1、双电源切换故障的分析与解决【摘要】双电源虽然可以保障机械运转的长时间持续性，但是也存在一些问题，为了解决这些问题，本文从双电源的工作原理、信号电源的组成与故障分析、原因分析，以及解决措施这四个方面对双电源切换故障的分析与解决进行阐述。 【关键词】双电源；切换；故障；解决措施 中图分类号：TG434.1 文献标识码：A 一、前言 随着电力的广泛应用，为了确保电力供应的稳定和工作人员的安全，在许多的企业生产中都运用了双电源技术，为了保证双电源技术的稳定，因此我们需要对其进行分析、探讨，进而提高技术水平。 二、双电源的工作原理 1.电路的特点 本电路利用可逆接触器的结构特点，与控制电路构成机械与电气
2、的双重互锁，除了具有常规的失压、欠压、来电、过流和短路保护外，还具有缺相保护、逆送电保护和故障保护，本电路结构简单，设计注重安全性，操作方便，抗谐波干扰，不会因误操作而导致电源切换事故。 2.电路的组成 本电路的原理如下，如图所示，图 l 为主电路，图 2、图 3 为控制电路。 在图 1 中，ACl 为工作电源，AC2 为应急电源，CBl 为工作电源的进线断路器，CB2 为应急电源的进线断路器，C 为可逆交流接触器，它由工作电源的进线接触器 C11 和应急电源的进线接触器 C 21 组成，接触器CII、C2l 之间存在机械联锁，C12 为工作电源控制回路的电磁继电器，C22 为应急电源控制回路
3、的中闻继电器，常闭触头 C12 和 C22 构成电气互锁。可逆交流接触器 c，通过机械联锁机构互锁，它与控制电路中的中电磁继电器 C12、C22 构成机械与电气双重互锁。 3.工作原理 平时由工作电源 ACl 对外供电，断路器 CBl 和可逆交流接触器 c 中的 C1l 接通，断路器 CB2 和可逆交流接触嚣 C 中的 C2I 断开。其工作原理如下： 当工作电源 ACl 来电时，合上断路器 CBl，控制回路的中间继电器C1 2 线圈得电，其常开触头 C12 吸合，常闭触头 C12 断开，当按下启动按钮 STARTl 时，接触器 Cll 线圈得电，接触器 Cll 主触头吸合，工作电源 ACl 对
4、外供电。同时，自锁触头 ClI 也吸合，当松开启动按钮 STARTl时，接触器 cll 线圈仍然保持通电状态，从而使工作电源 ACl 对外连续供电。 在工作电源 ACl 出现故障或要进行检修时，改为应急电源 AC2 对外供电，断路器 CBl 和接触器 Cl 1 主触头断开，应急电源 AC2 来电，断路器 CB2 闭合，按下启动按钮 START2，接触器 C21 主触头闭合，应急电源AC2 对外供电。 三、信号电源的组成与故障分析 1.信号电源的组成 本工程的信号电源是由设在车站信号楼附近的信号箱变及设在信号楼的信号防雷箱等设备组成的供电单元。自闭电源经电缆接入信号电源一号防雷箱，贯通电源与站变
5、电源经双电源切换装置后由电缆接入信号电源二号防雷箱，信号电源构成示意图如图 4 所示。 2.PSK-E 型双电源智能切换装置的构成图 本工程采用的 PSKE 型双电源智能切换装置是综合应用先进的电力电子技术、微电子技术和信息技术实现两路独立电源智能化管理、快速转换的新产品；是当前国际领先的“柔性交流输电控制技术”在低压配电线路用户端的延伸应用。在设计时采用了电压过零点捕捉切换和不间断切换的切换控制策略，同时辅以触发器电气互锁电路。在保证了电源切换过程安全的前提下，装置的切换时间得到了大大的缩短。高速切换性能使得该双电源智能切换装置在切换技术上达到一个新的高度，该装置由主电路单元，切换控制单元和
6、显示操作单元组成。 3.智能双电源电子快速切换系统的结构和原理 在电源正常工作时，微控制器控制晶闸管驱动电路开通一路电源，同时通过互锁电路锁定另一路电源，从而保证信号系统的单电源供电；当电源发生故障时，微控制器的 12 位 ADC 模块将经过隔离采样和交直流变换的模拟电压/电流信号转换为数字信号。微控制器通过处理这些数字信号，判断出当前电源的故障情况，然后选择合适方式进行电源切换；监控系统通过 RS485 总线取得电源状态数据并将这些数据显示出来。智能双电源电子快速切换系统的结构和原理如图 5 所示： 四、原因分析 针对两站双电源智能切换装置的上述现象，原因大致有几种情况： 1.残余电压，双电
7、源智能切换装置核心元件是绝缘栅双极晶体管IGBT，这种结构使 IGBT 既有 MOSFET 可以获得较大直流电流的优点，又具有双极型晶体管较大电流处理能力、高阻塞电压的优点。在实验过程中，由于在晶闸管无触点开关的关断条件中，晶闸管无触点开关必须承受负压才能关断。由于双电源智能切换装置采用电压过零点检测切换技术，其原理为：在检测切换控制器检测到需要切换电源时，程序首先封锁可控硅的触发脉冲并检测输入电压的过零点，由于可控硅的续流性，可控硅此时并未关断，必须在交流电压在自然过零点时反向强迫关断时会存在残余电压，导致两路电源短路跳闸。 2.相位差过大，如果检测切换控制系统中的两路晶闸管同时导 通且两路
8、供电电源有相位差和电压差，由此而造成的电源短路，会给供电安全带来灾难性后果。在一般情况下，两路供电电源的电压幅值和相位总是有差异的，即两路电源之间总存在电压差，这个电压差会引起电源的相间短路，所以两路电源不能同时供电。但是当两路电源的相位和幅值相差足够小时，装置足以承受电源并供所引起的瞬时短路电流，两路电源形成互为负载的供电状态，并且由于该过程的时间在半个周波以内，其并不能对电网造成有效的冲击。现场的贯通电源和站变电源来自不同发电厂，施工人员仅用相序表测量了两路电源相序正确就接线了，现场实测相位差为最大 170V，双电源智能切换装置采用的是电压切换过程中切换延迟时间和高速并联切换，检测切换系统
9、中复合无触点开关的开通条件中，两路电源相位差或电压差较大的时候，在一路无触点开关的开通时时刻，另一路无触点开关必须处于关断状态。所以，切换系统在切换过程中，在正常情况下从给出一路开关的关断信号到给出另一路电源的开通信号之间必须有一个延迟时间，以保证两路电源之间不会发生短路。试验证明，并联切换时相位差越小，切换时出现短路的可能性越低，所以在接线时应在核对相序后，测量相位差，选相位差较小的接入。 3.接地不规范，电子元件可能因接地不正确而受到干扰，电子设备运行中可能受到电源传输耦合、传输线干扰、地电流干扰带来的电磁干扰的影响，接地阻抗越小，干扰对信号的影响也就越小。工地现场车站的接地和接零是很混乱
10、的，施工时如未按要求对零线重复接地，就可能影响切换装置检测及通信功能的正常运行。如某路电源出现接地故障，会抬高地电位，造成残留电压升高，既影响可控硅的使用寿命，又降低双电源切换装置高速切换的可靠性。 4.过负荷，由于桂集站在本次工程改造后即封闭，信号负荷大约为原负荷的 60%，设计给出的开关额定值为 50A。由于信号改造工程滞后电力工程，施工过渡期间在贯通电源上增加了取暖设备，自闭电源停电后造成贯通电源过载，引起跳闸。 解决措施 分析清楚事故原因以后，针对双电源切换装置和变频器分别采取了如下防范措施，效果良好。 1、消除接地隐患。更换发生不直接接地故障的#1 炉渣仓双向皮带机电机电缆。 2、优
11、化运行方式。针对双电源切换装置“自投自复” 、 “自投不自复”、 “互为备用，3 种运行方式，选用“自投不自复 方式，即两路电源正常情况下常用电源工作，若常用电源故障则自动转换到备用电源，备用电源故障则跳闸报警，即使常用电源恢复正常，开关不自动返回。 3、加装隔离变压器。选择满足电机容量的三相隔离变压器，加装在变频器电源输入侧，当发生电缆不直接接地故障变频器输入侧相电压升高时，变压器直接将其过滤隔离，避免对其上级电源回路的影响。 4、规范变频器管理。对全公司的变频器使用情况进行检查归类，对不直接接地系统的变频器的输入回路增加相应容量的隔离变压器。 5、 “举一反三”排查。对全公司电控设备进行排
12、查，重点对保护、逻辑、接线、电缆绝缘等检查，消除同类设备存在的潜在隐患。 结语 现代企业设备的自动化程度越来越高，使用的设备类型越来越多，保护范围越来越广，双电源的存在为其提供了更加持久的工作能力，通过对双电源的技术分析和故障分析，我们对于双电源技术有了深入的认知，并且提高了我们相关的技术水平，有助于创造更多的经济价值。 参考文献 1康纪良，吴玉娟 双电源切换故障的分析与解决 J 电工技术-2010 年 12 期- 2王金成 电力双电源智能切换装置故障解决方案的探讨 J 科技与企业 -2013 年 12 期- 3王德峰 双电源切换装置与变频器的结合应用分析 J 机电信息 -2012 年 3 期- 4周茂林，李海鹰 双电源切换造成电动机跳闸的分析和处理 J 内蒙古石油化工 2010(03)
