“一分为二”思维在配电系统中的应用.pdf

运行与维护 Running and Maintenance 110 今日制造与升级 2023.80 引言在电力系统中，一个负载对应于一面配电抽屉，各自独立和分开。在电气控制回路中，一根电缆接入到一个控制回路中。同时在电力系统中，下游的负载会随着实际情况需求变化发生变化，有负载减少，有负载增加，同时也有控制回路的优化。针对这些变化，需要统筹考虑，虽然变化但这些负载都和电力系统密不可分，负载的变化都将接入到电力系统中，如何规范、安全、经济、创新地接入电力系统中，对改善现场的生产和维修有很大的研究价值和意义。1 电路“一分为二”的背景及意义结合电力系统和负载变化情况可知，在现场生产、扩建以及新增项目中，必然存在新增电气设备。而电力系统大部分情况下不会根据新增设备就进行扩容改造。一种新的创新式接入方式有助于现场生产安全、降本增效，具体从以下3个方面说明。1.1 新增电气设备及设备改造的背景现场装置由于工艺流程的改造、扩建、优化，经常会出现需要新增一套电气设备，对应的新增设备需要接入到配电系统中，新增设备的电气控制回路也需接入配电系统，同时运行反馈信号传输至中控系统。很多时候对于新增电气设备，配电间没有合适的备用配电抽屉可用，此时需要利用原来的配电抽屉和控制电缆实现对新增设备的供电和控制。1.2 主回路及控制回路接入新增电气设备接入配电系统，主要是主回路和控制回路的接入，如果没有合适的备用配电柜，那么正常处理方式就是对配电柜进行扩容、新增配电柜。新增配电柜需要对配电母排进行停电，工程量大且对现场生产影响大，采购和安装新配电柜耗费巨大。主回路和控制回路接入重新铺设动力电缆和控制信号电缆对新增设备进行电源接入和控制接入。重新铺设电缆同样耗费大量人力和物力，因此文章主要探讨利用原来的配电抽屉和控制电缆实现对新增设备的供电与控制。1.3 电路“一分为二”的意义如果在新增电气设备上，在没有备用配电柜的情况下，将现有的配电柜“一分为二”，在控制信号接入上，对已经铺设的旧控制信号扩展，扩展“一分为二”甚至“一分为几”。很明显在这种思维和方式下，将避免配电系统的扩容改造和重新铺设电缆，可以节约大量人力、物力和设备等费用。2 电路“一分为二”的运用和创新电路“一分为二”可以避免配电柜的改造，减少新增配电柜的投入，针对不同实际情况，如何对主回路和控制回路进行“一分为二”，从现场实际情况分析出发，主要有以下4种类型。2.1 一面配电柜通过分线箱供电至2路负载当新增电气设备的容量可以并接在一面配电柜上时，即该面配电柜的容量同时满足2路负载使用时，那么在该配电柜的下游安装2个分线箱。每个分线箱配电柜内部安装对应各自负载容量的主回路开关电气元件及控制回路电气元件。通过2个分线配电箱将上端配电柜电源“一分为二”摘要在配电系统经常有新增电气设备与电气设备改造，这些新增和改造设备如何接入配电系统，电力系统怎样提供电源以及对新增控制回路如何控制，是新增电气设备和设备改造首先需要考虑的关键问题。一般这些新增设备或者设备改造对于配电系统而言，在厂区电力系统建造中很多是没有考虑和设计在内的，那么则需要新铺设主回路和控制回路电缆，对配电系统进行扩容或者改造，新铺设电缆、配电系统扩容或者改造牵涉到大量的工程维修费用。文章探讨如何根据现场实际情况和配电系统现状，充分利用原有配电柜，合理和创新地运用电路“一分为二”思维，减少配电系统扩容和改造中重新铺设电缆，节约大量维修工程费用。关键词配电系统；配电柜；一分为二中图分类号TM76 文献标志码A“一分为二”思维在配电系统中的应用唐日升，刘海桃，吴兴宇，王开亮，庄陈文（中海石油（中国）有限公司海南分公司东方终端，海南东方572600）运行与维护 Running and Maintenance 2023.8 今日制造与升级 111供电至2个设备。此时上端配电柜和2个分线配电箱的关系如下。（1）上端配电柜改造为供电配电柜，供电至2个分线箱。（2）2个分线箱分别供电至2路负载，负载控制回路接入至对应分线箱。（3）上端配电柜的容量稍微大于2个分线箱相加的容量。（4）2路负载可以同时使用，不需要增加电气连锁关系。2.2 一面配电柜通过切换柜供电至2路负载当配电柜的容量只能供电至一路负载时，同时又需要将该配电柜改造供电至2路负载，则需要2个负载不能同时使用，只能一用一备。该配电柜的“一分为二”供电则主要是针对现场一用一备的设备，通过在该配电柜的下游位置安装一面切换配电柜，将该配电柜的电源通过切换柜进行切换供电至2路负载。在切换柜里需要对切换的2回路供电设计电路联锁，避免2路同时供电。此时上端配电柜和切换配电柜的关系如下。（1）上端配电柜供电至切换柜，通过切换柜切换“一分为二”。（2）上端配电柜和切换柜容量相同。（3）切换柜内有2回路供电切换，2回路切换控制回路设计联锁保护。（4）设备启停接入到上端配电柜或者共用的启停装置（软启动或者变频器）。（5）通过切换供电，2路负载可以共享共同的线路装置（配电柜、软启动、变频器等）。2.3 控制信号的扩展“一分为二”在新增电气设备时，新增电气设备需要接入控制系统以及需要增加连锁信号。如果新增设备和原来设备在外部控制信号有一致的时候，可以利用原来设备已经铺设好的控制信号电缆，将该控制信号在电路中通过中间继电器的扩展将对应的触点“一分为二”或者“一分为几”。此时需要扩展的信号和扩展后信号的关系如下。（1）需要扩展的信号外加电源接入至中间继电器的线圈回路。（2）扩展后的信号通过中间继电器的常开常闭触点输出。（3）扩展后的信号状态需要和被扩展的信号状态保持一致。2.4 逻辑控制的“一分为二”在电气和仪表设备上，有时需要控制信号或者状态信号的多组触点，但现场拉接的电缆芯数不够时，利用电气和仪表设备本身的内部逻辑组态功能，将该信号进行扩展，扩展至输出端口，再分别接入到需要的控制回路。3“一分为二”思维在现场的实际运用针对上述分析的4种类型的电路“一分为二”，结合现场设备改造和具体实践，以现场具体实施事例来说明其思路和降本增效。3.1 通过切换柜“一分为二”新增备用中压电机某装置新增备用中压电机项目简介：某生产装置有1台功率为1000kW 的中压6.3kV 电机，在现场实际运行中，当该电机出现故障时，因为体积大，返修时间长，从生产稳定性角度考虑，有必要新增一台1000kW 中压6.3kV 的电机做为备用。但是对应的中压配电柜已没有备用配电柜，如果对中压配电柜进行扩容改造，采购配电柜及施工工程费用大，同时施工中需要对中压配电柜进行停电，对现场生产影响巨大。另外，新增中压大功率电机同时需要新增中压软启动器，以避免启动电流对电网的冲击，一套中压大功率软启动器的费用近百万元。通过切换柜一分为二供电：考虑到新增电机和原电机是互为备用关系，通过电路“一分为二”思维，通过切换柜对配电柜电源切换“一分为二”供电至2台电机，同时在电源线路上共享配电柜和软启动器。具体施工情况：通过现场实际情况，在配电间对新增3#电机共用1#电机中压配电柜供电，新增一面切换柜，切换柜如图1所示。将1#电机软启动器的出线连接至新增切换柜进线，通过切换柜内部2个中压接触器进行切换供电，一分为二供电至1#电机和新增3#电机，一分为二供电一次系统示意如图2所示。同时对切换柜内部的2个接触器进行联锁设计，避免出现同时供电，将新增3#电机的启停信号并入到软启动器，实现3#电机的启停。最终通过切换柜实现新增3#电机的供电，实现了一面配电柜提供2路电源，一个软启动器控制2个电机启停。降本增效非常显著：整个施工过程中，不牵涉到对中压配电柜母排的停电操作，避免了对生产的影响，也大大降低了作业过程中的风险。新增备用电机共享软启动柜和供电柜，节约了采购中压配电柜、中压软启动器的费用以及相应施工安装费用。3.2 新增发电机连锁信号的一分为二接入某现场装置新增发电机控制信号一分为二的应用简介：某厂区原来有一台自备发电机，为推动国产化，新增一台国产发电机，新增的国产发电机和原自备发电机均接入中压配电系统，在控制保护回路上新增发电机需要和原运行与维护 Running and Maintenance 112 今日制造与升级 2023.8自备发电机一样实现和上级变电站的电气保护连锁，即来自上级变电站联跳和逆功率保护跳闸。当上级变电站进线开关断开以及向上级变电站进线端反送电至市电电网时，需要连锁退出发电机运行。该连锁保护信号需要从上级变电站中压配电间铺设连锁信号电缆至新增发电机控制柜，上级变电站距离新增发电机有1km，重新铺设连锁电缆涉及长距离高空作业，同时上级变电站也不允许在上级变电站进线开关不停电的状态下将该连锁信号接入。通过中间继电器将信号一分为二：考虑到原自备发电机之前有这2个连锁信号，为此将该连锁信号一分为二，接入到原自备发电机和新国产发电机控制回路。因为2台发电机的控制回路的电压等级不同，扩展的信号需要互不干涉、互不影响，最后确定通过中间继电器的辅助触点来扩展。在具体的实施过程中，先将从上级变电站引来的2根连锁电缆从原来控制回路移出，通过外加电源接入中间继电器的线圈中，再通过常开常闭触点扩展，将一组信号扩展为2组，再将中间继电器的2组触点接入到原自备发电机和新增国产发电机的控制保护回路中，实现连锁信号的一分为二接入。连锁信号一分为二原理如图3所示。大化逆功率，至6000+大化开关，至6000+大化逆功率，至QD70B大化开关，至QD70B大化逆功率大化开关自大化二期总变扩展-1扩展-2扩展-4扩展-5K2K110109955662X-262X-262X-452X-45图3 连锁信号一分为二原理通过创新的安装2个中间继电器 K1和 K2，实现了连锁信号的扩展。项目降本增效主要表现在：安装2个中间继电器，将原来的大化逆功率连锁信号接入至中间继电器 K1线圈，将大化变电站开关连锁信号接入至中间继电器 K2线圈，通过中间继电器的常开触点实现连锁信号的扩展一分为二，不需要到上级变电站的中压进线柜处进行施工，大大推动了新增发电机的调试进程。避免了铺设1km 的2根控制信号电缆，也避免在铺设电缆作业涉及到的长距离高空作业，节约电缆和施工费用。4 结束语综上，电路“一分为二”的思维运用在电气主回路和控制回路，在实施的新增设备和改造过程中通过合理规范利用配电柜或者已经铺设好的电缆，减少了对配电柜的扩容改造中新电缆的铺设，也将施工过程中对现场生产和安全的影响降低到最小，节约了大量的费用。参考文献1 聂晨浩.浅析继电器在电气工程及其自动化低压电器中的应用J.数码世界，2020（5）：274.2 王瑛琦，高则夏.电气工程自动化技术在船舶机械设备中的运用价值J.船舶物资与市场，2020（7）：39-40.3 魏志华，嵇旺旺.浅议对变电站电气工程自动化设计的思考J.中国战略新兴产业，2018（36）：65.作者简介唐日升（1982），男，湖南邵阳人，本科，工程师，主要研究方向为电力系统控制。图1 新增开关切换柜1#半贫液泵1XC2XC3XC3C2C13RD46RD10kV1JD2JD3#半贫液泵MMP-A725P-A724B1000kW100kW图2 切换柜一次系统示意