中心議題：

• 假撚機和廠區供電係統分析
• PLC和UPS在假撚機雙電源切換中的應用

• 將一個較大供電係統雙電源切換分割成若幹小的用電單元

一 引言

假撚機是化纖行業生產滌綸低彈絲的主要設備，每台設備由240個錠位組成
，該設備自動化程度高，生產工藝複雜，具有連續生產、單批產品生產周期長（根據品種不同，時間在8～16小時之間）、開(kai)停(ting)機(ji)複(fu)雜(za)及(ji)開(kai)停(ting)機(ji)損(sun)耗(hao)大(da)等(deng)特(te)點(dian)。近(jin)年(nian)來(lai)，我(wo)國(guo)部(bu)分(fen)地(di)區(qu)在(zai)用(yong)電(dian)高(gao)峰(feng)季(ji)節(jie)電(dian)力(li)短(duan)缺(que)，出(chu)現(xian)拉(la)閘(zha)限(xian)電(dian)現(xian)象(xiang)，自(zi)備(bei)發(fa)電(dian)機(ji)的(de)企(qi)業(ye)在(zai)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)需(xu)要(yao)停(ting)機(ji)才(cai)能(neng)進(jin)行(xing)備(bei)用(yong)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)。要(yao)安(an)裝(zhuang)一(yi)套(tao)大(da)型(xing) UPS不間斷電源，投資將達上百萬元
，且要求配套發電機功率是係統負載的2 倍bei，自zi備bei發fa電dian機ji的de企qi業ye都dou采cai用yong了le停ting機ji切qie換huan備bei用yong電dian源yuan方fang法fa，無wu論lun停ting電dian多duo長chang時shi間jian
，每mei次ci發fa電dian時shi間jian不bu能neng少shao於yu生sheng產chan一yi批pi產chan品pin的de時shi間jian，一yi天tian停ting限xian電dian兩liang次ci以yi上shang時shi，隻zhi能neng連lian續xu發fa電dian，這zhe種zhong方fang法fa不bu能neng靈ling活huo切qie換huan備bei用yong電dian源yuan，給gei企qi業ye造zao成cheng不bu必bi要yao的de損sun失shi。本ben係xi統tong是shi根gen據ju企qi業ye的de裝zhuang機ji容rong量liang大da、設備型號相同、數量多、有計劃停限電的特點，利用現有發電機組設計出一套在不停機的情況下，進行逐台假撚機雙電源切換的控製係統。

二 假撚機和廠區供電係統分析

全廠共有型號相同RPR假撚機4台，單機裝機功率為120kw，由三部分用電係統組成：1、傳動係統60kw（由變頻器控製）;2
、電加熱係統55kw;3、輔助係統5kw（風機）。經分析，生產時不能瞬間斷電的隻有傳動係統
，電加熱和風機都可以在短時間內停電1-2分鍾，電源切換隻需用幾秒鍾時間
，在電源切換過程中隻要傳動係統不斷電

，就能在正常生產情況下進行雙電源切換。

廠區供電係統是由一台630kw變壓器和一台800kw備bei用yong發fa電dian機ji組zu組zu成cheng，變bian壓ya器qi和he發fa電dian機ji的de切qie換huan方fang式shi是shi通tong過guo一yi個ge雙shuang頭tou刀dao閘zha進jin行xing切qie換huan的de
，要yao在zai正zheng常chang生sheng產chan情qing況kuang下xia對dui四si台tai假jia撚nian機ji同tong時shi進jin行xing電dian源yuan切qie換huan，需xu要yao一yi台tai480kw 或四台120kw 的UPS不間斷電源;發電機在空載時，最大能同時加載負載是發電機功率的50%，需要配備發電機的功率為1200kw
，現有發電機滿足不了要求，隻能采取逐台切換方法。

三 設計方案

3.1 UPS的特性及選擇
本係統設計利用美國山特公司3C3 UPS的特性，該UPS有一個內部電子旁路檢修開關，UPS在關機狀態下，電源是通過UPS內部電子旁路直接輸出供電。外部再加一個旁路開關（圖1），外部旁路開關與內部電子旁路開關形成並聯。UPS加入供電係統時
， UPS必須在關機狀態下
，接通UPS輸入輸出端開關
，UPS與外部旁路開關形成並聯接通，然後斷開外部旁路開關
，再將UPS開機。UPS退出供電係統時
，必須先將UPS關機，接通外部旁路開關（若UPS未在關機狀態下，相當於UPS在開機時輸出端加入反向電壓，UPS可能燒毀）
，斷開UPS輸入輸出端開關， UPS退出供電係統。這樣就很容易做到將UPS加入和退出供電係統中。

圖1

UPS在電源切換過程中工作隻有幾秒鍾的時間，其它時間不在係統中運行，假撚機的裝機容量為120kw/台，但除了傳動係統外，電加熱和風機都允許短時間停電
，若要配備120kw的UPS顯然是很浪費，選擇能滿足假撚機傳動係統功率的UPS就可以了。我們選用與負載功率相同的美國山特公司3C3 60 UPS，電池組選用65AH -12V – 32節。它的主要特點是：在120%超載的情況下可工作10分鍾，同時它具有內部電子旁路開關
，適合本係統設計要求。
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3.2 設計思路
本(ben)係(xi)統(tong)主(zhu)要(yao)是(shi)利(li)用(yong)現(xian)有(you)發(fa)電(dian)機(ji)組(zu)在(zai)不(bu)停(ting)機(ji)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)進(jin)行(xing)雙(shuang)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)。原(yuan)來(lai)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)是(shi)在(zai)主(zhu)供(gong)電(dian)回(hui)路(lu)上(shang)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)雙(shuang)頭(tou)刀(dao)閘(zha)切(qie)換(huan)，現(xian)在(zai)將(jiang)用(yong)電(dian)係(xi)統(tong)分(fen)割(ge)成(cheng)四(si)個(ge)單(dan)元(yuan)
，在(zai)每(mei)個(ge)分(fen)路(lu)上(shang)各(ge)安(an)裝(zhuang)一(yi)個(ge)雙(shuang)頭(tou)刀(dao)閘(zha)，分(fen)別(bie)對(dui)假(jia)撚(nian)機(ji)進(jin)行(xing)逐(zhu)台(tai)切(qie)換(huan)。雙(shuang)頭(tou)刀(dao)閘(zha)切(qie)換(huan)是(shi)人(ren)工(gong)操(cao)作(zuo)
，刀(dao)閘(zha)在(zai)轉(zhuan)換(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)會(hui)出(chu)現(xian)瞬(shun)間(jian)斷(duan)電(dian)現(xian)象(xiang)
，這(zhe)樣(yang)就(jiu)會(hui)造(zao)成(cheng)假(jia)撚(nian)機(ji)停(ting)機(ji)，這(zhe)是(shi)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)不(bu)能(neng)連(lian)續(xu)生(sheng)產(chan)的(de)原(yuan)因(yin)
，解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)本(ben)方(fang)案(an)設(she)計(ji)關(guan)鍵(jian)。所(suo)以(yi)
，在(zai)電(dian)源(yuan)切(qie)換(huan)前(qian)先(xian)將(jiang)要(yao)切(qie)換(huan)電(dian)源(yuan)假(jia)撚(nian)機(ji)的(de)電(dian)加(jia)熱(re)和(he)風(feng)機(ji)停(ting)下(xia)來(lai)降(jiang)低(di)負(fu)荷(he)，然(ran)後(hou)將(jiang)不(bu)間(jian)斷(duan)電(dian)源(yuan)UPS串聯在要切換的電路中，雙頭刀閘轉換時用UPS的電池組為假撚機提供傳動係統的電源
，就不會出現斷電現象，可以對該假撚機進行電源切換。切換完成後將UPS退出供電係統，再將電加熱和風機開啟
，這樣就完成了一台假撚機的切換。再進行下一台的切換，以此循環便可完成全部假撚機的切換（圖2）。

圖2

3.3控製流程
用一台UPS輪流切換，安全地將UPS加入和退出供電電路中，保證發電機組和變壓器不會出並網現象，這是控製方案中安全切換的關鍵。在控製回路中選用了PLC作為控製單元，我們選用了日本歐姆龍公司的CPM1A-30CDR-A可編程控製器，該產品抗幹擾能力強;適合工業現場工作環境;故障率低;編程簡單;擴展功能強，本身具有18路輸入和12路輸出，最高可擴展到90點。

電源切換控製過程中（圖3），首先PLCpanduanbeiyongdianyuanshifougongdaoxianchang，beiyongdianyuanmeiyougongdaoxianchangbunengqiehuan。youyucaiyongxunhuanqiehuanfangfa
，ruoliangtaijianianjitongshiqiehuan，gongdiandianyuanbushiyigedianyuanshi，liangtaijianianjigongdiandianyuanyuUPS連接的接觸器同時閉合，兩個不同電源短路相連，發電機和變壓器出現並網（圖2）。PLC檢測是否有其它假撚機在切換
，沒有其它機台切換時，UPS輸入輸出端的接觸器閉合
，UPS與該機台的輸入總電源接觸器形成並聯（以下稱外部旁路開關）。

圖3

UPS的功率小於假撚機運行負荷
，在外部旁路開關斷開前，必須將電加熱和風機電源斷開，降低負荷
，保證UPS的安全運行。否則係統負荷大於UPS功率的2倍，UPS自動斷電自我保護
，造成切換中的假撚機斷電停機，切換失敗。電加熱和風機電源斷開後，斷開外部旁路開關，UPS已加入到供電係統中，開啟UPS。為了延長雙頭刀閘的使用壽命，使刀閘在不帶負荷的情況下進行切換，雙頭刀閘切換前，將UPS的輸入端電源斷開， 此時切換中的假撚機已經與外部供電係統全部斷開，假撚機傳動係統由UPS電(dian)池(chi)組(zu)為(wei)其(qi)提(ti)供(gong)動(dong)力(li)電(dian)源(yuan)
，維(wei)持(chi)假(jia)撚(nian)傳(chuan)動(dong)係(xi)統(tong)的(de)正(zheng)常(chang)運(yun)轉(zhuan)，此(ci)時(shi)雙(shuang)頭(tou)刀(dao)閘(zha)已(yi)經(jing)空(kong)載(zai)，便(bian)可(ke)在(zai)無(wu)負(fu)荷(he)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)順(shun)利(li)切(qie)換(huan)。切(qie)換(huan)完(wan)成(cheng)後(hou)，接(jie)通(tong)UPS輸入端電源，為UPS供電的電源已經更換為備用電源
，電源切換完成。UPS關機後再接通外部旁路開關、電加熱和風機電源

，將UPS的輸入輸出端接觸器斷開
，UPS退出切換係統，這樣一台假撚機的雙電源切換已完成
，再進行下一台假撚機的切換。

四 應用效果

該切換控製係統應用於浙江省海寧市浩遠化纖有限公司
，該公司擁有四台意大利產RPR假撚機
，使用該係統前平均每月發電總時間180～200小xiao時shi

，使shi用yong該gai係xi統tong後hou

，可ke隨sui時shi在zai不bu停ting機ji的de情qing況kuang下xia進jin行xing雙shuang電dian源yuan切qie換huan，停ting限xian電dian多duo長chang時shi間jian，就jiu發fa電dian多duo長chang時shi間jian，企qi業ye再zai沒mei有you因yin限xian停ting電dian而er停ting產chan和he增zeng加jia無wu謂wei發fa電dian時shi間jian

，縮suo短duan了le發fa電dian時shi間jian，真zhen正zheng實shi現xian了le連lian續xu生sheng產chan，每mei月yue發fa電dian總zong時shi間jian不bu超chao過guo30小時
，每月減少發電時間150多個小時，因為發電成本是電網電費成本的兩倍多
，所以降低了企業生產成本
，增加了企業經濟效益。

五 結束語

本ben文wen的de創chuang新xin點dian在zai於yu將jiang一yi個ge較jiao大da供gong電dian係xi統tong雙shuang電dian源yuan切qie換huan分fen割ge成cheng若ruo幹gan小xiao的de用yong電dian單dan元yuan，達da到dao雙shuang電dian源yuan切qie換huan目mu的de，投tou資zi小xiao，見jian效xiao大da。隨sui著zhe我wo國guo經jing濟ji的de快kuai速su發fa展zhan
，近jin年nian來lai我wo國guo部bu分fen地di區qu出chu現xian了le電dian力li短duan缺que現xian象xiang，有you一yi些xie中zhong小xiao化hua纖xian企qi業ye自zi備bei發fa電dian機ji組zu，在zai電dian源yuan切qie換huan時shi必bi須xu停ting機ji，且qie發fa電dian時shi間jian必bi須xu保bao證zheng每mei批pi產chan品pin生sheng產chan周zhou期qi，無wu形xing增zeng加jia了le發fa電dian時shi間jian。該gai切qie換huan控kong製zhi係xi統tong就jiu是shi針zhen對dui這zhe些xie企qi業ye而er設she計ji的de。一yi是shi解jie決jue了le電dian源yuan切qie換huan時shi不bu停ting機ji保bao證zheng生sheng產chan連lian續xu運yun行xing;ershisuoduanfadianshijian，jiangdiqiyechengbenzengjiaxiaoyi。gaixitongkekuozhanzhigengduotaijianianjiqiehuankongzhi
，yekeyiweiqitalianxushengchandeqiyeshixianshuangdianyuanqiehuankongzhi。