民用机场多电源供电系统自动投切的研究.doc

民用机场多电源供电系统自动投切的研究 蔡梦楼 （湖北机场集团公司，湖北武汉430302） 【摘要】对民用机场多电源供电系统的现状进行了介绍，提出了机场多电源供电系统普遍存在的问题，就机场多电源供电系统在设计、运行中普遍存在的问题进行了分析，并提出改进问题的建议。 关键词机场；供电系统；多电源；投切 【Abstract】Thispaperintroducesthepresentsituationofcivilairportmultipowersupplysystem,putsforwardtheexistinggeneralairportmultipowersupplysystemproblems,airportmultipowersupplysystemisubiquitousindesignandoperationproblemswereanalyzed,andputforwardtheimprovementtotheproblemmethod. 【Keywords】Airport;Powersupplysystem;Multipower;Switching 按照国际民航公约附件14对民用机场电气系统的要求和供配电系统设计规范(GB50052xx)中负荷分级条文的说明，机场用电负荷大部分属于一级负荷和一级负荷中特别重要的负荷。机场电源一般会从就近电网引接两路独立的电源，对于航站楼、通信导航、弱电系统、助航灯光、机场供油等特别重要负荷还配置有柴油发电机、UPS电源作为应急电源，形成多电源供电系统。多电源系统供电大大提高了机场的供电保障能力，但同时也增加了供电的复杂性。当电源停电时自动投入装置投入动作不合理或不能可靠动作，会延长停电时间增加短时间停电的次数。多电源投切过程中闭锁逻辑不严密或失效甚至会发生电源短路等情况酿成供电事故。就机场多电源供电系统在设计、运行中普遍存在的问题进行了分析，并提出改进问题的办法。减少停电次数和停电中断时间，提升机场供电保障水平。 1机场供电系统现状 国内大部分民用机场通常都从电网引入的两条独立供电线路，引入的电压等级根据机场分级和周边供电网的情况从110kV到10kV电压等级不等。机场内部运行的包括110kV变电站、35kV变电站、10kV开闭站，及分布广泛的10kV变电站。重要负荷端配置柴油发电机、UPS等作为应急电源。双回路市电加应急电源的典型接线图（如图1）。近年来新建的变电站自动化程度逐步提高，高压微机保护装置、电力监控变电站综合自动化水平越来越高。各级变电站的设计向无人值守水平过渡。运行值班人员数量精简，综合素质要求提高。 机场变电站正常运行时双回电源独立运行互为主备，当有其中一回电源突然停电各级负荷能有序自动切换运行方式在最短的时间内恢复供电。对于预先计划的停电能够通过人工倒闸操作实现无中断供电。 2多电源供电系统存在的问题 多电源供电系统接线方式比单电源供电系统要复杂得多，这一特点会产生一些不利影响：（1）倒闸操作复杂；（2）各电压等级投切时限不合理，对于多级设置自投自复的情况往往下级动作时限时间短，完成自投后上级又进行自投导致多次切换，用户出现多次短时间停电；（3）自投不能可靠动作；（4）电源之间冲突造成事故；（5）双电源互为主备，考虑到经济运行等问题，变压器容量的合理选择变得困难。 3多电源供电系统的改进 为了让多电源投切动作更加合理准确，对用户的影响降到最低，方便运行管理，10kV及以上电压等级的双电源系统中，一般都配有二次控制及操作电源，通过专门的备自投装置实现电源的投切，这种情况下装置的设定及接线正确，准确投切的可靠性较高。 400V低压母线多电源投切的控制形式多种多样，主要有传统继电器控制，PLC控制，双电源控制器控制，高压备自投装置控制等，一般不设专门的控制操作电源。本节重点针对双回10kV供电，设置一台400V柴油发电机作为应急电源的多电源情况，采用的PLC控制投切方式为基础对400V低压母线多电源投切实现过程中存在的问题进行探讨。 3.1完善电气闭锁 闭锁是为了杜绝多电源之间发生短路，如图1中电源进线51、52开关和联络53开关无论何种情况下都不允许同时合闸，油机开关和市电开关也不能同时合闸。由于低压柜布置分散，实现机械闭锁往往难以做到，主要还是通过电气闭锁。需要强调的是由于主开关的辅助接点数量有限，常常会通过中间继电器来扩展主开关的辅助触点。这些扩展的接点用在闭锁回路中，不能直接反映主开关的状态，会大大降低闭锁的可靠性。容易发生闭锁失败的情况。因此串入合闸回路的断路器辅助接点应优先使用与断路器主触点有机械关系的辅助接点。如图2所示为母联53开关的合闸闭锁回路串入的是与51、52开关有机械联系的辅助接点。 3.2低压柜使用不间断二次控制电源 低压柜的控制电源目前通常做法都是从两段400V母排上引接，形成较为复杂的控制电路。控制电路是不宜断电的，比如控制电源取自两路电源进线主开关的下端，这时在两路开关同时分闸的状态下就失去了控制操作电源，在无人职守的情况下发生长时间停电供电得不到恢复。通过中间继电器扩展的主开关辅助触点，由于中间继电器失电造成对主开关开合状态的判断错误。参照高压柜二次电源的做法，低压柜的二次控制电源使用独立不间断UPS电源，这样可以大大简化控制电源部分的复杂度，提高投切的可靠性。 3.3优化PLC控制器的配置 PLC应用于多电源投切，有它独有的优势，实现方式灵活，无论是简单还是复杂的投切要求都能很好满足。其输入信号主要为断路器的状态（分位、合位、故障），油机的状态等，输出信号主要为开关分合闸，油机启动、停止等。可以以一个控制对象（如某台断路器）为单元规划PLC的I/O口。预留一定的功能端口并将控制线引接到端子排，方便对考虑疏漏的问题进行完善和后期功能的扩展。PLC编程的程序也不在于精练，关键是逻辑合理，使用的人能够读懂即可。3.1条中提到的电气闭锁是一种硬件闭锁，PLC程序上同样应考虑闭锁的，完善的软件闭锁可以在一定程度上弥补硬件闭锁的不严密。另外建议通过程序设定各个开关的动作时限，做到上下级切换时限配合合理。还可以根据用户的需要设置常用的一键倒闸的程序，降低运行人员误操作的几率。 3.4合理使用失压脱扣 电源的主开关往往配置有瞬时失压脱扣功能，在电源失去瞬间开关分闸，这是出于安全的考虑可以避免电源恢复时大负荷同时投入对电网产生冲击。但瞬时脱扣和各级母线开关投切的配合的时限上是矛盾的，因此建议使用可设定延时的脱扣器，或者使用控制器设定延时时间发跳闸命令实现脱扣。这样可以躲过上级电源的切换时间，明显减少用户反复停来电次数。 3.5调试过程 闭锁的实现情况依然是调试的重点，闭锁有缺陷必须要排除，否则不能投入运行。其次是开关的各种假设条件下的动作情况、油机的启停情况。调试正常后进行整个供电系统的联调，主要是上下级变电站的投切时限的配合问题。实现停电时间短，投切次数少的目标。 4总结 机场多电源供电使得机场供电可靠性得到提高，同时其复杂性对供电系统的设计、施工和运行管理提出了更高