1、双电源自动切换开关设备在环网柜中的应用方案摘 要双电源自动切换开关设备是一种安全性高、可实现两路电源自动切换的开关装置，对提高供电可靠性具有重要作用。本文首先介绍了双电源自动切换开关设备的基本结构、工作原理、功能特点、技术指标，然后研究了分体式传统方案的基本思路和存在问题，最后提出了采用电阻分压式传感器信号采集方式实现的一体式优化方案。 关键词双电源；自动切换；分体式；电阻分压式传感器；一体式 中图分类号：TM762.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0129-01 1 引言 电力对现代社会至关重要，然而电力供应中断时有发生，其引起的大规模停电事故造成的经济损失
2、难以估量，并严重扰乱了正常的生产、生活秩序。为提高供电可靠性，引入双电源并通过自动转换开关装置实现双电源自动切换在低压电网中得到了广泛应用；而在电力系统高压电网中，类似功能的“备自投”装置也在不断完善。下面本文将对双电源自动切换开关设备（以下简称 BZT 装置）在环网柜中的应用方案进行研究。 2 BZT 装置 2.1 基本结构 BZT 装置主要由以下几部分组成：双电源自动切换控制装置、机械联锁机构、电动传动机构、负荷开关本体等。其采用了可靠的机械和电气连锁，保证两路高压电源的完全隔离，可靠性、安全性高。其一次接线示意图如下： 2.2 工作原理 BZT 装置能够实时监测两路电源的相位、三相电压有
3、效值，并在发现欠压、过压、缺相等现象时切换到正常电源。其核心部件是双电源自动切换控制装置。该装置可同时检测两路电源的电压/电流，对高于额定值（可设定）的诊断为过电压/电流，对低于额定值（可设定）的诊断为欠电压/电流。微机控制电路根据检测结果做出诊断结论，通过延时（可设定）电路驱动发出相应指令，促使电动传动机构分闸或合闸。上述检测结果可通过 LED 显示屏或者报警装置显示出来，使现场人员能够及时了解断电情况，也可同时通过 RS485 串口与计算机相连，供用户查找原因，以便用户尽快修复线路，恢复正常供电。 2.3 功能特点 BZT 装置可以实现双电源互投控制、优先级备自投控制，具有故障闭锁、两侧开
4、关位置闭锁、一侧开关失压分闸一侧开关自动合闸功能。其优先级备自投控制也即备自投功能特点如下： 无优先备自投：双侧进线电源互为备用，对等供电，一侧电源失电后另一侧电源主动投入，互相投切。 有优先级备自投：双侧进线电源设定优先级，备自投完成后，保证优先级高的电源侧处于供电状态。 分支线路发生过流故障闭锁备自投。 2.4 技术指标 BZT 装置的主要技术指标如下： 转换时间：触头转换时间、转换动作时间、返回转换时间、总动作时间、断电时间。 额定接通和分断能力。 额定短时耐受电流。 额定短路分断能力。 额定限制短路电流。 3 分体式传统方案 3.1 基本思路 分体式传统方案主要利用两台独立的负荷开关组
5、成双电源切换开关。简单地将双路输入电源经过接触器等机械开关连接，通过控制回路的电气联锁，保证两路电源不同时合闸。为提高可靠性，在两套操作机构间安装专用机械联锁装置，确保两台开关一分一合。为采集两侧电源三相电压，至少需要安装 4 个电磁式电压互感器、6 支高压熔断器。 3.2 存在问题 接触器等机械开关的最小动作时间是 50ms，当发生供电故障时，无法实现不间断供电，并且机械开关存在使用寿命有限、噪声大等缺点，不能满足快速投切、电气隔离的要求。 电磁式电压互感器存在以下严重问题：电网电压越高，体积越大，造价越高；？线圈与线圈、线圈与地之间存在击穿风险，绝缘矛盾日益显现；铁芯的饱和问题导致波形失真
6、，线性误差增大；体内充油，潜在爆炸危险，危及周围设施、作业人员的生命安全。 多个电压互感器、熔断器占用较大的环网柜空间，且不便于现场安装制作、调试维护。 4 一体式优化方案 4.1 结构一体化 该优化设计方案和传统方案的不同之处在于其采用了两台开关共用一套操作机构的全新结构，开关采用真空灭弧室，并将其置于 SF6 气箱当中，目的是保证投切开关良好的动热稳定性能。该套操作机构采用的是单弹簧双向压缩式，利用间隙齿轮组，实现对负荷开关的程序化驱动，并将接地开关、操作机构设计为一体，提高了机械联锁动作的灵活性、可靠性。 4.2 电容分压式传感器信号采集 为实现一体式优化方案，需要配套相应的线路压变来解
7、决 BZT 装置工作电源的信号采集问题。通过研究合资品牌智能中压开关设备，电容分压式传感器技术已得到广泛应用。该传感器由电容分压部分、二次放大器部分组成。为获得稳定可靠的分压电容，采用环氧树脂一次浇铸成型。其填充材料环氧树脂，可避免导体与金属网之间发生绝缘击穿，保证了人员的安全。 该信号采集方式具有以下优点： 安全性高：应用于 10kV 的配电网络中，其二次输出值仅为 1V，对操作人员而言，更为安全。 无铁磁谐振现象：铁磁谐振现象会给传统的电磁式互感器带来一定的风险，但电容分压式传感器中没有非线性的铁芯材料，所以不会产生铁磁谐振现象。 体积小、安装方便：采用先进工艺将传感器的分压电容一次性浇注
8、在绝缘子内，体积小，能极大地节省安装空间，尤其是在需要同时采集 6 个电压信号的情况下。 4.3 电阻分压式传感器信号采集 上述电容分压式传感器信号采集方式虽然有很多优点，但是唯一不足的是其提供的二次测量电压为耦合电压信号，一般只有十几伏，无带负载能力，必须通过专用的信号放大装置才能送入 BZT 装置的控制器中进行处理。根据国内生产现状，这里介绍一种通过电阻分压式传感器直接采集电源电压信号的优化方案。 一体化的 BZT 装置的开关本体置于 SF6 气箱中，绝缘性能非常可靠，本优化方案即在开关主回路的进线侧分别并联一只 10 kV 陶瓷分压电阻（外部采用绝缘材料隔离） ，通过密封附件从气箱中引出的 67 V 低电压信号，可直接供 BZT 装置的控制器使用。该电阻分压器成本低、体积小、易加工，因此该方案实用性很强。 5 结论 在工业自动化及电气自动化高度发展的今天，用电场所对供电可靠性提出了更高的要求，因此 BZT 装置在诸多领域得到了充分的利用。本文通过对分体式传统方案的研究，最终提出了一体式优化方案，可以更好的实现供电的安全性、可靠性和经济性，为人们的日常生产、生活提供良好保障。 参考文献 1刘慧.12KV 双电源自动切换环网开关设备的方案研究.城市建设理论研究（电子版） .2015 年 6 期 2魏爱成.浅谈双电源自动切换开关的应用.山西电子技术.2010 年 3 期
