柴油發(fā)電機在ats轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的誤啟動現(xiàn)象
摘 要 ：ats可以對備用柴油發(fā)電機施加的控制水平取決于企業(yè)的主電源電壓。由于每種情況都不同，因此必須由依照發(fā)電機廠家提供的指導(dǎo)和建議。當(dāng)發(fā)生市電斷電時，ats通過觸發(fā)發(fā)電機啟動，并將電源自動切換到柴油發(fā)電機供電。但是“市電-柴油機”型ats中的柴油發(fā)電機啟動信號線的使用是有條件的，如果對其不正確使用會導(dǎo)致康明斯柴油發(fā)電機的誤啟動，因此應(yīng)在設(shè)計時注意避免。
雙電源轉(zhuǎn)換柜（ats）軸測圖
在當(dāng)今高度工作化的時代下對于用電的需求和供電的穩(wěn)定性日益增強，而在電力系統(tǒng)供電的領(lǐng)域中由于自動轉(zhuǎn)換開關(guān)（automatictransferswitches）的發(fā)明，斷電已不再會對生產(chǎn)造成嚴(yán)重的危害，如醫(yī)院、辦公大樓、機場、捷運及高鐵場站、通訊系統(tǒng)及軍事設(shè)施等場所也同樣如此。為提高配電系統(tǒng)供電的可靠度及縮短因事故停電的電力中斷時間及復(fù)電時間，在現(xiàn)今的配電系統(tǒng)中已越來越多的設(shè)計采用了控制切換【正常/緊急】電源的自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。為此，本文將介紹和探討關(guān)于自動轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的功能與相關(guān)應(yīng)用。
一、緊急轉(zhuǎn)換的類型
1、同步轉(zhuǎn)換=零轉(zhuǎn)換時間
在此類轉(zhuǎn)換中，主要電源（例如：市電臺電）和備用電源（例如：柴油發(fā)電機）可以同步轉(zhuǎn)換，其條件是：
（1）彼此的電壓相位角必須相同。
（2）彼此的頻率和電壓幅值都必須相等。
2、準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)換=150ms等級的轉(zhuǎn)換時間
此類電力轉(zhuǎn)換可用于非同步電動機的不停機恢復(fù)供電。該類轉(zhuǎn)換的主要問題在于當(dāng)斷電時，由于電動機的殘磁感應(yīng)而使三相交流的頻率和電壓幅值減小。如果電動機恢復(fù)供電較快而又無特別保護措施的話，會因備用電源與電動機所使用的主要電源反相而導(dǎo)致斷電。
3、固定時間轉(zhuǎn)換=轉(zhuǎn)換時間在0.5-30秒之間
此類電力轉(zhuǎn)換是最常用的，大多數(shù)的自動轉(zhuǎn)換開關(guān)屬于此類轉(zhuǎn)換，主要是用于取代手動的轉(zhuǎn)換操作。此類自動轉(zhuǎn)換開關(guān)通常用于「正常/緊急」的電力轉(zhuǎn)換。主要電源一般為低壓配電網(wǎng)，而備用電源為另一路低壓配電網(wǎng)或柴油發(fā)電機。
一、雙電源轉(zhuǎn)換的過程
ats可以對備用柴油發(fā)電機施加的控制水平取決于企業(yè)的主電源電壓。由于每種情況都不同，因此必須由依照發(fā)電機廠家提供的指導(dǎo)和建議。當(dāng)發(fā)生市電斷電時，ats通過觸發(fā)發(fā)電機啟動，并將電源自動切換到柴油發(fā)電機供電。
1、停電時，ats啟動柴油發(fā)電機，這種中斷會觸發(fā)發(fā)電機為進(jìn)入的電力供應(yīng)做準(zhǔn)備。
2、一旦發(fā)電機以適當(dāng)?shù)乃俣冗\行，ats將應(yīng)急電源切換到其負(fù)載。這種轉(zhuǎn)變使發(fā)電機能夠為先前確定的現(xiàn)場關(guān)鍵功能提供服務(wù)。
3、主電源恢復(fù)后，ats將恢復(fù)到標(biāo)準(zhǔn)電源的電氣路徑。
4、然后ats會觸發(fā)發(fā)電機的冷卻期。此步驟對于改進(jìn)單元的功能和預(yù)期壽命至關(guān)重要。
手動和自動是轉(zhuǎn)換開關(guān)的兩種主要類型。強烈建議安裝自動轉(zhuǎn)換開關(guān)(ats)，因為該系統(tǒng)可自動且即時地工作。ats的自動特性簡化了流程，保持了更高的安全水平，并最大限度地減少了不必要的停機時間。
二、雙電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的設(shè)計思路
1、問題的提出
在工程設(shè)計中， 對于不能取得第二路城市電網(wǎng)電源的一、二級負(fù)荷和消防負(fù)荷的地方， 應(yīng)急康明斯柴油發(fā)電機以其啟動迅速 ( 可控制在15~30s之內(nèi)完成啟動并投入工作) 、啟動完成后供電可靠性高， 特別是供電容量大和持續(xù)供電時間長等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用并取得了良好的效果。
康明斯柴油發(fā)電機在啟動時必須有啟動控制信號， 既能夠保證它在主電源停電時迅速啟動以保證及時供電， 同時又還要防止其誤啟動。關(guān)于這部分內(nèi)容， 在《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》 ( gb 50052- 95) 第3.0.2 條中有明確規(guī)定， 同時在對該條文的解釋中也明確提出“例如應(yīng)急電源原動機的啟動命令必須由正常電源主開關(guān)的輔助接點發(fā)出， 而不是由繼電器的接點發(fā)出”。本文著重討論防止因啟動信號來源的設(shè)置 錯誤而造成康明斯柴油發(fā)電機誤啟動的問題。
在工程設(shè)計中， 電源自動轉(zhuǎn)換開關(guān)電器 ( ats) 得到廣泛應(yīng)用。眾所周知， 大多數(shù)ats都包含兩種類型， 即“市電- 市電”型和“市電- 發(fā)電機” 型。其中“市電- 市電”型僅完成兩路電源之間的轉(zhuǎn)換， 而“市電- 發(fā)電機” 型中多了一根啟動康明斯柴油發(fā)電機的啟動信號線， 它具有啟動康明斯柴油發(fā)電機的功能。在僅有一路市電電源和一臺康明斯柴油發(fā)電機的工程設(shè)計中， 將安裝在配電房的ats選用為“市電- 發(fā)電機”型， 這本身沒錯， 因為在配電房的ats其第二電源確是引自康明斯柴油發(fā)電機。并且該類ats除有兩路電源的三相缺相檢測、三相過欠電壓檢測外， 還具備康明斯柴油發(fā)電機電源頻率檢測的功能， 可以在確定康明斯柴油發(fā)電機電源穩(wěn)定后才將其觸頭閉合， 以保證康明斯柴油發(fā)電機電源在穩(wěn)定可靠的前提下投入使用。
但是， 不分場合地利用“市電- 發(fā)電機”型ats的啟動信號線去啟動康明斯柴油發(fā)電機就值得斟酌了， 部分設(shè)計人員這樣作因為他們認(rèn)為這是市電是否有 電的“最可靠”的檢測點。筆者認(rèn)為這是缺乏依據(jù) 的， 筆者將其分為3種場合并分別分析如下 ( 在后面的討論中將“市電- 發(fā)電機”型ats簡稱為“ats”，將“康明斯柴油發(fā)電機”簡稱為“柴油發(fā)電機”)。
2 、問題分析
（1）單臺配電變壓器， 配電房內(nèi)單個ats， 無消防負(fù)荷， 且非消防重要負(fù)荷僅有一個出線回路的情況
( 系統(tǒng)中非消防重要負(fù)荷不受不同電價計量的影響)此種情況下利用柴油發(fā)電機型ats的啟動信號線去啟動柴油發(fā)電機是沒什么問題的， 因為此時ats開關(guān)僅對它后面的重要負(fù)荷回路負(fù)責(zé)， 只要它檢測到其前端無電， 都要立即啟動柴油發(fā)電機。而部分地方供電部門將用電負(fù)荷按用途進(jìn)行了不同的計量分類， 在這種情況下重要負(fù)荷有可能會因計量不同而采用兩臺及以上數(shù)量的ats， 本文為簡化僅考慮二臺)。那么此時柴油發(fā)電機啟動信號線該取自哪一臺ats呢? 我們已經(jīng)可以看出， 任意一臺ats前端的信號輸出點都是一段小母線或內(nèi)部電纜接頭處的電源情況的反映， 而不能表示系統(tǒng)電源的真實情況。
（2）單臺配電變壓器， 且有消防雙回路的情況
在這種情況下利用柴油發(fā)電機型ats的信號線啟動柴油發(fā)電機已經(jīng)顯得不合適了， 因為此時按照本文開始時所提到所謂“最可靠” 的說法，ats還是僅反映它的進(jìn)線電源端的信息。那么假如該ats的市電進(jìn)線端接頭處或其前方發(fā)生問題 ( 當(dāng)然可能性極小) ， 它也會立即發(fā)出啟動柴油發(fā)電機的信號。而此時市電電源是有電的， 此時的柴油發(fā)電機啟動就屬誤啟動。因此， 所謂的“可靠點”并不可靠。
（3）再來看看兩臺配電變壓器， 且有消防雙回路的情況
這里請注意， 消防負(fù)荷的第一電源回路來自變壓器tm1，而其第二回路來自變壓器tm2的ats之后。如果此時將柴油發(fā)電機啟動信號取自ats 也同樣有問題，例如tm2因過載等原因跳閘斷電， ats檢測到主電源端無電，就會立即輸出啟動柴油發(fā)電機的信號使柴油發(fā)電機啟動，而此時tm1是有電的，亦即消防第一電源回路有電， 無需柴油發(fā)電機的投入，那么此時的柴油發(fā)電機啟動就屬于誤啟動。當(dāng)然兩臺變壓器之間的母聯(lián)斷路器會閉合， 但就算是自動閉合，它的動作時間也并不比發(fā)出啟動柴油發(fā)電機信號的時間短，況且規(guī)范并未排除母聯(lián)斷路器手動閉合方式。所以圖4所示接線方式同樣不能避免柴油發(fā)電機的誤啟動。
綜上所述， 對柴油發(fā)電機型ats啟動信號線的不正確使用將不可避免地造成柴柴油發(fā)電機的誤啟動。因此， 我們應(yīng)該從設(shè)計上杜絕其發(fā)生。

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