贵州某煤矿配电系统无扰动快切装置改造过程、措施、方案

一、  项目背景
       贵州某煤矿主要经营煤炭的开采及销售。其10KV配电系统、 660V配电系统、380V配电系统以及主要通风机供电系统双电源供电。当前虽然做了双回路 设计，但没有实现双回路的自动切换功能，为保证整矿系统安全可靠，矿井供电具有连续 供电能力，减少因停电造成的瓦斯超限报警情况，提出采用无扰动快切改造方案。

二、  方案概述
  根据现场 10KV配电系统、660V配电系统、380V配电系统以及主要通风机供电系统双 电源供电系统运行的结构以及当前运行的工况，结合生产用电的实况制定合理可实施方案。
    1、安排技术员与客户充分沟通现场情况，对现场施工方式与业主方安排的专业人员 沟通，确立无扰动切换装置改造方案；
    2、对现场图纸和实际接线初步核查，对现场相关元件进行核验，确立采集信号和控 制信号的布设及实施细则；形成完善的无扰动快切控制方案，出具最终方案。
    3、对现场的改造方案出具图纸，确保无扰动快切装置改造升级后系统和原来系统的 兼容，严格按照确认后的图纸施工，施工过程中严格按照操作规程规范操作。
    4、技改完毕后，对改造后进行运行前的调试，调试合格后无扰动快切换装置正式投运，现场恢复送电。
    5、最后组织项目验收，确认无扰动快切装置能否达到预期的目标，归档相关资料， 会签试验验收表格，清理现场，完成项目的技改任务。

三、  高压无扰动快切系统构建
       以高压系统 10kV 为例(其余系统配置相同) 无扰动快速切换改造系统以下简称 “改造系统”，该改造系统由 10kV 无扰动快切装置以及相关辅材构成，10kV 切换系统 “无扰动快切装置”作为核心控制单元，完成进线以及母联之间的快速无扰动切换，现场的 10kV 的基本配电结构如下图：

现场配电布置图

       当前运行方式为I回路进线柜断路器处于合位，II回路进线柜在分位，联络柜断路 器处于分位，10kV I段母线独立带I段负荷负荷，10kVII 处于空置状态。无扰动快切装 置通过对I回路进线柜、II回路进线柜断路器、联络柜断路器综合采集，能够适应于当前 I 回路进线柜、II回路进线柜之间以及II回路进线柜、母联柜之间的快速无扰动投切控制， 能够实现快速切换、同期切换、残压切换、长延时切换以及手动电源并联合环切换等功能， 控制示意图如下：

                无扰动快切装置控制系统逻辑图

       该方案通过对现场的现有的10kV 配电房设备的相关参数采集，对现场线路的梳理， 无扰动快切装置对进线柜、联络柜的相关参数进行采集，能够准确快速进行保护跳闸，进线失压判断，同时依据运行工况，可靠发出动作指令，每一个执行动作严格闭环，直到预定动作周期完成， 系统生成记录信息，并可根据现场的要求增加就地或者远方的声光报警系统，也可以将 无扰动快切装置的相关信息通过通讯协议并入现场现有的后台系统，便于现场维保人员的维保工作。

四、高压电源无扰动快切装置简介
        RSH-812S无扰动快切装置是针对煤炭、石化、冶金、热电厂设计的专属无扰动快速切换控制。 本装置可以在系统供电电源发生故障时，根据系统运行状态，迅速切除故障电源，无扰动合 上备用电源，避免在电源快速切换时造成的电源中断或者设备冲击受损，  保证备用电源快 速无扰动替续投入工作。
        双电源无扰动切换是保证供电可靠性的重要措施，何谓供电可靠性？比较传统的错误认为 负荷失去一个电源能再获得一个新电源就是保证供电可靠性，正确的理解所谓供电可靠性应为 受电用户在重新获得电源后能保持失电前的生产工艺流程不受到破坏，能最大限度地继续进行 正常生产。传统的备自投无法做到，因为人们一直在沿用过去的备自投设计原则：即为了保证 备用电源不要投到故障点上，和工作电源不要向备用电源倒送电，必须在确认工作电源已断开  (根据无流判据) 及工作母线完全无电压 (根据无压判据) 后才能投入备用电源。所以备自投 的设计必须解决保证负载失去电源后快速、安全再受电的问 题。为保证生产过程的连续性，备 用电源应在安全电压之前无扰动投入。这样很多矿下风机、电动机不会再有因备用电源投入过 慢而出现所谓 “停电”的问题，进而引发瓦斯超 标，引发更大的生产安全事故。我公司经过多年研发出来的无扰动快切装置，该系列无扰动切换装置融合了自动同捕技术、 快速切换技术、涌流抑制技术及负荷在线监控技术，确保实现电气系统无扰动切换，从根本上提 高工业企业供电的可靠性。

高压无扰动快切装置主要技术参数：

1.1  直流电源
    1） 额定电压：220V
    2）允许偏差：-20%—+10%
    3）波形系数：不大于5%

1.2 额定交流输入
    1）交流电压：  100V或57.7V
    2）交流电流：5A
    3）频率：50Hz

1.3 输出接点容量：
    1）跳合闸出口接点容量  ＞DC110V，5A；每套四副常开接点。
    2）其它输出接点信号容量＞DC110V，5A。

1.4 快速切换时间：
    1）事故切换时间：事故同时切换：＜ 10 ms＋用户设定延时＋备用开关合闸时间(外部保护接点闭合至备用开关合上)
    2）事故串联切换：＜ 10 ms＋工作开关跳闸时间＋备用开关合闸时间(外部保护接点闭合至备用开关合上)

1.5 测量精度
    1）电压幅值：  1%
    2）电流：1%
    3）频率：0.02Hz
    4）相角：不大于0.05度整定允许误差：2%

1.6 功率消耗
    1）交流电压回路 (额定U=100V) ：每相不大于0.5VA
    2）交流电流回路 (额定I=1A) ：每相不大于0.5VA
    3）直流电源回路 (额定U=110V) ：正常工作不大于30W，保护动作时不大于50W 1.7过载能力
    4）交流电压回路：在1.5倍额定电压下能连续工作。
    5）直流电源回路：85%—115%额定电压能连续工作。
    6）交流电流回路：2倍额定电流，连续工作；10倍额定电流，允许10S；40倍额定电流，允许1S。
    7）开关量输入和输出部分采用光电隔离技术，以免外部干扰引起装置工作正常。 1.8主要功能
    8）装置切换功能完备，按起动方式，保护起动、失压起动、误跳起动、无流起动、逆功率 起动等多种起动方式；按切换动作顺序，兼有并联、串联和同时切换功能；按切换速度，兼有 快速切换、同期捕捉、残压切换和长延时切换功能。

1.7 切换功能
    1）  无扰动快切装置具有正常切换、事故切换和不正常情况切换功能，其中正常切换为双向， 既可从工作电源切向备用电源，也可从备用电源切向工作电源。事故切换和不正常情况切换为 单向，只能从工作电源切向备用电源。各种切换均有相位差和电压差的同步检查功能。
    2）  正常监测、显示、 自检功能
    3）  无扰动快切装置具有以下测量显示功能:
    4）  液晶显示系统主接线图，并在旁边实时显示出这些元件的电压、频率、相位差等。
    5）  液晶显示，WINDOWS风格中文菜单，功能投退状态、切换方式选择、整定定值、故障或 闭锁内容及原因、切换过程追忆录波数据、及实时时钟等所有内容。
    6）  正常切换功能
    7）  正常切换由手动起动，在控制台或装置面板上均可进行。正常切换是双向的，可以由工 作电源切向备用电源，也可以由备用电源切向工作电源。
    8）  正常并联切换
    9）  并联自动：手动起动，若并联切换条件满足，装置将先合备用 (工作)开关，经一定延 时后再自动跳开工作 (备用) 开关，如在这段延时内，刚合上的备用 (工作) 开关被跳开，则装置不再自动跳工作 (备用) 。若起动后并联切换条件不满足，装置将闭锁发 信，并等待复归。
  10） 并联半自动：手动起动，若并联切换条件满足，合上备用 (工作) 开关，而跳开工作 (备用) 开关的操作由人工完成，若在规定的时间内，操作人员仍未跳开工作 (备用) ，装置将发出告警信号。若起动后并联切换条件不满足，装置将闭锁发信，并等待复归。

1.8 并联切换只有在快切条件满足时才能实现。
    1）  正常同时切换
    2）  手动起动，先发跳工作 (备用) 开关命令，在切换条件满足时，发合备用 (工作)开关命令。若要保证先分后合，可在合闸命令前加用户设定延时。
    3）  正常同时切换可有三种实现方式，快速、同期捕捉、残压，快切不成功时自动转入同期捕捉和残压。
    4）  事故切换
    5）  事故切换由保护起动 (接点输入) ，单向，只能由工作电源切向备用电源。事故切换有两种方式：
    6）  事故串联切换
    7）  保护起动，先跳工作电源开关，在确认工作开关已跳开且切换条件满足时，合上备用电源。
    8）  串联切换有三种实现方式：快速、同期捕捉、残压。
    9）  事故同时切换
  10）  保护起动，先发跳工作电源开关命令，在切换条件满足时立即 (或经用户延时) 发合备用电源开关命令。
  11）  事故同时切换也有三种实现方式：快速、同期捕捉、残压。
  12）  不正常情况切换由装置检测到不正常情况后自行起动，单向，只能由工作电源切向备用电源。不正常情况指以下两种情况：
  13）  厂用母线失电 (低电压起动)厂用母线三相电压均低于整定值，时间超过整定延时，则根据选择方式进行串联或同时切换。实现方式：快速、同期捕捉、残压。
  14）  工作电源开关误跳，因各种原因 (包括人为误操作) 造成工作电源开关误跳开，即在切换条件满足时合上备用电源。

1.9  实现方式：快速、同期捕捉、残压。
    1） 无扰动快切装置采用的同期捕捉切换方式有恒定越前时间和恒定越前相位两种方式。
    2） 快切发出的分、合闸脉冲为短脉冲，且装置只动作一次，在下次动作前必须经人工 复归。
    3） 闭锁报警、故障处理功能：
    4） 保护闭锁
         某些保护动作时 (如分支过流、厂用母差等) ，为防止备用电源误投入故障母线，可由这些保护将本装置闭锁。切换装置提供接受有关闭锁信号 (一般是无源接点) 的接口。 ※快速切换闭锁，如有必要，可由外部引入快速切换闭锁信号，装置起动后将直接进入同期捕捉切换或残压 切换。装置提供此闭锁接口
    5） 出口闭锁
         可以通过面板或控制台开关选择闭锁装置的跳合闸出口，装置不起动切换，只发信号。
    6） 目标电源失电
         若工作电源投入时备用电源失电或备用电源投入时工作电源失电，都将无法进行切换操作，装置将给出报警信号并进入等待复归状态。
    7） PT断线
          厂用母线PT断线时，装置将闭锁报警并等待复归。
    8） 装置内部 (CPU) 故障
          装置投入后即始终对某些重要部件如CPU、RAM、EPROM、EEPROM、AD等进行自检，一旦 有故障即报警闭锁并等待复归。
    9） 装置失电
          装置电源失电都将引起工作异常，需设电压监视回路并独立于CPU工作，一旦失电立即报警。
  10） 等待复归
          这是一个总的信号，在下列情况下，装置将进入等待复归状态，在此状态下，除显示频率（频差) 、相角 (相差) 、电压等外，应不响应任何外部操作及起动信号，只能手动复归解除， 如闭锁或故障仍存在，则复归不掉。
          进行了一次切换操作后；发出闭锁 (快切、出口闭锁除外) 信号后；出口闭锁由人工投退。发生故障情况后 (电压消失除外) 。
  11） 装置异常： 装置投入后即始终对某些重要部件如CPU、RAM、EPROM、EEPROM、AD等进行自检，一旦有故障将闭锁报警。
  12） 在线试验功能，可在装置运行时根据操作指令对各部件及接口部件进行自检，发现任何 故障能通过接点输出报警信号。在线试验时装置不会误动，且在试验过程中如有外部故障启动 切换的信号输入，装置能自动停止自检，正确执行切换功能。
  13） 事故追忆、录波功能、打印、GPS对时功能：装置具有一定的事故追忆和故障录波功能，能自动追忆切换前0.5秒和后1.0秒的各输入开关量状态和模拟量的数值并能保存其波形和自动 或控制打印。并提供GPS时钟软硬对时接口。

1.10  装置的液晶屏以中文方式显示数据。事件追忆有以下内容：
    1） 本次切换中所有整定值
    2） 所有功能开关状态 (如：低压起动投/退，快速切换投/退等)
    3） 起动原因 (保护、手动、开关误跳等)
    4） 选择的切换方式 (串联、同时、并联)
    5） 装置发出了哪些跳合闸命令
    6） 最终实现的切换 (快速、同期捕捉、残压)
    7） 闭锁和故障情况
    8） 装置起动时刻的时间 (0ms) 、频差、相差、厂母电压
    9） 发跳闸命令时刻的时间、频差、相差、厂母电压
  10） 跳闸完成时刻的时间、频差、相差、厂母电压
  11） 发合闸命令时刻的时间、频差、相差、厂母电压
  12） 合闸完成时刻的时间、频差、相差、厂母电压
  13） 无扰动快切装置能接受DCS的控制(正常切换、起动、退出等)，并有相应的反馈信号； 装置的状态信号和事故信号可输出至DCS。
  14） 无扰动快切装置备有打印接口，能打印整定参数、切换前后事件追忆内容、切换录波 数据等。
  15） 通信功能：支持以太网、RS485通信接口等多种方式；可以支持Modbus通信规约。

五.  低压无扰动快切装置主要技术参数：

六. 低压无扰动快切装置切换逻辑：

 1) 母联切换
     适用条件：进线1和进线2独立给I#母线和II#母线供电，母联处于断开 (备用) 状态，当进线1     (进线2) 由于断电、保护或其他原因断开后，跳开进线1  (进线2) 的开关1DL  (2DL) 后再合上 母联开关3DL ，保证整个系统的供电。

                                                                       充电条件和放电条件

动作过程：
     母联切换方式1：1#进线失电母联切换
    充电完成且充电指示灯亮后，当PT1无压、I1无流 (可在“整定定值”中“有流闭锁”选定不投 入关闭进线电流判据，关闭后进线电流将不作为动作判据) ，PT2有压，则延时跳1DL，   检测到1DL在跳位后延时合3DL，当检测到3DL在合闸位置后判定切换成功。
     母联切换方式2：2#进线失电母联切换
     充电完成且充电指示灯亮后，当PT2无压、I2无流 (可在“整定定值”中“有流闭锁”选定不投 入关闭进线电流判据，关闭后进线电流将不作为动作判据) ，PT1有压，则延时跳2DL， 检测到2DL在跳位后延时合3DL，当检测到3DL在合闸位置后判定切换成功。

                                     母联切换逻辑

2) 进线切换
适用条件：进线1  (或进线2) 给两段母线供电，母联处于合闸状态，当进线1  (或进线2) 由 于断开后，跳开进线1  (或进线2) 的开关1DL  (或2DL) 后再合上进线2  (或进线1) 的开关，保 证整个系统的供电。

                                       充电条件和放电条件

动作过程：
 2#进线切换：1#进线工作、2#进线备用
    充电完成且充电指示灯亮后，当PT1和PT2均无压、I1无流、UL2有压 (注3) 、UL1无压 (注2) 则延时跳1DL，检测到1DL在跳位后延时合2DL，当检测到2DL在合闸位置后判定 切换成功。
 1#进线切换：2#进线工作、1#进线备用
    充电完成且充电指示灯亮后，当PT1和PT2均无压、I2无流 (注1) 、UL1有压 (注2) 、 UL2无压 (注3) 则延时跳2DL ，检测到2DL在跳位后延时合1DL，当检测到1DL在合闸位 置后判定切换成功。
 注1：可在“整定定值”中“有流闭锁”选定不投入，关闭后切换不判断工作进线电流，即当工作进
线有电流时也将工作进线跳闸。
 注2：可在“整定定值”中“无压闭锁”选定不投入，关闭后切换不判断备用进线电压，即当备用线
无电压时也将备用线合闸。
 注3：可在“整定定值”中“有压闭锁”选定不投入，关闭后切换不判断工作进线电压，即当工作进
线有电压时也将工作进线跳闸。当将此功能打开，即将“有压闭锁”选定投入时，可在手跳 进线开关时闭锁切换。

3）主备供电切换

     指切换正常情况下由主电源供电 (UL1有电) ，带PT1 、PT2负载；当主电源失电时，由备用 电源继续给II段母线负载供电；当切换到完成后，给PT2加电则充电灯亮，表示随时准备切回主电源；此时如果主电源供电恢复 (UL1有电) ，则自动切换回主电源供电模式，即主电源带I、II  段母线负载。

4) 1#进线自恢复：2#进线工作、1#进线有压自恢复

    充电完成且充电指示灯亮后，当1#进线UX1有压、则延时跳2DL，检测到2DL在跳位后延 时合1DL ，当检测到1DL在合闸位置后判定自恢复切换成功。

5) 2#进线自恢复：1#进线工作、2#进线有压自恢复

  充电完成且充电指示灯亮后，当2#进线UX2有压、则延时跳1DL，检测到1DL在跳位后延 时合2DL ，当检测到2DL在合闸位置后判定自恢复切换成功。

6) 母联自恢复：
充电条件和放电条件：
  母联自恢复方式1：1#进线有压检测1DL跳位母联自恢复

动作过程：
   充电完成且充电指示灯亮后，当进线1有压、I1无流，检测到1DL在跳位后延时跳3DL ，当  检测到3DL在跳闸位置后延时合1DL，当检测到1DL在合闸位置后判定母联自恢复切换成功。

母联自恢复方式2：2#进线有压检测2DL跳位母联自恢复

动作过程：
   充电完成且充电指示灯亮后，当进线2无压、I2无流，检测到2DL在跳位后延时跳3DL，当 检测到3DL在跳闸位置后延时合2DL，当检测到2DL在合闸位置后判定母联自恢复切换成功。

                                      母联自恢复逻辑

七、施工概述
   10kV 无扰快速切换系统 施工准备：
    1、施工准备工作：项目经理与项目现场负责人共同勘察施工现场，包括：设备工 况统计、施工范围、施工作业空间、施工电源。
    2、进入施工现场人员的施工培训、工作票、手续办理。
    3、施工工具以及安全防护检查
施工过程：
   1、根据施工图纸进行二次电缆敷设。
   2、检查各类接线无误后，进行传动试验；
   3、各类投运试验，验证快切效果。

八、材料清单(物料单台配置)

九、现场验收
现场验收的时间和条件由客户根据现场安装和调试的进度确定。卖方厂家需要全 程配合客户完成现场安装和调试的各项工作，并负责培训客户技术人员，使其掌握系统维护的各项技能。现场验收试验结束后，甲方给厂家出具验收合格函。

十、技术培训及服务
   1. 技术培训为了便于设备的安装、调试和投运，买方可派出高级技术人员参与安装 调试，启动投运等技术服务。
   2. 卖方技术人员除了解答和解决由买方在合同范围内所提的问题外，还将详细地解 释图纸、运行方式、设备设置以及使用注意事项。
   3. 质保期后，卖方仍将向买方提供优质技术服务，并以合理的价格向买方提供所需 的备件，并在接到买方正式通知后 48 小时内派人到现场进行备件更新服务。合同提供的所有设备的备品备件，5 年内如再需要购买，卖方保证能够提供。

十一、质保期
质保期为设备发货之日起12个月。

十二、注意事项
   下文内容需要客户在实施此次技改过程中需要注意的内容：
   1、高压系统与低压系统的电源情况相似，因此不再赘述；
   2、若低压系统中没有断路器，则需要更换原有的开关设备来满足此次技改的相关情况；
   3、现场增加无扰动，需要采集母联柜、1段/2段进线柜的基本功能信号：进线柜电压、 开关位置；母线两段电压、开关位置；
   4、保护压板根据需要配置，常规均需要独立配置压板；
   5、低压1段断电后，母联合闸，等1段电源恢复后，母联会不会自动断开，还是需要人 手工去操作 (对应母联自复功能投入后，可实现母联自恢复功能) ；
   6、订货须知：装置的应用电压等级 (高压/低压) 、工作电源、开入电源、PT采样电压、 CT采样电流、操作回路电源以及采购数量。如果有其他非常规的要求，订货前需提前联系厂家技术员沟通清楚，订货需要体现上述内容。