新聞主題	柴油發電機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、調試、運行效果等幾個方面介紹了市電與柴油發電機雙電源自動切換系統（簡稱ATS柜），ATS柜具有使用器件少、體積小、成本低、安裝調試簡單、占用空間小等特點，該系統經用戶運行一年多來，經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時間，具有較強的實用性，特別適合配電設備陳舊的工廠企業推廣應用。

 

一、雙電源轉換柜安裝

 

1、 ATS開關安裝

（1）ATS開關安裝位置。

      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、柜門內正上方位置。

表1    自動轉換開關電氣性能與機械性能參數

 

（2）ATS開關一次回路安裝

      將現用手動雙投切換開關的接線拆除，市電端接ATS開關I路輸入端，發電機端接ATS開關Ⅱ路輸入端，ATS開關輸出端接開關柜主斷路器，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，繼續使用。圖1為自動轉換開關安裝圖示，圖2為一次回路接線示意圖。

注：ATS開關分3個檔位，0檔、I檔、Ⅱ檔，0檔即空檔，處于中間位置，開關在此位置可進行設備的維護檢修等工作，I檔接市電端，Ⅱ檔接發電機端。市電回路的過載、短路保護由DK1完成，發電機回路的過載、短路保護由DK2完成。

 

圖1    雙電源自動轉換開關安裝圖

圖2  ATS轉換開關一次回路接線示意圖

 

 

（3）ATS開關二次回路安裝。

      ATS開關接線端子功能說明如表2所示。

表2    ATS開關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行分色標注，方便相序鑒別。英國深海DSE6120控制器遠程啟動信號線，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  雙電源轉換開關二次回路接線示意圖

 

2、電瓶充電線路安裝

      浮充器線路設計：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，接線如圖5所示，實物如圖6所示。

（1）CK1為雙極空氣開關40 A，CK2、CK3為雙極空氣開關10 A，FK為單極開關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，防止發電機啟動后給浮充器反向充電，起隔離作用。

（3）＋VADJ為電位器。

 

圖5  發電機組啟動電瓶充電線路圖

圖6  柴油發電機電瓶浮充器實物圖

 

 

二、雙電源轉換系統調試

 

1、ATS開關的調試

      ATS開關必須與英國深海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、參數設定及技術規格如下：

（1）控制器的功能

      柴油發電機組一般由3個部分組成：發動機、發電機和控制器。其中發動機提供動力，發電機將發動機的機械能轉換為電能，控制器是發電機組的大腦部分，不但提供發電機的開機、停機、數據測量、數據顯示和故障保護功能，而且還提供發電機的電量測量、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，廣泛應用于國產和進口發電機組，可監控發電機運行數據，如轉速、頻率、電壓、電流、油壓、水溫、電池充電電壓、累計運行時間等，在ICD顯示屏上切換顯示。通過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、手動操作模式。在自動模式下，遠程啟動輸入端口（10號接線端子，閉合有效），輸入.遙控啟動"，發電機進入啟動延時狀態（如果在啟動延時計時期間內消除.遙控啟動"信號，將回到備用狀態），延時完成后，發電機啟動，進入工作狀態。當.遙控啟動"信號消除，此時冷卻時間延時啟動，以使發電機組在關閉前冷卻一段時間，一旦冷卻時間計時完畢，發電機組停止，冷卻期間如重新激活.遙控啟動"信號，發動機重新加載。

（2）控制器參數設定

      英國深海DSE6120控制器在停止和發動機靜止狀態下，進入前面板配置編輯器，根據需要可對配置參數進行重新調整。英國深海DSE6120控制器出廠默認配置參數如表3所示。

表3    英國深海DSE6120控制器出廠默認配置參數表

 

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，市電恢復正常，發電機將回到備用待機狀態，將啟動延時調整為10s。

② 冷卻時間是除了讓發電機在關閉前起冷卻作用，還具有對市電恢復正常進一步確認功能。在冷卻時間期內，市電又出現停電故障，ATS開關將不再延時直接切換到發電位置，將冷卻時間調整為2分鐘。

2、ATS開關運行調試

（1） ATS開關工作過程

      xJ3-C型斷相與相序保護繼電器的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定值、xJ3-C已認定相序出錯時，保護器動作，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，將延時啟動發電機。待發電機啟動后，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104端子（Ⅱ路控制電源）得電，ATS開關從I路（市電）切向0位再切向Ⅱ路（發電），市電向發電切換完成，負載由發電機供電。當市電恢復時，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102端子得電，，這時I、Ⅱ控制電源同時有電，I路有優先選擇權，ATS開關從Ⅱ路切向0位再切向I路，發電機向市電切換完成，負載由市電供電。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，發電機進入冷卻時間。冷卻時間結束后，發電機停機，回到備用待機狀態。

（2）ATS開關調試

      分5步進行可靠性測試，第一，市電正常時，人工斷開CK刀開關，模擬市電停電狀態：第二，依次斷開熔斷器FU5、FU6、FU7模擬市電單相缺項狀態：第三，依次斷開任意兩相熔斷器，模擬市電兩相缺相狀態：第四，將xJ3-C繼電器1、2、3接線端子任意兩相互調，模擬相序出錯狀態：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壓器，將電壓分別調到190 VAC和260 VAC，模擬三相不平衡狀態。在以上測試項目中，xJ3-C、JsZ3A-B、HH53P繼電器均能正確動作，發電機啟動正常，ATS開關切換可靠。

       英國深海DSE6120控制器10號接線端子輸入"遙控啟動"信號，發電機進入延時啟動狀態，為避免瞬間或短時停電造成誤動作，將時間調整為10 s，發電機啟動。ATS開關延時切換時間是發電機啟動至穩定運行狀態的時間，為了縮短停播時間，應在不損害發電機的情況下，選擇盡量短的時間。經過多次啟動發電機負載測試后，確定將延時切換時間（Js時間繼電器延時時間）調整為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）。

      當英國深海DSE6120控制器10號接線端子"遙控啟動"信號清除，發電機進入冷卻時間，冷卻時間是除了讓發電機在關閉前起冷卻作用，還有就是對市電恢復正常的進一步確認。在冷卻時間期內，市電又出現停電故障，ATS開關將不再延時直接切換到發電位置，將冷卻時間調整為2分鐘。

3、浮充器的電壓設定及調試

      發電機長期處于待機狀態，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）表現為電壓源特性，輸出電壓可通過調節＋VADJ電位器（如圖8）來設定，浮充器的輸出電壓應略高于電瓶組滿電壓25 VDC，隨著設定電壓的升高，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，嚴重影響電瓶壽命。經過多次調整、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，以彌補電瓶自放電。電解液有極輕微氣泡溢出，溫度正常。

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

 

三、改造效果

 

      電源供電系統是發射機房的能源動力部位，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前工作的重中之重。我臺在2011年之前，市電停電時間即為發射機停播時間，而隨著自備發電機的投入使用，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間，但這時的市電與發電機之間需要人工手動切換，發電機也需要手動啟動，由于人為因素，業務參差不齊，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，雙回路供電實現了切換時間的標準化、一致性，大大縮短了切換時間。表4是雙電源運行后歷年我臺市電停電時，市電、發電機切換時長統計表。

表4      雙電源運行后歷年市電、發電機切換時長統計表

注：該數據由省監測中心提供，2016年6月之前為雙電源手動切換模式

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

 

四、運行維護

 

      市電與柴油發電機雙電源切換裝置投入使用以來，工作穩定可靠，只有及時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根據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備突發故障造成的用戶停電故障，停電時間、時長用戶不可知。根據這兩種停電方式的特點，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切換開關設定為自動（平時為自動），發電機在已知的停電時間前5~10分鐘設定為手動（平時為自動）并手動啟動發電機，讓發電機空載暖機，待市電停電、ATS開關切換到發電機位置后，再將發電機設定為自動。這種運行方式可將市電至發電切換停播時間由39秒縮短到7秒，同時提供給發電機一定的暖機時間，有利于延長發電機使用壽命。

（2）故障停電的運行方式：

      由于故障時間不可知，只能將ATS開關和發電機都設定為自動方式，這種方式也是平時雙電源切換裝置的使用方式。

2、維護重點

      發電機只有在停電時才會啟動，每年的運行時間很有限，機油、防凍液消耗及風扇、皮帶摩擦比較輕微。結合這幾年在發電機維護中出現的問題，總結出電瓶的維護是重點：一是電瓶是啟動發電機的唯一動力；二是現在電瓶是長期帶電待機；第三就是發電機原配電瓶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行校驗，以消除環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線之間，若低于Min線應補加適當蒸餾水至正常，切不可用純凈水等代替；定期檢查電瓶接線樁頭卡子，觀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，即使還能啟動發電機也應考慮更換，以免在市電真正停電時不能啟動，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，既保證發電機正常工作，同時又可避免浪費。

 

 

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