hù)由DK1完成,發(fā)電機(jī)回路的過載、短路保護(hù)由DK2完成。

 

雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝圖.png

圖1    雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝圖

ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)一次回路接線示意圖.png

圖2  ATS轉(zhuǎn)換開關(guān)一次回路接線示意圖

 

 

(3)ATS開關(guān)二次回路安裝。

      ATS開關(guān)接線端子功能說明如表2所示。

表2    ATS開關(guān)二次回路接線端子功能說明

端子序號

接點(diǎn)序號

功能

說明

1

101、106

電源零線、火線輸出

有源輸出,1 A 220 VAC

102、103

I路控制電源火線、零線輸入

220 VAC

104、105

Ⅱ路控制電源火線、零線輸入

220 VAC

2

201、206

斷開為無源控制,閉合為有源控制

I/Ⅱ路分閘

(注:201與206直連將實(shí)現(xiàn)全自動接線方式,I路接市電時,具有市電優(yōu)先功能。)

202

外部無源控制信號輸入公共端

203

與202閉合后I路合閘

204

與202閉合后0路合閘

205

與202閉合后Ⅱ路合閘

3

301、306

發(fā)電機(jī)啟動接口閉合有效

 

無源輸出

302

無源位置反饋信號輸出公共端

303

I路合閘后與302閉合

304

0路合閘后與302閉合

305

Ⅱ路合閘后與302閉合

     

      二次回路接線如圖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ATS開關(guān)上橫擔(dān)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(dǎo)軌上,連線選用1.5 mm2阻燃軟銅線,接線頭用1.5~3與連線壓接,用黃、綠、紅三色熱縮管對三相采樣線進(jìn)行分色標(biāo)注,方便相序鑒別。英國深海DSE6120控制器遠(yuǎn)程啟動信號線,用4 x0.5 mm2銅芯橡套電纜二根并一根連接。

1)Js為時間繼電器,線圈電壓為380 VAC,可設(shè)定0~60 s延時的時間繼電器,Js1為延時閉合常開觸頭。

(2)JZ5-6為斷相與相序保護(hù)繼電器常開輸出端,J為小型通用繼電器,J4-7、J6-9是它的兩組常開觸頭,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,F(xiàn)U3~FU7:6 A。

雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)二次回路接線示意圖.png

圖3  雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)二次回路接線示意圖

 

2、電瓶充電線路安裝

      浮充器線路設(shè)計(jì):電瓶浮充器一是給英國深海DSE6120控制器長期供電,同時給電瓶小電流浮充,使電瓶長期保持滿電狀態(tài),接線如圖5所示,實(shí)物如圖6所示。

(1)CK1為雙極空氣開關(guān)40 A,CK2、CK3為雙極空氣開關(guān)10 A,F(xiàn)K為單極開關(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(jī)啟動后給浮充器反向充電,起隔離作用。

(3)+VADJ為電位器。

 

發(fā)電機(jī)組啟動電瓶充電線路圖.png

圖5  發(fā)電機(jī)組啟動電瓶充電線路圖

柴油發(fā)電機(jī)電瓶浮充器實(shí)物圖.png 

圖6  柴油發(fā)電機(jī)電瓶浮充器實(shí)物圖

 

 

二、雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)調(diào)試

 

1、ATS開關(guān)的調(diào)試

      ATS開關(guān)必須與英國深海DSE6120控制器配合使用才能完成自動切換功能。英國深海DSE6120控制器的功能、參數(shù)設(shè)定及技術(shù)規(guī)格如下:

(1)控制器的功能

      柴油發(fā)電機(jī)組一般由3個部分組成:發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和控制器。其中發(fā)動機(jī)提供動力,發(fā)電機(jī)將發(fā)動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能,控制器是發(fā)電機(jī)組的大腦部分,不但提供發(fā)電機(jī)的開機(jī)、停機(jī)、數(shù)據(jù)測量、數(shù)據(jù)顯示和故障保護(hù)功能,而且還提供發(fā)電機(jī)的電量測量、電量顯示和電量保護(hù)等功能。英國深海DSE6120控制器是單機(jī)智能化控制器,不帶市電檢測功能,廣泛應(yīng)用于國產(chǎn)和進(jìn)口發(fā)電機(jī)組,可監(jiān)控發(fā)電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù),如轉(zhuǎn)速、頻率、電壓、電流、油壓、水溫、電池充電電壓、累計(jì)運(yùn)行時間等,在ICD顯示屏上切換顯示。通過IED指示燈指示故障出現(xiàn),并在ICD顯示屏上顯示具體故障狀況,可選擇自動、手動操作模式。在自動模式下,遠(yuǎn)程啟動輸入端口(10號接線端子,閉合有效),輸入.遙控啟動",發(fā)電機(jī)進(jìn)入啟動延時狀態(tài)(如果在啟動延時計(jì)時期間內(nèi)消除.遙控啟動"信號,將回到備用狀態(tài)),延時完成后,發(fā)電機(jī)啟動,進(jìn)入工作狀態(tài)。當(dāng).遙控啟動"信號消除,此時冷卻時間延時啟動,以使發(fā)電機(jī)組在關(guān)閉前冷卻一段時間,一旦冷卻時間計(jì)時完畢,發(fā)電機(jī)組停止,冷卻期間如重新激活.遙控啟動"信號,發(fā)動機(jī)重新加載。

(2)控制器參數(shù)設(shè)定

      英國深海DSE6120控制器在停止和發(fā)動機(jī)靜止?fàn)顟B(tài)下,進(jìn)入前面板配置編輯器,根據(jù)需要可對配置參數(shù)進(jìn)行重新調(diào)整。英國深海DSE6120控制器出廠默認(rèn)配置參數(shù)如表3所示。

表3    英國深海DSE6120控制器出廠默認(rèn)配置參數(shù)表

參數(shù)功能

出廠設(shè)置值

0-啟動延時

5 s

1-預(yù)加熱

0 s

2-啟動時間

10 s

3-啟動間隔時間

10 s

4-安全延時

8 s

5-暖機(jī)時間

0 s

6-返回延時

30 s

7-冷機(jī)時間

60 s

 

 

① 啟動延時主要作用是排除市電瞬時、短時停電故障造成的誤動作。在啟動延時期間內(nèi),市電恢復(fù)正常,發(fā)電機(jī)將回到備用待機(jī)狀態(tài),將啟動延時調(diào)整為10s。

② 冷卻時間是除了讓發(fā)電機(jī)在關(guān)閉前起冷卻作用,還具有對市電恢復(fù)正常進(jìn)一步確認(rèn)功能。在冷卻時間期內(nèi),市電又出現(xiàn)停電故障,ATS開關(guān)將不再延時直接切換到發(fā)電位置,將冷卻時間調(diào)整為2分鐘。

2、ATS開關(guān)運(yùn)行調(diào)試

(1) ATS開關(guān)工作過程

      xJ3-C型斷相與相序保護(hù)繼電器的1、2、3接線端采樣三相380 V市電A1、B1、C1相電壓,當(dāng)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度大于設(shè)定值、xJ3-C已認(rèn)定相序出錯時,保護(hù)器動作,指示燈滅,常開觸頭JZ5-6斷開,小型通用繼電器J線包失電,常開觸頭J4-7、J6-9斷開,ATS開關(guān)102端子(I檔控制電源)失電,同時,其常閉觸頭J2-5閉合,英國深海DSE6120控制器10號接線端子輸入"遙控啟動"信號,將延時啟動發(fā)電機(jī)。待發(fā)電機(jī)啟動后,Js時間繼電器線圈得電,開始延時,延時完成后Js1常開觸頭閉合,ATS開關(guān)104端子(Ⅱ路控制電源)得電,ATS開關(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(fù)載由發(fā)電機(jī)供電。當(dāng)市電恢復(fù)時,xJ3-C繼電器動作,指示燈亮,其常開觸頭JZ5-6閉合,J得電吸合,常開觸頭J4-7、J6-9閉合,ATS開關(guān)102端子得電,,這時I、Ⅱ控制電源同時有電,I路有優(yōu)先選擇權(quán),ATS開關(guān)從Ⅱ路切向0位再切向I路,發(fā)電機(jī)向市電切換完成,負(fù)載由市電供電。同時J2-5常閉觸頭斷開,英國深海DSE6120控制器10號接線端子"遙控啟動"信號清除,發(fā)電機(jī)進(jìn)入冷卻時間。冷卻時間結(jié)束后,發(fā)電機(jī)停機(jī),回到備用待機(jī)狀態(tài)。

(2)ATS開關(guān)調(diào)試

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

       英國深海DSE6120控制器10號接線端子輸入"遙控啟動"信號,發(fā)電機(jī)進(jìn)入延時啟動狀態(tài),為避免瞬間或短時停電造成誤動作,將時間調(diào)整為10 s,發(fā)電機(jī)啟動。ATS開關(guān)延時切換時間是發(fā)電機(jī)啟動至穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的時間,為了縮短停播時間,應(yīng)在不損害發(fā)電機(jī)的情況下,選擇盡量短的時間。經(jīng)過多次啟動發(fā)電機(jī)負(fù)載測試后,確定將延時切換時間(Js時間繼電器延時時間)調(diào)整為10 s。從停電到切換完成,用時32 s左右(冬季與夏季略有差異)。

      當(dāng)英國深海DSE6120控制器10號接線端子"遙控啟動"信號清除,發(fā)電機(jī)進(jìn)入冷卻時間,冷卻時間是除了讓發(fā)電機(jī)在關(guān)閉前起冷卻作用,還有就是對市電恢復(fù)正常的進(jìn)一步確認(rèn)。在冷卻時間期內(nèi),市電又出現(xiàn)停電故障,ATS開關(guān)將不再延時直接切換到發(fā)電位置,將冷卻時間調(diào)整為2分鐘。

3、浮充器的電壓設(shè)定及調(diào)試

      發(fā)電機(jī)長期處于待機(jī)狀態(tài),浮充器一方面給英國深海DSE6120控制器提供待機(jī)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(diào)整浮充器的輸出電壓并不會影響到英國深海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(電瓶滿電狀態(tài))表現(xiàn)為電壓源特性,輸出電壓可通過調(diào)節(jié)+VADJ電位器(如圖8)來設(shè)定,浮充器的輸出電壓應(yīng)略高于電瓶組滿電壓25 VDC,隨著設(shè)定電壓的升高,充電電源也會增大,這樣會增大電瓶電解液的消耗,還有可能造成過沖,嚴(yán)重影響電瓶壽命。經(jīng)過多次調(diào)整、比較和測量,最終將浮充器輸出電壓設(shè)定在26.7 VDC,經(jīng)過二極管N后,為26 VDC,此時,輸出電流180 mA,浮充電流控制在50 mA左右,以彌補(bǔ)電瓶自放電。電解液有極輕微氣泡溢出,溫度正常。

      當(dāng)發(fā)電機(jī)處于待機(jī)狀態(tài)時,英國深海DSE6120控制器由浮充器供電,電壓設(shè)置在26 VDC,而當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行時,英國深海DSE6120控制器的供電由發(fā)電機(jī)自身提供,電壓為27.8 VDC。

 

三、改造效果

 

      電源供電系統(tǒng)是發(fā)射機(jī)房的能源動力部位,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(dāng)前工作的重中之重。我臺在2011年之前,市電停電時間即為發(fā)射機(jī)停播時間,而隨著自備發(fā)電機(jī)的投入使用,在市電停電的情況下又多了一種供電方式,構(gòu)成雙回路供電,大幅度降低了外電故障造成的停播時間,但這時的市電與發(fā)電機(jī)之間需要人工手動切換,發(fā)電機(jī)也需要手動啟動,由于人為因素,業(yè)務(wù)參差不齊,造成切換時間的不確定性。2016年供電切換裝置自動化升級改造后,雙回路供電實(shí)現(xiàn)了切換時間的標(biāo)準(zhǔn)化、一致性,大大縮短了切換時間。表4是雙電源運(yùn)行后歷年我臺市電停電時,市電、發(fā)電機(jī)切換時長統(tǒng)計(jì)表。

表4      雙電源運(yùn)行后歷年市電、發(fā)電機(jī)切換時長統(tǒng)計(jì)表

時間

市電至發(fā)電機(jī)切換時長

發(fā)電機(jī)至市電切換時長

2011年07月05日

2分03秒

/

2012年09月21日

5分36秒

5秒

2013年04月04日

2分38秒

5秒

2013年04月22日

2分25秒

4秒

2013年04月25日

5分25秒

5秒

2014年02月16日

4分00秒

7秒

2015年10月10日

2分53秒

4秒

2016年10月09日

40秒

9秒

2017年01月06日

39秒

10秒

2017年01月15日

41秒

9秒

2017年01月15日

37秒

/

2017年04月11日

36秒

4秒

2017年06月06日

39秒

/

注:該數(shù)據(jù)由省監(jiān)測中心提供,2016年6月之前為雙電源手動切換模式

      目前,ATS開關(guān)安裝完成運(yùn)行已有一年多時間,期間多次出現(xiàn)供電部門計(jì)劃停電和故障停電,ATS開關(guān)均能完成自動切換,發(fā)電機(jī)自動啟動,運(yùn)行正常,可靠性、穩(wěn)定性得到初步驗(yàn)證。從監(jiān)測部門反饋的停播時間為市電停電切換至發(fā)電供電,停播時間約為39秒(發(fā)射機(jī)穩(wěn)壓源輸入輸出之間有幾秒鐘延時),發(fā)電切換至市電供電,停播時間約為9秒。從過去手動切換、手動啟動發(fā)電機(jī),用時2~5分鐘甚至更長時間,到現(xiàn)在自動切換、自動啟動發(fā)電機(jī),恢復(fù)播出用時約39秒,大幅度縮短了停播時間,自動化升級改造效果明顯,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

 

四、運(yùn)行維護(hù)

 

      市電與柴油發(fā)電機(jī)雙電源切換裝置投入使用以來,工作穩(wěn)定可靠,只有及時到位的檢修維護(hù)工作,才能保證切換系統(tǒng)的正常運(yùn)行。下面結(jié)合我臺運(yùn)行維護(hù)方面的成功經(jīng)驗(yàn)分享如下:

1、運(yùn)行方式的設(shè)定

      外電停電可分為計(jì)劃停電和故障停電兩種。計(jì)劃停電是供電部門根據(jù)工作需要對用戶采取的停電措施,停電時間、時長是用戶可知的,而故障停電是供電部門的供電設(shè)備突發(fā)故障造成的用戶停電故障,停電時間、時長用戶不可知。根據(jù)這兩種停電方式的特點(diǎn),可采用以下兩種不同的運(yùn)行方式:

(1)計(jì)劃停電的運(yùn)行方式:

      將ATS切換開關(guān)設(shè)定為自動(平時為自動),發(fā)電機(jī)在已知的停電時間前5~10分鐘設(shè)定為手動(平時為自動)并手動啟動發(fā)電機(jī),讓發(fā)電機(jī)空載暖機(jī),待市電停電、ATS開關(guān)切換到發(fā)電機(jī)位置后,再將發(fā)電機(jī)設(shè)定為自動。這種運(yùn)行方式可將市電至發(fā)電切換停播時間由39秒縮短到7秒,同時提供給發(fā)電機(jī)一定的暖機(jī)時間,有利于延長發(fā)電機(jī)使用壽命。

(2)故障停電的運(yùn)行方式:

      由于故障時間不可知,只能將ATS開關(guān)和發(fā)電機(jī)都設(shè)定為自動方式,這種方式也是平時雙電源切換裝置的使用方式。

2、維護(hù)重點(diǎn)

      發(fā)電機(jī)只有在停電時才會啟動,每年的運(yùn)行時間很有限,機(jī)油、防凍液消耗及風(fēng)扇、皮帶摩擦比較輕微。結(jié)合這幾年在發(fā)電機(jī)維護(hù)中出現(xiàn)的問題,總結(jié)出電瓶的維護(hù)是重點(diǎn):一是電瓶是啟動發(fā)電機(jī)的唯一動力;二是現(xiàn)在電瓶是長期帶電待機(jī);第三就是發(fā)電機(jī)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(hù)應(yīng)注意:定期對浮充器電壓進(jìn)行校驗(yàn),以消除環(huán)境及器件自身參數(shù)變化的影響;定期檢查電瓶電解液液面,正常應(yīng)在Max與Min線之間,若低于Min線應(yīng)補(bǔ)加適當(dāng)蒸餾水至正常,切不可用純凈水等代替;定期檢查電瓶接線樁頭卡子,觀察卡子是否有腐蝕現(xiàn)象,如有,應(yīng)將其拆下浸泡在熱水中除銹,晾干后恢復(fù)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,即使還能啟動發(fā)電機(jī)也應(yīng)考慮更換,以免在市電真正停電時不能啟動,造成嚴(yán)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(jī)正常工作,同時又可避免浪費(fèi)。

 

 


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