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快切装置替换低压备自投安装调试方法

摘要

文章简要说明了目前低压备自投装置存在的缺点及400V电源快速切换装置（以下简称“快切装置”）与备自投对比下的优点，根据北海炼化低压单母分段方式运行的情况，以金智MFC5101A工业企业快切装置为例，详细论述400V电源快切装置替换低压备自投装置的安装调试方法。

关键词：

快切；备自投；接线；调试；方法

1、前言

石化、冶金等大中型工业企业，由于外部电网或内部供电网络故障或异常的原因，造成非正常停电、电压大幅波动或短时断电（俗称“晃电”）的情况屡见不鲜。

由于冶金、石化企业工艺流程的特殊性，供电的中断或异常往往会造成设备停运或空转、工艺流程中断或废品产生，有时甚至造成生产设备的报废等严重后果。

目前在石化、冶金等要求连续供电的企业，低压备自投使用效果并不理想。

原因是备自投完成动作的过程持续时间长短1—2秒，甚至更长，一些重要装置的机泵跳停后，1秒左右就达到连锁条件，造成装置停车。

主要原因一是备自投装置启动太迟，二是备自投装置启动后将备用电源投入的时间太长。

工业企业电源快切装置的优点是

安全性，在切换过程中，装置实时跟踪开关两侧电源的电压、频率和相位，并提供了多种可靠的起动方式和切换方式，能够保证快速安全的投入备用电源，同时不会对电动机造成大的冲击。

灵活性，仅需更改部分定值即可满足多种现场工程实施需求。

快速性、准确性，高精度AD采样芯片，保证了数据的实时性以及切换的快速性。

可靠性，在硬件和软件上均设计了专门的抗干扰措施，其抗干扰性能有充分的保证。

下面以金智MFC5101A快切装置为例，详细讲解快切装置替换低压备自投装置的过程。

2、快切装置参数及低压电力系统主接线方式

2.1、MFC5101A快切装置主要技术指标

MFC5101A有手动起动、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；有并联、串联和同时切换方式；有快速切换、同期捕捉切换、残压切换、长延时切换等实现方式；切换闭锁功能，其主要技术指标如下表。

表一MFC5101A主要技术指标

额定数据

精度

直流电压：

200V允许偏差+15%，-20%

交流电压：

380V（线电压），220V

交流电流：

频率：

50HZ

电压：

05级

频率：

0.02Hz

相角：

0.2度

定值误差

精确工作范围

电压定值误差：

±2.5%

电流定值误差：

±2.5%或±0.01A

频率定值误差：

±0.02Hz

时间定值误差：

±1%定值

角差定值误差：

±0.2°

电流：

0.05In~20In

电压：

1%Un~120%Un

频率：

30Hz~65Hz

输入输出接点容量

跳合闸出口：

允许长期通过电流5A，切断电流0.3A（DC220V,V/R1ms）

信号出口：

允许长期通过电流5A，切断电流0.3A（DC220V,V/R1ms）

开关量输入：

DC220V。

2.2、低压电力系统主接线方式

图1单母分段方式接线示意图（正常运行）

主要有两种接线方式：

一种为单母分段方式；另一种为单母方式。

根据北海炼化的接线方式为单母分段方式为例，系统正常运行时，I段母线由1#进线供电，II段母线由2#进线供电,.即1#、2#进线开关（以下简称1DL、2DL）闭合，母联开关（以下简称3DL）断开。

当任意一路进线电源失去时，MFC5101A装置均能投入另一侧进线电源。

3、MFC5101A安装调试步骤及方法

3.1、MFC5101A快切装置屏安装就位

MFC5101A快切装置屏安装位置选择在低压进线柜及母联柜就近位置。

在切换动作查看快切装置人机界面时，方便同时观察低压进线开关及母联开关的动作情况，另一方面节省线缆连接的长度。

快切屏就位后，屏内接地排、屏体金属外壳保证与变电所接地网可靠连接。

图2MFC5101A快切装置屏安装正视图

3.2、MFC5101A快切装置静态调试

快切屏就位后进行静态调试验证装置及屏内接线的正确性。

3.2.1调试需用主要设备。

、三相调压器1台调压范围0~430V；

、万用表1台。

3.2.2按图接线、核线。

（1）按照MFC5101A模拟量输入接线图接入1、2#母线电压；1#、2#进线电压；1#、2#进线CT电流。

采样电压（1#进线和I段母线电压由同一段母线的备用抽屉引出；2#进线和II段母线电压由同一段母线的备用抽屉引出。

）

在1D-7和1D-8端子加入电压UAB，模拟1#进线线电压。

在1D-1、1D-3、1D-5端子分别加UA、UB、UC三相电压模拟I段母线电压。

在1D-16和1D-17端子加入电压UAB，模拟2#进线线电压。

在1D-10、1D-12、1D-14端子分别加UA、UB、UC三相电压模拟II段母线电压。

采样电流

用继保测试仪1路电流输出口Ia、Ib、Ic、In接在2D-1、2D-2、2D-3、2D-4端子分别加Ia、Ib、Ic三相电流，模拟1#进线CT电流。

用继保测试仪2路电流输出口Ix、Iy、Iz、In接在2D-7、2D-8、2D-9、2D-10端子分别加Ix、Iy、Iz、In三相电流，模拟2#进线CT电流。

图3MFC5101A快切装置电压输入接线图

图4MFC5101A快切装置电流输入接线图

（2）按照MFC5101A开关量输入接线图5接入1DL、2DL、3DL辅助触点。

在快切屏3D-1和3D-41（1DL状态开入量）、3D-1和3D-42（2DL状态开入量）、3D-1和3D－43（3DL状态开入量）分别接入继电保护测试仪的开关量输出接点，模拟正常运行时的单母分段的开关状态。

快切装置切换初始满足条件是：

1DL、2DL处于合闸位置，3DL处于分闸位置，即1DL、2DL状态辅助接点为开点，3DL状态为闭点。

1BK转换开关有“切换1”、“自动”、“切换2”三档位。

打到“切换1”就是手动投入1#进线开关切换母联开关（1DL→3DL）。

打到“切换2”就是手动投入2#进线开关切换母联开关（2DL→3DL）。

打到“自动”就是自动切换投入（1DL→3DL或2DL→3DL）。

2BK转换开关“投入”、“退出”两个档位。

打到“投入”就是投入快切装置，打到“退出”就是快切装置退出。

1A为快切复位按钮，快切动作后按下快切复位。

图5MFC5101A快切装置开关量输入接线图1

图6MFC5101A快切装置开关量输入接线图2

（3）MFC5101A开出量接线图。

2LP、4LP、5LP压板连接上，使用万用表测量4D-2和4D-6、4D-9和4D-13、4D-15和4D-18，即可测得跳1DL、2DL开出量,合3DL开出量是否有输出。

图7MFC5101A快切装置开出量接线图

3.2.3定值设定

表二MFC-5101A定值表

序号

名称

范围

缺省值

设定值

备注

并联切换压差

0.00~20.00%

15.00

并联切换频差

0.02~0.50Hz

0.10

并联切换相差

0.5~20.0Deg

15.00

并联跳闸延时

0.06~5.00s

0.50

同时切换合延时

1.00~500.00ms

50.00

快速切换频差

0.10~3.00Hz

1.50

快速切换相差

0.50~60.00Deg

30.00

开关1合闸时间

5.00~150.00ms

50.00

开关2合闸时间

5.00~150.00ms

50.00

开关3合闸时间

5.00~150.00ms

50.00

残压切换定值

20.00~60.00%

25.00

长延时定值

0.50~10.00s

9.00

失压起动定值

20.00~90.00%

40.00

失压起动延时

0.10~5.00s

1.00

无流起动频率

45.00~49.9Hz

49.50

无流定值

0.02~5.00A

0.06In

0.05

In=1或5A

无流起动延时

0.02~5.00s

0.05

0.2

逆功率起动延时

0.02~5.00s

0.10

逆功率电压门槛

80.00~100.00%

90.00

有压定值

70.00~100.00%

75.00

初始相角差1

0.00~360.00Deg

0.00

初始相角差2

0.00~360.00Deg

0.00

过流切换闭锁值

0.10~20.00In

6.00

2.5

过流一段定值

0.10~20.00In

15.00

3.2

过流一段时间

0.00~10.00s

0.10

0.6

低电压锁定值

10.00~90.00%

70.00

过流二段定值

0.10~20.00In

6.00

2.5

过流二段时间

0.10~100.00s

1.00

6.0

后加速定值

0.20~20.00In

15.00

后加速时间

0.00~4.00s

0.10

手动切换并联

0/1

0：

串联；1：

并联

故障切换串联

0/1

0：

同时；1：

串联

1→2切换起动

0/1

0：

退出；1：

投入

2→1切换起动

0/1

0：

退出；1：

投入

1→3切换起动

0/1

0：

退出；1：

投入

2→3切换起动

0/1

0：

退出；1：

投入

3→1切换起动

0/1

0：

退出；1：

投入

3→2切换起动

0/1

0：

退出；1：

投入

快速切换

0/1

0：

退出；1：

投入

同捕切换

0/1

0：

退出；1：

投入

残压切换

0/1

0：

退出；1：

投入

长延时切换

0/1

0：

退出；1：

投入

失压起动

0/1

0：

退出；1：

投入

无流起动

0/1

0：

退出；1：

投入

逆功率起动

0/1

0：

退出；1：

投入

手跳不闭锁

0/1

0：

闭锁；1：

不闭锁

检后备电压

0/1

0：

退出；1：

投入

过流切换闭锁

0/1

0：

退出；1：

投入

过流一段保护

0/1

0：

退出；1：

投入

过流二段保护

0/1

0：

退出；1：

投入

后加速保护

0/1

0：

退出；1：

投入

过流保护低压闭锁

0/1

0：

退出；1：

投入

3.2.4静态调试方法

（1）将转换开关1BK打至“自动”位置，2BK打至“投入”位置，投入快切屏1DL跳闸出口、2DL跳闸出口、3DL合闸出口压板。

人为加快切充电条件：

3D-1和3D-41断开，即1DL合闸；3D-1和3D-42断开，即2DL合闸；3D-1和3D-43闭合，即3DL分闸。

1#进线及I段母线电压开关送上，2#进线及II段母线电压开关送上。

（2）失压启动：

1#、2#进线CT二次不加电流，同时切断1#进线及I段母线电压开关，模拟I段母线失压。

快切装置应发“跳1#进线开关1DL”、“合母联开关3DL”命令，接在4D-2和4D-6、4D-15和4D-18端子的万用表接收到“1#进线开关跳位”、“母联跳位”触点干接点闭合信号，快切装置报：

失压启动，快切动作正确。

用同样方法进行2#进线失压启动试验。

（3）保护启动：

人为在快切柜端子排上短接3D-1和3D-16，模拟“保护启动1”，快切装置应发“跳1#进线开关1DL”、“合母联开关3DL”命令，接在4D-2和4D-6、4D-15和4D-18端子的万用表接收到“1#进线开关跳位”、“母联跳位”触点干接点闭合信号，快切装置报：

保护启动，快切动作正确。

用同样的方法进行“保护启动2”试验。

（4）保护闭锁:

人为在快切柜端子排上短接3D-1和3D-20，模拟“保护闭锁”，快切装置应报：

装置报警、快切闭锁。

将手动转换开关2BK打至“退出”位置，快切装置应报：

装置报警、快切闭锁。

3.3、MFC5101A快切装置动态调试

快切装置与低压1#、2#进线柜、母联柜，1#、2#进线10KV变压器柜连接后进行动态调试。

3.3.1调试需用主要设备：

ONLLY-A461继电保护测试仪1台。

3.3.2接线。

（1）按下图8、9、10、11虚线框接好低压母联柜至快切装置的I、II段母线电压采样，母线电流采样，快切合3DL,3DL开关状态。

需要注意的是：

快切装置3DL电流开入量与备自投ABB保护装置REF615共用一组CT。

接电流回路时，要确保CT一次无流，且CT二次回路只能一点接地。

图8快切装置的I、II段母线电压开入量接线图

图9快切装置的3DL母线电流开入量接线图

图10快切装置合3DL开出量接线图

图11快切装置的3DL状态开入量接线图

（2）按下图12、13、14、15、16、17接好低压1#进线柜至快切装置的1#进线电压、电流采样，快切跳1DL，1DL开关状态，1#进线保护闭锁快切点，1#进线10KV变压器柜主保护启动快切接点。

需要注意的是，快切装置1DL电流开入量与1DL进线ABB保护装置REF615共用一组CT。

接电流回路时，要确保CT一次无流，且CT二次回路只能一点接地。

图12快切装置的1DL电压开入量接线图

图13快切装置的1DL电流开入量接线图

图14快切装置跳1DL出口接线图

图15快切装置的1DL开关状态开入量接线图

图16低压1#进线故障闭锁切换接线图

图171#进线10KV变压器柜保护启动快切装置接线图

（3）低压2#进线柜、2#进线10KV变压器柜至快切装置的接线和低压1#进线柜、1#进线10KV变压器柜至快切装置接线原理一样。

不同的是在快切装置侧的接入点。

3.3.3进线保护装置逻辑修改

（1）1、2#进线10KV变压器柜ABBREF615保护装置增加保护动作启动快切装置出口。

变压器电流速断保护和重瓦斯保护其中一项动作同时启动快切装置，逻辑修改如下图18。

图18保护启动快切装置逻辑图

逻辑修改后，使用继电保护测试仪对1、2#进线10KV变压器柜的保护装置进行继电保护试验：

速断保护、定时限过流保护、反时限过流保护、接地保护、重瓦斯保护测试保护动作正常。

速断保护或重瓦斯保护动作时，新增加的保护启动快切点出口X100-13/14继电器必须动作，有干接点输出。

快切装置报：

保护启动，快切动作正确。

图19继电保护测试仪与FEF-615保护装置接线图

（2）低压1、2#进线柜ABBREF615保护装置增加过流速断保护闭锁快切装置出口。

逻辑修改如下图20。

图20闭锁快切装置逻辑图

逻辑修改后，使用继电保护测试仪对低压1、2#进线柜ABBREF615保护装置进行继电保护试验：

速断保护、定时限过流保护、接地保护保护动作正常。

速断保护时，新增加的保护闭锁快切点出口X100-13/14继电器必须动作，有干接点输出。

快切装置应报：

装置报警、快切闭锁。

3.3.4MFC-5101A在线模拟调试

1DL、2DL处在合闸位置，3DL处在分闸位置，母联备自投退出，将转换开关1BK打至“自动”位置，2BK打至“投入”位置，快切2LP压板（跳1DL）、4LP压板（跳2DL）、5LP压板（合3DL）压上，快切装置处充电状态。

I、II段低压母线各带几台电机负载运行。

保护启动

人为在1#进线10KV变压器柜ABBREF615保护装置端子排上短接X100-13和X100-14，模拟“保护启动1”。

快切装置应报切换成功，I段母线上带的电机负载没有跳停，正常运行。

低压开关动作顺序：

1DL跳闸→3DL合闸。

用同样的方法进行“保护启动2”试验。

失压启动

人为对1#进线10KV变压器柜拉闸，模拟“失压启动”，快切装置应报切换成功，I段母线上带的电机负载没有跳停，正常运行。

低压开关动作顺序：

1DL跳闸→3DL合闸。

用同样的方法对II段母线进行“失压启动”试验。

保护闭锁

人为在低压1#进线柜ABBREF615保护装置端子排上短接X100-13和X100-14，模拟“保护闭锁”，快切装置应报：

装置报警、快切闭锁。

用同样的方法在低压2#进线柜ABBREF615保护装置端子排上短接X100-13和X100-14进行“保护闭锁”试验。

调试结果实例如下图：

3、结束语

根据上述详细安装调试过程知道，快切装置与低压柜进线柜、母联柜、10KV柜线缆连接及动态调试时，高、低压柜开关需要频繁的倒闸。

为保证生产连续性、安全性，一般快切装置替换备自投的接线和动态调试工作在装置大修时展开。

熟练掌握快切装置替换备自投的安装调试方法，可以安全、有效地进行更换工作，使厂用电快切装置更可靠、更广泛应用在供用电系统中。

参考文献

[1]、MFC5101A型工业企业电源快速切换装置说明书

[2]、周红、宋长庆微机厂用电快速切换装置原理分析及应用控制要点[J]科技风2010年24期

[3]、马小娜、李广志、王澜石化供电系统中快切装置技术特点及应用[J]自动化应用2010年05期

[4]、石峰380V厂用电快切装置的应用[J]广东电力2011年07期

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