新型不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車及應(yīng)用

金英杰，程曉冰，王劍，魯平，盧泉中，李卿

（1.國家電網(wǎng)寧夏銀川供電公司，寧夏銀川750000；2.寧夏大學(xué)電氣工程與自動化系，寧夏銀川750000）

新型不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車及應(yīng)用

金英杰1，程曉冰1，王劍1，魯平1，盧泉中1，李卿2

（1.國家電網(wǎng)寧夏銀川供電公司，寧夏銀川750000；2.寧夏大學(xué)電氣工程與自動化系，寧夏銀川750000）

首先提出了不停電檢修對應(yīng)急發(fā)電車的應(yīng)用需求，然后闡明了基于該需求開發(fā)的新型不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車的組成和功能特點，最后進(jìn)一步闡述了不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車的現(xiàn)場應(yīng)用操作。

不停電檢修；發(fā)電車；應(yīng)急供電；功能特點

1　不停電檢修對應(yīng)急發(fā)電車的應(yīng)用需求

1.1供電部門提高用戶滿意度的瓶頸

國家電網(wǎng)集采的應(yīng)急發(fā)電車，提高了我國供電部門保障重要用戶及重要活動備用供電的能力，但由于這些發(fā)電車大部分為單機型、少部分為并聯(lián)型，只能縮短市電事故斷電期間用戶的停電時間，而無法避免電力設(shè)備計劃性檢修給用戶造成的斷電。雪災(zāi)、臺風(fēng)及地震引發(fā)的市電斷電，供電局動用其發(fā)電車給他們應(yīng)急供電，無異于雪中送炭而極大提高了用戶滿意度。然而，如果圖1所示工廠得知他們正常的生產(chǎn)和生活用電中斷，是因為供電局需要計劃性檢修進(jìn)線柜1上游的供電設(shè)備，則不僅極大降低“雪中送炭”提高的滿意度，而且還會使供電局面臨非常激烈的投訴及損失索賠?？梢姽╇姴块T當(dāng)前提高用戶用電滿意度的瓶頸，不再是天災(zāi)人禍期間供電局縮短停電時間的長短，而是確保設(shè)備計劃檢修期間不斷電，以免影響用戶正常生產(chǎn)生活用電。

圖1　某工廠配電站一次接線

1.2應(yīng)急發(fā)電車在不停電檢修中的應(yīng)用需求

保證電力設(shè)備計劃性檢修期間不斷電的途徑很多，比如用戶自備具有兩次與市電并聯(lián)功能的柴油發(fā)電機組，或用戶配備足夠的UPS并配置至少兩路市電進(jìn)線，顯然。因供電部門的計劃性檢修，而要求用戶增加上述固定資產(chǎn)投資，其可行性極低。如果將供電局現(xiàn)有的應(yīng)急發(fā)電車做進(jìn)一步技術(shù)升級，使其具有檢修前后兩次與市電并聯(lián)的功能，則能有效解決降壓變、供電線路等設(shè)備計劃檢修而引發(fā)的斷電，從而有效解決供電局用戶滿意度的瓶頸問題。

2　不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車的組成和功能特點

2.1不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車的組成

銀川供電公司研究生產(chǎn)的新型不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車，由應(yīng)急發(fā)電車、旁路開關(guān)柜及連接電纜組成，應(yīng)急發(fā)電車由該公司原有的單機型供電車改裝而成，主要技術(shù)革新是首先用最新的并聯(lián)型機組控制器取代了原單機型控制器，然后在并聯(lián)型控制器的基礎(chǔ)上按應(yīng)用需求實施二次控制開發(fā)，并相應(yīng)將原發(fā)電車上斷路器控制升級為自動并聯(lián)控制；旁路開關(guān)柜是根據(jù)項目技術(shù)方案特訂的斷路器柜，主要由斷路器、監(jiān)控CT、同步檢測等監(jiān)控部件組成，與機組監(jiān)控系統(tǒng)有效集成，實現(xiàn)市電與應(yīng)急發(fā)電車之間的不停電電源切換監(jiān)控，從而達(dá)到計劃性檢修供電設(shè)備不停電的目的；連接電纜包括一次電力電纜和二次控制電纜，一次電力電纜完成電能轉(zhuǎn)移功能，二次控制電纜連接發(fā)電車、旁路開關(guān)柜、并聯(lián)開關(guān)柜分控制系統(tǒng)，集成實現(xiàn)不停電檢修供電設(shè)備的有效監(jiān)測和控制。

2.2不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車的功能特點

新型不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車，具有一次同步并聯(lián)、負(fù)載平滑轉(zhuǎn)移及二次同步并聯(lián)等功能。發(fā)電車與市電一次同步并聯(lián)。供電線路等電力設(shè)備計劃性檢修時，為了實現(xiàn)市電與發(fā)電車切換電源期間用戶不停電，須在市電斷電前先將應(yīng)急發(fā)電車與市電并聯(lián)，只有在柴油發(fā)電機組把負(fù)載接過來后，才能斷開市電系統(tǒng)待檢修設(shè)備的上游斷路器。完成上述不斷電將電力負(fù)載從市電轉(zhuǎn)移到發(fā)電車的功能，就是應(yīng)急發(fā)電車新增加的發(fā)電車與市電第一次同步并聯(lián)功能。

發(fā)電車與市電一次同步時，機組控制系統(tǒng)以市電頻率為基準(zhǔn)，通過自動調(diào)整發(fā)動機供油量而調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速，使機組的輸出頻率向市電看齊，同時以市電電壓為基準(zhǔn)，通過自動調(diào)整發(fā)電機勵磁電流而調(diào)整發(fā)電機組電機氣隙磁場，使機組的輸出電壓向市電靠攏，控制系統(tǒng)控制機組調(diào)頻、調(diào)壓的同時，起動其同步檢測功能連續(xù)檢測機組與市電的同步進(jìn)程，當(dāng)機組與市電頻率、電壓及相位角偏差都進(jìn)入事實同步范圍內(nèi)時，發(fā)電車控制系統(tǒng)控制機組并聯(lián)斷路器自動合閘，實現(xiàn)應(yīng)急發(fā)電車與市電系統(tǒng)的一次同步并聯(lián)。

負(fù)載從市電向發(fā)電車平滑轉(zhuǎn)移，與市電系統(tǒng)無限容量迥然不同，應(yīng)急發(fā)電車是一個與供電負(fù)載容量相當(dāng)?shù)挠邢奕萘侩娫?，所以機組與市電同步并上后，通過有效管理負(fù)載從而實現(xiàn)負(fù)載平滑地從市電轉(zhuǎn)移到發(fā)電車，對于應(yīng)急發(fā)電車能否有效應(yīng)用于不停電計劃性檢修至關(guān)重要；負(fù)載管理設(shè)計不合理，將導(dǎo)致發(fā)電車大容量突加負(fù)載，從而造成用戶電壓、頻率長的時間大幅度波動，甚至?xí)斐墒须娤驒C組反送電，觸發(fā)柴油發(fā)電機組逆功率保護(hù)停機，從而導(dǎo)致發(fā)電車與市電一次并聯(lián)失敗。該系統(tǒng)有效實現(xiàn)機組同步并上市電后10 s內(nèi)負(fù)載從市電向發(fā)電車的平滑轉(zhuǎn)移，并確保負(fù)載大于3 kW的任何應(yīng)用情況下，市電不會給機組反送電。

機組與市電二次同步并聯(lián)。機組帶負(fù)載運行期間，設(shè)備檢修完畢需要恢復(fù)市電送電時，為了實現(xiàn)發(fā)電車與市電切換電源期間用戶不停電，須在應(yīng)急發(fā)電車斷電前先將發(fā)電車與市電并聯(lián)，即發(fā)電車必須先與市電完成第二次同步并聯(lián)。新型不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車與市電的二次同步，與并聯(lián)型應(yīng)急發(fā)電車的并聯(lián)控制完全不同，需要在機組并聯(lián)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上做二次開發(fā)。在充分掌握機組并聯(lián)控制特點后，成功完成機組監(jiān)控系統(tǒng)的二次開發(fā)，從而有效地解決了不停電檢修供電設(shè)備的技術(shù)難關(guān)。

供電設(shè)備計劃性斷電檢修完成、且其上游斷路器合閘恢復(fù)市電供電后，操作人員到旁路開關(guān)柜上起動機組二次同步功能，機組連續(xù)檢測市網(wǎng)電壓信號，以市電頻率、電壓為基準(zhǔn)，通過自動調(diào)整發(fā)動機供油量和發(fā)電機勵磁電流，分別調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速及發(fā)電機組電機氣隙磁場，使機組的輸出頻率、電壓向市電同步。與此同時，控制系統(tǒng)啟動旁路開關(guān)柜上的同步檢測功能，連續(xù)檢測機組與市電的同步進(jìn)程，發(fā)電車集成監(jiān)控系統(tǒng)控制旁路開關(guān)柜斷路器自動合閘，從而實現(xiàn)應(yīng)急發(fā)電車與市電系統(tǒng)的第二次同步并聯(lián)。

負(fù)載從發(fā)電車向市電轉(zhuǎn)移。由于市電系統(tǒng)相對負(fù)載容量是無限容量電源，市電系統(tǒng)突加負(fù)載容量不影響負(fù)載供電質(zhì)量，所以發(fā)電車與市電成功完成二次并聯(lián)后，可直接斷開機組的并聯(lián)斷路器，從而快速地將負(fù)載從應(yīng)急發(fā)電車轉(zhuǎn)到市電系統(tǒng)，然后自動控制發(fā)電車柴油發(fā)電機組停機。

3　不停電檢修用應(yīng)急發(fā)電車的現(xiàn)場應(yīng)用操作

以不停電檢修某工廠市電降壓變?yōu)槔?，闡述發(fā)電車用于不停電檢修的現(xiàn)場應(yīng)用操作流程［1］：

1）市電降壓變需要計劃檢修時，將實際輸出容量大于負(fù)載總?cè)萘康陌l(fā)電車，開到降壓變附近，然后參考圖2，將旁路開關(guān)柜市電側(cè)電纜，帶電掛接到降壓變低壓開關(guān)的上端，將旁路開關(guān)柜負(fù)載側(cè)（即并聯(lián)斷路器負(fù)載側(cè)）電纜，掛接到降壓變低壓開關(guān)的下端。

圖2　帶電將旁路開關(guān)柜與市電開關(guān)并聯(lián)

圖3　旁路開關(guān)柜與市電智能開關(guān)并聯(lián)運行

2）旁路開關(guān)柜前，手動按合閘按鈕控制其斷路器合閘，如圖3所示，將市電低壓斷路器旁路。

3）機組控制器前置機組為“自動運行模式”，機組并聯(lián)開關(guān)柜前，將斷路器控制開關(guān)置“自動位”，“機組啟動摯”開關(guān)置“起動”位，起動機組自動與市電同步。

4）機組輸出與市電同期后，控制系統(tǒng)發(fā)合閘指令，控制并聯(lián)斷路器自動合閘（圖4）。

5）機組控制器按事先設(shè)置控制參數(shù)，控制機組逐步增加輸出負(fù)載（圖4），實現(xiàn)負(fù)載從市電平滑轉(zhuǎn)移到機組，第一次并網(wǎng)轉(zhuǎn)移負(fù)載完成。

圖4　機組與市電一次同步并聯(lián)并將負(fù)載平滑轉(zhuǎn)移到機組

6）手動控制降壓變低壓開關(guān)分閘，如圖5所示，然后掛上禁止合閘警示牌。

7）手動按旁路開關(guān)柜上分閘按鈕，控制其斷路器分閘，如圖6所示，應(yīng)急發(fā)電車接管負(fù)載供電任務(wù)。

8）旁路開關(guān)上掛上禁止合閘牌，市電設(shè)備檢修開始。

圖5　降壓變低壓開關(guān)分閘

圖6　市電停止供電負(fù)載由機組承擔(dān)

3.2檢修完畢后發(fā)電車操作

1）降壓變檢修完畢后，將市電送到低壓開關(guān)（即旁路開關(guān)柜）的市電側(cè)。

2）旁路開關(guān)柜前，將同步控制開關(guān)置“市電同步”位，控制機組自動與市電同步。

3）旁路柜同期檢測裝置持續(xù)檢測機組與市電的同步進(jìn)程，機組與市電事實同步時自動控制其斷路器合閘，如圖7所示，機組與市電并聯(lián)運行，第二次并網(wǎng)完成。

圖7　市電恢復(fù)旁路開關(guān)同步合閘

4）確認(rèn)旁路斷路器開關(guān)合閘后，將同步控制開關(guān)置“同步退出”位。

5）手動合上降壓變低壓開關(guān)，如圖8所示。

圖8　市電與機組第二次同步并聯(lián)

圖9　機組停止給負(fù)載供電

6）機組并聯(lián)開關(guān)柜前將“機組啟動摯”置“停機”位，手動按分閘按鈕控制并聯(lián)斷路器分閘，機組自動冷卻停機，參見如圖9。

7）旁路開關(guān)柜前，手動按分閘按鈕控制其斷路器分閘，參見圖10。

圖10　市電恢復(fù)給負(fù)載供電

8）帶電拆除旁路開關(guān)柜與降壓變低壓開關(guān)之間的連接電纜，檢修工作結(jié)束。

［1］王遜峰，顧金，錢忠，應(yīng)急電源車的應(yīng)用分析［J］，華東電力，2011（12）:2 135-2 137.

（編輯：王璐）

Application of Power-generation Cars in Emergency without Power Outage

Jin Yingjie1，Cheng Xiaobing1，Wang Jian1，Lu Ping1，Lu Quanzhong1，Li Qing2Yinchuan Power Supply Company of State Grid，Yinchuan Ningxia 750000；2.Ningxia University，Yinchuan Ningxia 750000）

This paper proposes don't blackout maintenance demands for the application of emergency generators，and then into expounded based on the demand for development of new type don't blackout overhaul with composition and function characteristics of generators，finally，further expounds the outage maintenance not operated by field application of emergency generators.

power outage repair；power-generation car；emergency power；characteristic

TM624

A

2095-0748（2016）10-0069-04

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.10.29

2016-04-03

金英杰（1970—），男，寧夏銀川人，本科，工程師。