明亮

【摘 要】本文首先介紹了電路的工作原理，然后介紹了電路的保護功能，接著介紹了應用實例，最后介紹了信號電源的組成與故障分析以及解決措施。

【關鍵詞】雙回路電源；切換電路；施工中的運用

一、前言

隨著電力的廣泛應用，為了確保電力供應的穩(wěn)定和工作人員的安全，在許多的企業(yè)生產中都運用了雙電源技術，安全可靠的電路同樣是施工中的重要保障。

二、工作原理

1、電路的特點

本電路利用可逆接觸器的結構特點，與控制電路構成機械與電氣的雙重互鎖，除了具有常規(guī)的失壓、欠壓、來電、過流和短路保護外，還具有缺相保護、逆送電保護和故障保護，本電路結構簡單，設計注重安全性，操作方便，抗諧波干擾，不會因誤操作而導致電源切換事故。

2、電路的組成

本電路的原理如下，如圖所示，圖1為主電路，圖2、圖3為控制電路。在圖1中，AC1為工作電源，AC2為應急電源，CB1為工作電源的進線斷路器，CB2為應急電源的進線斷路器，c為可逆交流接觸器，它由工作電源的進線接觸器cll和應急電源的進線接觸器C2l組成，接觸器C11、C2l之間存在機械聯(lián)鎖，C12為工作電源控制回路的中間繼電器，c22為應急電源控制回路的中間繼電器，常閉觸頭Cl2和C22構成電氣互鎖?？赡娼涣鹘佑|器C，通過機械聯(lián)鎖機構互鎖，它與控制電路中的中間繼電器c12、C22構成機械與電氣雙重互鎖。

3、工作原理

平時由工作電源ACl對外供電，斷路器CB1和可逆交流接觸器C中的C1l接通，斷

路器CB2和可逆交流接觸器C中的C21斷開。其工作原理如下：

當工作電源AC1來電時，合上斷路器cB1，控制回路的中間繼電器C12線圈得電，其常開觸頭C12吸合，常閉觸頭c12斷開，當按下啟動按鈕START1時，接觸器Cl1線圈得電，接觸器Cl1主觸頭吸合，工作電源Ac1對外供電。同時，自鎖觸頭c11也吸合，當松開啟動按鈕START1時，接觸器Cll線圈仍然保持通電狀態(tài)，從而使工作電源ACl對外連續(xù)供電。

在工作電源Acl出現(xiàn)故障或要進行檢修時，改為應急電源AC2對外供電，斷路器CB1和接觸器C11主觸頭斷開，應急電源AC2來電，斷路器cB2閉合，按下啟動按鈕START2，接觸器C2l主觸頭閉合，應急電源AC2對外供電。

三、電路的保護功能

1、缺相保護

在工作電源Acl處于對外供電狀態(tài)時，當出現(xiàn)缺a1相電，a1、C1回路中斷，接觸器C11線圈失電，C11主觸頭斷開，工作電源ACl停止對外供電；當出現(xiàn)缺b1相電時，b1、Cl回路中斷，中間繼電器C12線圈失電，其常開觸頭c12斷開，它切斷了a1、c1回路，使接觸器Cl1線圈失電，c11主觸頭斷開，工作電源AC1停止對外供電；當出現(xiàn)缺c1相電時，接觸器Cll線圈和中間繼電器Cl2同時失電，C11主觸頭斷開，工作電源AC1停止對外供電。

在工作電源AC1對外供電前，al、b1、cl三相交流電中，只要出現(xiàn)缺一相電，工作電源AC1中的接觸器C11線圈將不會得電，按下START1按鈕時，接觸器cl1不會吸合，工作電源AC1因缺相故障無法對外供電。應急電源AC2缺相保護原理同上。

2、失壓和欠壓保護

當工作電源AC1的電壓因某種原因嚴重下降（降到額定電壓的85%）或消失，接觸器Cl1和中間繼電器Cl2的電磁力下降或消失，使得接觸器Cl1和中間繼電器C12的銜鐵釋放，常開觸頭Cll和C12斷開，工作電源停止對外供電。當線路電壓正常時，接觸器線圈C11不能自動通電，必須再次按下啟動按鈕STARTl后才能重新啟動，從而避免了線路正常后，工作電源AC1突然來電，引起設備或人身事故。應急電源Ac2失壓和欠壓保護原理同上。

3、過載和短路保護

主電路中的斷路器cB1、CB2能實現(xiàn)負載的過載和短路保護，F(xiàn)l1、F12和F21、F22實現(xiàn)控制電路的短路保護。

4、來電保護

當工作電源AC1對外供電時，如果斷路器CB2處于閉合狀態(tài)，應急電源AC2突然來電，應急電源的控制回路中的中間繼電器C22線圈得電，使工作電源ACl控制回路中的C22常閉觸頭斷開，接觸器Cll線圈失電，主觸頭斷開，工作電源AC1停止對外供電；當應急電源AC2對外供電時，如果工作電源的斷路器CB1處于閉合狀態(tài)，工作電源AC1突然來電，工作電源ACl控制回路中的中間繼電器Cl2線圈得電，使應急電源AC2控制回路中的c12常閉觸頭斷開，接觸器C21線圈失電，主觸頭斷開，應急電源AC2停止對外供電；

如果斷路器CB1和CB2都處于閉合狀態(tài)，ACl、AC2同時來電，中間繼電器c12、C22線圈得電，常閉觸點cl2、C22斷開，不管是按下啟動按鈕START1，還是按下啟動按鈕START2，接觸器線圈Cll、C12不會得電，主觸頭不能閉合，工作電源Ac1和應急電源Ac2都不會對外供電，也就是說，工作電源AC1和應急電源AC2不會出現(xiàn)同時對外供電，這樣能防止兩個電源間的供電事故發(fā)生。

5、逆送電保護

平時由工作電源AC1對外供電，斷路器CBl和接觸器C1l處于閉合狀態(tài)，斷路器cB2和接觸器c21處于分斷狀態(tài)，Ac1控制回路中的中間繼電器c12處于吸合狀態(tài)，常閉觸頭Cl2、C22存在電氣互鎖，AC2控制回路中的常閉觸頭C12處于斷開狀態(tài)，C12切斷了應急電源的控制回路，使接觸器C2l線圈不會得電，主觸頭不能閉合同時，可逆交流接觸器C中的Cll、C21之間存在機械聯(lián)鎖，當接觸器Cll主觸頭吸合后，即使接觸器C2l線圈意外得電，C2l的主觸頭也無法吸合，這種電氣和機械雙重互鎖，使工作電源Acl不會逆送到應急電源Ac2中去，此外，經過接觸器C21和斷路器CB2的兩級電氣隔離，更加安全地保護了AC2電力系統(tǒng)中人身與設備免受工作電源Ac1的影響。

工作電源AC1出現(xiàn)故障或要進行檢修時，改為應急電源AC2對外供電。逆送電保護原理同上，應急電源Ac2也不會逆送到工作電源AC1中，保障了AC1電力系統(tǒng)中檢修人身與設備的安全。

6、故障保護

如果可逆接觸器中一組接觸器的觸頭出現(xiàn)熔焊故障（觸頭不能分斷），而另一組接觸器被機械聯(lián)鎖機構互鎖，是無法合上的，同時，另一組接觸器的線圈工作回路被對方中間繼電器的常閉觸頭切斷，接觸器線圈不能得電，無法吸合，因此，不會出現(xiàn)逆送電或兩個電源同時對外供電的事故。因雙電源切換電路中的器件損壞、進線電源系統(tǒng)故障和誤操作等原因都能使本電路出現(xiàn)故障保護，對外不供電或防止逆送電，可避免供電事故發(fā)生，只有解除了故障，按下啟動按鈕后，本電路才能重新啟動，對外正常供電。

四、應用實例

1、工程介紹

用戶是某市的地稅大樓，由于大樓里計算機中心機房保存的數(shù)據(jù)都很重要，不允許長時間斷電。

大樓里面?zhèn)溆胁婚g斷電源能夠為計算機房提供2h的電源，正常情況下計算機房的電源由低壓配電柜提供。低壓配電柜有兩套，由兩條不同線路送電源，正常情況下一路電源供一套配電柜，供電局保證兩路電源不會同時停電。

兩路電源中間設置母線聯(lián)絡開關（以下簡稱母聯(lián)開關），當?shù)谝宦冯娫赐ｋ姇r，第二路電源能通過母聯(lián)開關送到第一路配電回路，給重要負荷提供電源。反之，當?shù)诙冯娫赐ｋ姇r，第一路電源能通過母聯(lián)開關送到第二路配電回路，給重要負荷提供電源。電氣系統(tǒng)見圖1。

原設計中兩路電源為手動切換，1QF、2QF、3QF采用機械（三鎖二鑰匙）聯(lián)鎖加電氣聯(lián)鎖，保證同一時間最多有兩臺開關能夠工作。所謂三鎖二鑰匙機械聯(lián)鎖就是在兩臺進線開關和一臺聯(lián)絡開關上設置機械鎖，只有插入鑰匙開關才能夠合閘，三臺開關配置兩把鑰匙，所以同一時間最多兩臺開關投入工作。由于用戶配電間值班人員非電氣專業(yè)人員，實際操作起來有點困難，所以用戶想將手動切換改為自動切換。

2、方案介紹

由于此次工程是一項雙電源自動切換改造工程，所以要從經濟實用的角度來設計一個最簡單、最容易改造的方案。設計人員在電氣聯(lián)鎖控制回路上做了一下調整，調整后方案比原方案增加了兩個中間繼電器（1KA、2KA）；三個時間繼電器（1KT、2KT、3KT）；三個手動-自動選擇開關（1SA、2SA、3SA）。改造后的控制原理圖如圖2、圖3所示。

3、工作原理分析

（一）、電源供電

1）先將三個手動-自動選擇開關1SA、2SA、3SA上的“手動，停，自動”選擇旋鈕投向零位。2）供入1#、2#電源（X11、X13、X31、X33得電）。3）將1#電源進線開關選擇旋鈕投至“自動”位置，1QF合閘（X21、X23得電），1#電源投入運行。4）將2#電源進線開關選擇旋鈕投至“自動”位置，2QF合閘（X41、X43得電），2#電源投入運行。5）再將母聯(lián)開關3QF選擇旋鈕投至“自動”位置，做好備用電源自投準備。

（二）、電源停電

1）1#電源停電時（X11、X13失電），1QF欠壓線圈失電，自動掉閘（X21、X23失電），并且使得常閉觸點閉合。1#電源停電，1KA常閉觸點閉合，3QF欠壓回路接通（由X41、X43供電），3QF欠壓線圈得電吸合。3KT得電，延時后常開觸點閉合，3QF合閘回路得電接通，3QF合閘，3QF的常閉輔助觸點AX3斷開，3KT失電，合閘線圈失電（保證合閘線圈不會長時間通電而燒毀）。2#電源投入，帶全部負荷。2）2#電源停電過程與1#電源相同。

（三）、電源恢復

1）1#電源停電，2#電源有電。當1#電源恢復供電（X11、X13得電），1KA得電，常閉觸點斷開，3QF欠壓回路斷開，欠壓線圈失電，3QF自動掉閘。1QF欠壓回路接通，1KT得電吸合，經過延時后1KT常開觸點閉合，1QF合閘回路得電接通，1QF合閘，1QF的常閉輔助觸點AX3斷開，1KT失電，合閘線圈失電。1#電源自動恢復。2）1#電源有電，2#電源停電。當2#電源恢復供電，過程與1#電源恢復供電過程相同。

（四）、其他工作條件說明。1）1QF、2QF、3QF三臺開關只能同時合兩臺。2）母聯(lián)開關3QF合閘條件：只有當1#電源、2#電源有一路停電才能合閘。兩路電源均有電時不能合閘。3）若檢修時需要手動合3QF，則需要短接圖3中127、103線路的相應端子。4）1KT、2KT、3KT對應的延時分為t1（1QF合閘延時時間）、t2（2QF合閘延時時間）、t3（3QF合閘延時時間），則t3>t1且t3>t2，t1取2s，t2取2s，t3取10s。

五、應用實例信號電源的組成與故障分析以及解決措施

1、信號電源的組成。本工程的信號電源是由設在車站信號樓附近的信號箱變及設在信號樓的信號防雷箱等設備組成的供電單元。自閉電源經電纜接入信號電源一號防雷箱，貫通電源與站變電源經雙電源切換裝置后由電纜接入信號電源二號防雷箱，信號電源構成示意圖如圖4所示。

2、PSK-E型雙電源智能切換裝置的構成圖。本工程采用的PSK-E型雙電源智能切換裝置是綜合應用先進的電力電子技術、微電子技術和信息技術實現(xiàn)兩路獨立電源智能化管理、快速轉換的新產品；是當前國際領先的“柔性交流輸電控制技術”在低壓配電線路用戶端的延伸應用。在設計時采用了電壓過零點捕捉切換和不間斷切換的切換控制策略，同時輔以觸發(fā)器電氣互鎖電路。在保證了電源切換過程安全的前提下，裝置的切換時間得到了大大的縮短。高速切換性能使得該雙電源智能切換裝置在切換技術上達到一個新的高度，該裝置由主電路單元，切換控制單元和顯示操作單元組成。

3、智能雙電源電子快速切換系統(tǒng)的結構和原理。在電源正常工作時，微控制器控制晶閘管驅動電路開通一路電源，同時通過互鎖電路鎖定另一路電源，從而保證信號系統(tǒng)的單電源供電；當電源發(fā)生故障時，微控制器的12位ADC模塊將經過隔離采樣和交直流變換的模擬電壓/電流信號轉換為數(shù)字信號。微控制器通過處理這些數(shù)字信號，判斷出當前電源的故障情況，然后選擇合適方式進行電源切換；監(jiān)控系統(tǒng)通過RS485總線取得電源狀態(tài)數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)顯示出來。

4、解決措施。分析清楚事故原因以后，針對雙電源切換裝置和變頻器分別采取了如下防范措施，效果良好。

1、消除接地隱患。更換發(fā)生不直接接地故障的#1爐渣倉雙向皮帶機電機電纜。

2、優(yōu)化運行方式。針對雙電源切換裝置“自投自復”、“自投不自復”、“互為備用，3種運行方式，選用“自投不自復方式，即兩路電源正常情況下常用電源工作，若常用電源故障則自動轉換到備用電源，備用電源故障則跳閘報警，即使常用電源恢復正常，開關不自動返回。

3、加裝隔離變壓器。選擇滿足電機容量的三相隔離變壓器，加裝在變頻器電源輸入側，當發(fā)生電纜不直接接地故障變頻器輸入側相電壓升高時，變壓器直接將其過濾隔離，避免對其上級電源回路的影響。

4、規(guī)范變頻器管理。對全公司的變頻器使用情況進行檢查歸類，對不直接接地系統(tǒng)的變頻器的輸入回路增加相應容量的隔離變壓器。

5、“舉一反三”排查。對全公司電控設備進行排查，重點對保護、邏輯、接線、電纜絕緣等檢查，消除同類設備存在的潛在隱患。

六、結束語

安全穩(wěn)定的雙電源切換電路，除了具有常規(guī)的失壓和欠壓來電、過流和短路保護外，還具有缺相保護逆送電保護和故障保護，不會因誤操作而導致電源切換事故，現(xiàn)場使用效果良好。

參考文獻：

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