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)

 

（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。

 

圖1    雙電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝圖

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

     

      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。

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：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。

 

圖5  發(fā)電機(jī)組啟動電瓶充電線路圖

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

 

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)計表

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

      外電停電可分為計劃停電和故障停電兩種。計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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