王玉龍, 安志成, 陳利戈

(青島國(guó)際機(jī)場(chǎng)集團(tuán)有限公司, 山東 青島 266300)

0 引 言

機(jī)場(chǎng)供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是助航燈光安全、穩(wěn)定運(yùn)行的核心基礎(chǔ)。低壓配電缺相是常見的供配電故障之一,當(dāng)發(fā)生此故障時(shí)如果應(yīng)急起動(dòng)不及時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響飛行安全?，F(xiàn)階段對(duì)低壓缺相保護(hù)方面研究更多的主要是對(duì)其故障的判斷及處理[1],而在助航燈光供配電系統(tǒng)中,更重要的是當(dāng)出現(xiàn)類似故障情況時(shí)如何更快速的做出應(yīng)急反應(yīng),只有不斷提高應(yīng)急反應(yīng)的能力,確保助航燈光穩(wěn)定運(yùn)行,才能確保飛機(jī)的平穩(wěn)起降。

1 項(xiàng)目概述

青島機(jī)場(chǎng)助航燈光供配電系統(tǒng)由兩路市電及備用發(fā)電機(jī)組成,兩路高壓市電獨(dú)立運(yùn)行,通過(guò)變壓器輸出到400 V低壓端的低壓系統(tǒng)配置聯(lián)絡(luò)柜,當(dāng)其中一路低壓市電發(fā)生故障時(shí),通過(guò)備自投判斷并切換,通過(guò)聯(lián)絡(luò)柜由一路市電帶兩路運(yùn)行;當(dāng)兩路低壓市電均故障時(shí),備用發(fā)電機(jī)起動(dòng)供電,通過(guò)聯(lián)絡(luò)柜帶兩路負(fù)載運(yùn)行。

2023年上半年,某機(jī)場(chǎng)供電線路突發(fā)故障導(dǎo)致電源缺相,造成機(jī)場(chǎng)部分滑行道助航燈光失效。事件發(fā)生約90 min后,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)操作并檢查確認(rèn)助航燈光全部恢復(fù)正常,其間對(duì)航空器正常運(yùn)行造成了一定影響。經(jīng)調(diào)查,造成此次事件的直接原因?yàn)槟掣邏篈相架空導(dǎo)線引流線(跳線線夾)斷裂造成電源缺相,其次機(jī)場(chǎng)供電高壓開關(guān)柜和助航燈光低壓開關(guān)柜備自投開關(guān)未實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換,原設(shè)計(jì)方案未考慮缺相自動(dòng)切換功能,這一設(shè)計(jì)缺陷直接導(dǎo)致了機(jī)場(chǎng)部分助航燈光的短暫癱瘓。

2 方案分析

針對(duì)低壓配電缺相故障問(wèn)題,青島機(jī)場(chǎng)深入研究,制定多套措施,經(jīng)過(guò)多次技術(shù)論證,從設(shè)備邏輯控制功能入手,升級(jí)控制軟件故障處置程序,以“安全性高、成本低”的技術(shù)方案,解決因低壓配電缺相故障帶來(lái)的運(yùn)行安全隱患。

2.1 基于三相電壓繼電器檢測(cè)功能的改造方案

2.1.1 方案原理

基于三相電壓繼電器的低電壓或缺相檢測(cè)功能,將檢測(cè)后輸出信號(hào)直接作用于斷路器分閘線圈,實(shí)現(xiàn)低電壓或缺相跳閘,聯(lián)絡(luò)投入?；谌嚯妷豪^電器的低電壓或缺相檢測(cè)功能,檢測(cè)后輸出信號(hào)接入PLC系統(tǒng),由PLC進(jìn)行邏輯判斷,并進(jìn)行低電壓或缺相分閘,聯(lián)絡(luò)投入。該方案采用施耐德三相電壓控制繼電器RM22TR33,具備過(guò)壓與欠壓監(jiān)測(cè)、相位順序、相位故障監(jiān)測(cè)功能,有兩組常開、常閉觸點(diǎn)。當(dāng)監(jiān)測(cè)的電壓出現(xiàn)缺相故障時(shí),該控制繼電器的觸點(diǎn)可用于跳開回路和上傳報(bào)警信號(hào)。

2.1.2 該改造方案的適用情況

(1) 針對(duì)助航燈光單母線分段兩市電、一聯(lián)絡(luò)的低壓自動(dòng)切換配電系統(tǒng)[2],控制繼電器RM22TR33檢測(cè)到的缺相信號(hào)輸出至斷路器的分閘線圈或PLC控制系統(tǒng)的分閘輸入信號(hào),切掉缺相供電回路,母聯(lián)自動(dòng)投入,一路市電帶兩路市電運(yùn)行。

(2) 控制繼電器RM22TR33檢測(cè)到的缺相信號(hào)直接作用于開關(guān)分閘,且不判定為開關(guān)故障,避免正常供電回路不能自動(dòng)投入。

(3) 大多數(shù)的助航燈光低壓配電系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)該改造模式。

2.2 基于一體化備自投裝置邏輯控制功能的改造方案

2.2.1 方案原理

一體化備自投裝置直接采樣三相電壓信號(hào),內(nèi)部取樣電路輸出電壓值至內(nèi)嵌PLC模塊,由內(nèi)嵌PLC模塊進(jìn)行邏輯判斷,并進(jìn)行低電壓或缺相分閘,聯(lián)絡(luò)投入。

青島機(jī)場(chǎng)燈光站低壓系統(tǒng)一體化備自投裝置采用嵌入式SOC設(shè)計(jì)、優(yōu)化全波FFT技術(shù)、內(nèi)嵌PLC模塊,具備傳輸報(bào)警信號(hào)的通信接口,通過(guò)升級(jí)邏輯控制程序后具備缺相保護(hù)功能。

2.2.2 該改造方案的適用情況

主要針對(duì)配置一體化備自投裝置的低壓自動(dòng)切換配電系統(tǒng),升級(jí)邏輯控制程序后實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)功能。一體化備自投裝置低壓配電系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 一體化備自投裝置低壓配電系統(tǒng)圖

備自投裝置控制程序升級(jí)后,控制邏輯如下:① “1#進(jìn)線L1、L2、L3相無(wú)壓”,“2#進(jìn)線三相有壓”最終“跳QF1”,“合QF3”;② “2#進(jìn)線L1、L2、L3相無(wú)壓”,“1#進(jìn)線三相有壓”最終“跳QF2”,“合QF3”;③ “1#進(jìn)線L1、L2、L3相無(wú)壓”,“2#進(jìn)線L1、L2、L3相無(wú)壓”最終,“跳QF1”和“跳QF2”,柴油發(fā)電機(jī)組投入運(yùn)行;④ 在1#進(jìn)線或2#進(jìn)線缺相狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)電源切換功能。

備自投裝置分段互投邏輯圖如圖2所示。

圖2 備自投裝置分段互投邏輯圖

3 方案選擇

3.1 基于三相電壓繼電器檢測(cè)功能的改造方案

三相電壓控制繼電器可檢測(cè)三相電壓,通過(guò)參數(shù)設(shè)定實(shí)現(xiàn)缺相、過(guò)壓、欠壓等情況時(shí)的保護(hù)功能。

3.1.1 方案優(yōu)點(diǎn)

該方案優(yōu)點(diǎn)是,缺相情況下,控制繼電器會(huì)立即輸出跳閘信號(hào)并發(fā)出報(bào)警信號(hào),備自投收到跳閘信號(hào)后立即投入,低壓母聯(lián)合閘,確保兩路市電運(yùn)行正常,外場(chǎng)助航燈光持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1.2 方案缺點(diǎn)

該方案缺點(diǎn)如下:① 需PLC系統(tǒng)判斷并執(zhí)行分合閘動(dòng)作,無(wú)PLC系統(tǒng)的配電系統(tǒng)需增加報(bào)警回路;② PLC改造時(shí)需不停航施工且需帶電作業(yè),安全隱患較大;③ 對(duì)低壓柜進(jìn)行改造,該工程量大,費(fèi)用較高。

3.2 基于一體化備自投裝置邏輯控制功能的改造方案

3.2.1 方案優(yōu)點(diǎn)

該方案優(yōu)點(diǎn)如下:① 不需要對(duì)低壓柜進(jìn)行改造,現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)升級(jí)備自投裝置邏輯控制程序后就可以實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)切換功能[3];② 備自投裝置具有通信功能,可上傳裝置動(dòng)作記錄。

3.2.2 方案缺點(diǎn)

報(bào)警信息為裝置動(dòng)作信息,不能判斷是否因缺相引起的備自投裝置動(dòng)作,如需明確更詳細(xì)的報(bào)警信息,則要對(duì)系統(tǒng)做進(jìn)一步的完善和改進(jìn)。

經(jīng)過(guò)多次綜合評(píng)估,青島機(jī)場(chǎng)明確將“基于一體化備自投裝置邏輯控制功能的改造方案”作為主用方案,同時(shí)保留基于三相電壓繼電器檢測(cè)功能的改造方案為備用方案。

4 使用效果驗(yàn)證

對(duì)于傳統(tǒng)的或者使用相對(duì)老舊的低壓配電系統(tǒng)而言,需要加裝三相電壓繼電器裝置實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)功能;對(duì)于新建或者經(jīng)改造使用的較為新進(jìn)的一體化備自投裝置的低壓配電系統(tǒng)而言,如青島機(jī)場(chǎng)助航燈光低壓配電系統(tǒng),升級(jí)邏輯控制程序后即可實(shí)現(xiàn)低壓缺相保護(hù)功能。

青島機(jī)場(chǎng)低壓配電缺相保護(hù)改造方案實(shí)施后,現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)拆除其中一相取樣電壓模擬缺相故障進(jìn)行驗(yàn)證,缺相回路跳閘,聯(lián)絡(luò)投入正常,缺項(xiàng)保護(hù)功能測(cè)試正常。備自投缺相保護(hù)起動(dòng)如圖3所示。

圖3 備自投缺相保護(hù)起動(dòng)

5 結(jié) 語(yǔ)

本文研究了青島機(jī)場(chǎng)助航燈光供配電系統(tǒng)中低壓缺相故障的兩種基本應(yīng)對(duì)方案,根據(jù)設(shè)備運(yùn)行情況并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試確定以備自投自起動(dòng)方式為主的缺相保護(hù)功能方案。這一方案優(yōu)勢(shì)明顯,極大縮短了設(shè)備故障后的應(yīng)急反應(yīng)時(shí)間,進(jìn)一步提升了外場(chǎng)助航燈光系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。解決該問(wèn)題后,青島機(jī)場(chǎng)助航燈光工作人員將結(jié)合行業(yè)的特殊性和專業(yè)的供配電知識(shí)體系,針對(duì)缺相故障的判斷與處理和報(bào)警監(jiān)測(cè)方面進(jìn)行深入研究,不斷提高助航燈光機(jī)務(wù)員的供配電業(yè)務(wù)檢修能力和應(yīng)急值守能力。