金茂供配电系统三级互切的完善化

电力18讯：    1、  系统及互切情况
金茂大厦是上海浦东新区目前最高的 88 层大楼，其供配电系统由两路相互独立的 35kV 电缆尽先供电，经 4 台 35kV/6.3kV 容量分别为 12MVA 的主变压器降压成 6.3kV 系统；再经 13 台 6.3kV/380V 配电降压为 380V 的低压系统。每路 35kV 进线带一组 35kV 开关柜经 35kV 母线供 2 台主变。第一级互切在 6.3kV 系统中， 6.3kV 开关柜分成 4 段，两两配对进行互切；第二级互切在 380V 系统中， 380V13 组开关柜中的 12 组两两配对进行互切；第三级互切为自动转换开关（ ATS ）的切换，共设置了 40 台 ATS ，额定电流从 400A 到 1600A 。

1、1  当电压继电器检测到 35kV 母线 A 或 B 失电后，经时间继电器延时将检测结果送到 PLC （可编程逻辑控制器），再由 PLC 发令跳 6.3kV 相应 A 或 B 的主短路器（ MCB ），在 PLC 确认 6.3kV 相应的 A 或 B 的主短路器跳闸后， PLC 发令合上 6.3kV 联络断路器（ TCB ）。

1、2  当电压继电器检测到 380V 低压的 A 或 B 主断路器上桩头失电后，经时间继电器变高延时将该检测结果送到 PLC ，再由 PLC 发令跳 380V 低压相应的 A 或 B 的主断路（ MCB ），在 PLC 确认 380V 相应的 A 或 B 的主断路器跳闸后， PLC 发令合上 380V 联络断路器（ TCB ）。

1、3  在正常运行时， 380V 低压开关柜 A 向 ATS 的正常侧（ N ）供电；同时， 380V 低压开关柜 B 经联络母线送到应急低压开关柜，再由应急低压开关柜向 ATS 的应急侧 E 供电。应急低压开关柜由一对相互闭锁的断路器实现正常电源与应急电源的切换。当 ATS 检测到其正常侧失电， ATS 能按整定延时转换到应急侧；若 ATS 应急侧再发生失电，则由 ATS 发令启动应急发电机（ G ）。接到启动命令后，应急发电机在 15s 内达到额定电压，并自动送到应急低压开关柜相互闭锁的常开断路器（ NO ）；再经该对相互闭锁的常开断路器（ NC ）的切换将发电机发出的电送到 ATS 应急侧，供给应急负载。所有电梯，消防泵、消防排风设备、应急照明、应急小动力等负荷按其重要性分成三级，分别由不同的 ATS 供电。

2、发现问题及解决方法

供配电系统经承包商调试并认为符合设计要求后投入运行；但在实际操作中常常发生上级切换时下级跟随反复切换的不正常现象。当第一级 6.3kV 联络断路器切换时，第二级、第三级也跟着切换；当第一级 6.3kV 联络断路器切换结束后，第二级、第三级再切换回去。当第一级符合条件回切后，第二级、第三级再发生一次切换及回切的过程。这样，电气末端就出现反复失电，照明灯具反复闪烁现象。

经研究发现，原设计中上下级切换时间匹配如表 1 。

承包商认为表 1 的时间匹配是合理的，操作过程中出现上述不正常现象是偶然的。但经相关人员利用两个凌晨对整个供电系统的切换反复进行试验，结果证明切换中的不正常现象不是偶然的，而是由于上下级切换时间匹配不合理所引起。分析为：如表 1 ，第一级切换理论上只需 4 秒完成，即某段 6.3kV 母线失电 4 秒，但实际失电时间大于 4 秒；而第二级在失电 3 秒时其 PLC 已发令去跳失电侧的主断路器，再经过 2 秒其 PLC 发令合该级的联络断路器，该过程不可逆反。当第二级切换全部结束， PLC 检测到已跳主断路器上桩头复电后，经延时 10 秒回切。这样电气末端就出现反复失电的现象，而实际上第一级只切换过一次，第三级的切换过程相似，不同的是切换与回切的时间整定较长。为解决此问题，建议调整上下级切换的匹配时间，经与原美商设计师协调得到采纳。调整后的上下级切换时间匹配如表 2 。原来合 6.3kV 的 TCB 在 T 1 +4s ，调整后为 T 1 +2s ，即跳 380V 的 MCB 在合 6.3kV 的 TCB 之后。这样修改后效果明显，上述切换过程中不正常现象不在出现，整个供配电系统运行正常。

表 1 调整前电气切换匹配时间表

时间---------6.3Kv-------380V-------ATS

切换级别

T 1 +2s------跳 MCB-----------------3 台切换

T 2 +3s------------------跳 MCB-----3 台切换

T 1 +4s------合 TCB-----------------2 台切换

T 2 +5s------------------合 TCB  

T 3 +10s-----------------跳 MCB

T 3 +12s-----------------合 TCB

T 3 +17min--------------------------全部回切   

注： T 1 为 35kV 母排失电时刻； T 2 为 380V 低压开关柜主断路器（即 MCB ）上桩头失电时刻。若 35kV 母线失电，则 T 1 =T 2 ； T 3 为 380V 低压开关柜主断路器（即 MCB ）上桩头复电时刻。

表 2 调整前电气切换匹配时间表

时间---------6.3Kv-------380V-------ATS

切换级别

T 1 +2s------跳 MCB-----------------ATS 最短切换时间为 5s

T 2 +3s------------------跳 MCB

T 1 +4s------合 TCB

T 2 +5s------------------合 TCB

T 3 +10s-----------------跳 MCB

T 3 +12s-----------------合 TCB

T 3 +17min--------------------------全部回切  

注： T 1 为 35kV 母排失电时刻； T 2 为 380V 低压开关柜主断路器（即 MCB ）上桩头失电时刻。若 35kV 母线失电，则 T 1 =T 2 ； T 3 为 380V 低压开关柜主断路器（即 MCB ）上桩头复电时刻。

3、完善电梯群控的建议

金茂大厦所有电梯都直接由 ATS 供电，一般一个 ATS 供 3 台电梯， 6 台电梯为一个群控组。在原设计中当一个 ATS 从其正常侧切换到应急侧（即从市电 A 切换到市电 B 上）时，使该 ATS 所供群控组的全部电梯都进入应急状态，逐步迫降到底，然后该群控组只有两台电梯可以运行。但这时应急发电机并未启动，只是 ATS 发生了一次转换，电源改经母线及应急低压开关柜供供电的市电 B 上，电梯的这种控制方式与供电方式的可靠性、 灵活性不相配。为使电梯的群控能与供电方式的灵活性相匹配，根据对 ATS 工作原理的了解，建议修改电梯的群控方式，使得 ATS 从正常侧切换到应急侧时电梯的控制不进入应急状态，而是当 ATS 转换结束电梯复电后，电梯群控进行自身程序检查，然后继续运行。只有当 ATS 双侧失电发令启动应急发电机时，同时发信电梯群控，这时电梯才进入应急状态。另外，一个电梯群控有 6 台电梯（但有的电梯群控只有 3 台或 2 台电梯），由两个 ATS 供电。按目前电梯的控制方式，只要 2 个 ATS 中任意一个双侧失电发令启动发电机组，该群控的 6 台电梯就全部进入应急状态，而事实上该群控中另一个 ATS 尚处于正常供电状态。因此建议： 6 台电梯为一个大群控，其中每个 ATS 供电的 3 台电梯为一个小群控，这样，当 1 个 ATS 的双侧失电发令启动发电机组时，仅仅该 ATS 供电的 3 台电梯进入应急状态，而另一个 ATS 供电的 3 台电梯仍正常运行；只有当一个大群控的 2 个 ATS 的双侧均失电，都发令启动发电机组时，该大群控的 6 台电梯才进入应急状态。这样可进一步提高电梯运行的可靠性。经与设计师协商并得到同意后，再分别协调电气承包商与电梯承包商，由电气承包商修改 ATS 内部接线，电梯承包商修改电梯群控程序。经修改及现场调试后，电梯的控制与电气的供电方式相匹配，电梯运行更可靠。