[实用新型]双电源切换装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及低压配电系统中，为了提高重要负荷的供电可靠性而设置的双电源切装置。

背景技术

目前，公知的，低压配电系统中，重要负荷的供电一般配置备用电源，通常的做法是设置备用电源自动投入装置，主电源异常时自动投入备用电源以保证供电。但通常用的备用电源自动通入装置是机械动作式开关切换，机械动作式开关切换时间一般在60ms以上，而现在敏感负荷越来越多，失电时间超过几十毫秒甚至十几毫秒就造成极大的损失，所以机械动作式开关切换的备用电源自动投入装置不能满足上述敏感负荷对供电可靠性的要求。为了解决备用电源自动投入装置切换时间长的不足，出现了利用晶闸管进行快速的双电源切换的研究及相关产品，例如：实用新型专利“双电源静态切换装置”(申请号201020259402.0)就很有代表性，现在的产品也基本是这个思路。这种思路的实质是：两路电源可分别经两组静态开关(晶闸管)对负载供电(两路电源的静态开关出线直接对应联结后再连接负载)，正常情况一路供电一路备用。当正常供电的回路电源异常时，关断该回路的静态开关(晶闸管)，随后对备用回路的静态开关(晶闸管)发触发信号，备用回路的静态开关(晶闸管)导通保证供电。由于晶闸管的导通及关断都是电信号的传递控制，切换时间比机械动作式开关切换时间大大缩短，单纯就切换时间而言，可以在10ms以内完成。但这种方式存在很大的隐患。原因如下：为便于分析，把电源异常分两种情况，一是突然失电(如上级电源开关断开)，二是供电回路短路(为静态开关供电的供电回路)。在供电回路出现短路故障时，感性负载的负载电感对短路点的放电形成续流，使静态开关的相关晶闸管不能及时关断，放电时间常数τ＝X_∑/314R_∑，在X_∑较大且R_∑很小的情况下，会有较长时间的续流，续流将延迟晶闸管的关断时间，在正常回路故障后10ms(半个周波内)内完成切换，备用电源电压瞬时值的极性极有可能和故障瞬间的极性是相反的，这样供电回路的短路点将对备用电源短路。有较大异步电动机离短路点较近时，异步电动机的超瞬态电势也会对短路点输送短路电流，异步电动机输送的短路电流和电感形成续流合成时也有部分时间段短路点将对备用电源短路。

以附图图4、图5来说明上述问题，图中一路运行电源(AC1)和另一路备用电源(AC2)通过静态开关(SCR1)、静态开关(SCR2)直接相互切换，为便于分析，静态开关(SCR1)、静态开关(SCR2)只画相对应的一相(选A相为例)。为便于分析图中将交流电源(AC1)的正常情况负载电流(i 1)的有功分量(iR1)和无功分量(iL1)的波形分别画出，且为了便于比较又对电源侧短路故障前后的各相关波形再分别画出。假设电源(AC1)在t1时刻出现三相严重短路故障，且离负载不是很远，负载含有直接供电的异步电动机，则电源(AC1)的电压瞬时值(v11)过零后也将为零，负载电流有功分量瞬时值(iR11)过零后也为零，负载电流无功分量(iL11)由正弦变化变为按指数规律衰减的续流，负载异步电动机的超瞬态电势(E₀)相位和电源(AC1)相同开始按衰减性正弦规律变化，异步电动机的超瞬态电势(E₀)对短路点输出短路电流(id)，t1时刻静态开关(SCR1)A相的电流流向如图所示。t1时刻的后半周波里超瞬态电势(E₀)的瞬时值为负电位，对短路点输出短路电流(id)和负载电感续流电流无功分量(iL11)方向是相同的，若备用电源(AC2)和运行电源(AC1)的相位也相同且在t1时刻的后10ms内(t1和t3之间)切换完成，那么短路点也将通过静态开关(SCR1)、静态开关(SCR2)对备用电源(AC2)短路。详细观察波形图可以发现，在运行电源(AC1)的电压瞬时值过零后到随后的电流瞬时值过零这个时间段内电源(AC1)出现短路故障，静态开关(SCR1)的相关晶闸管皆有续流，运行电源(AC1)的电压瞬时值下次过零之前备用电源切换完毕短路点皆有可能对备用电源短路。当无电机负载对短路点输出故障电流时，可以看出上述短路故障和切换情况下，短路点同样对备用电源短路，详细观察波形图可以发现，在运行电源(AC1)的电压瞬时最大值到随后的电流瞬时值过零这个时间段内电源(AC1)出现短路故障，而在电压瞬时值由最大值过零之后的半周里切换完毕，短路点也有可能对备用电源短路。短路电流对电子元器件将造成损，不能安全进行电源切换，进而影响可靠供电。所以用静态开关直接双电源切换不安全可靠。

发明内容