仪表供电系统.ppt
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1、仪表供电系统仪表供电系统雷军2010年10月一、仪表供电范围仪表供电范围 1、仪表及控制系统的供电仪表及控制系统的供电 仪表及控制系统的供电范围包括:仪表及控制系统的供电范围包括:n n常规仪表系统;常规仪表系统;n n分散控制系统分散控制系统(DCS)(DCS)、可编程序逻辑控制器、可编程序逻辑控制器(PLC)(PLC)、监控和、监控和数据采集系统数据采集系统(SCADA)(SCADA)和监控计算机等系统;和监控计算机等系统;n n自动分析仪自动分析仪n n安全仪表系统安全仪表系统(SIS)(SIS);n n工业电视系统工业电视系统n n火灾及可燃气体、有毒气体检测报警系统火灾及可燃气体、有
2、毒气体检测报警系统(FGS)(FGS)。2、仪表辅助设施供电、仪表辅助设施供电 仪表辅助设施供电范围包括:n n仪表盘(柜)内照明、风扇等;n n仪表及测量管道的电伴热。二、仪表供电负荷等级二、仪表供电负荷等级1、石油化工企业生产装置的供电负荷等级、石油化工企业生产装置的供电负荷等级 根据SH 30382000石油化工企业生产装置电力设计技术规范把生产装置的供电分为一级负荷、一级负荷中特别重要负荷、二级负荷和三级负荷。2 2、仪表供电负荷等级、仪表供电负荷等级、仪表供电负荷等级、仪表供电负荷等级 一级负荷一级负荷 一级负荷是指生产装置工作电源突然中断时,一级负荷是指生产装置工作电源突然中断时,
3、将严重影响连续生产工艺过程,造成重大经济损将严重影响连续生产工艺过程,造成重大经济损失。供电恢复后需很长时间才能恢复生产的特大失。供电恢复后需很长时间才能恢复生产的特大型和大、中型生产装置以及确保其正常操作的公型和大、中型生产装置以及确保其正常操作的公用工程的用电负荷。用工程的用电负荷。中特别重要负荷是指当生产装置工作电源突然中特别重要负荷是指当生产装置工作电源突然中断时,为确保装置安全停工和处理事故,避免中断时,为确保装置安全停工和处理事故,避免引起爆炸、火灾、中毒、人身伤亡、关键设备损引起爆炸、火灾、中毒、人身伤亡、关键设备损坏,或事故一旦发生能及时处理,防止事故扩大,坏,或事故一旦发生能
4、及时处理,防止事故扩大,保证关键设备、抢救及撤离工作人员,而必须供保证关键设备、抢救及撤离工作人员,而必须供电的负荷。电的负荷。二级负荷 是指生产装置工作电源突然中断时,连续生产工艺过程被打乱,使主要设备损坏,恢复供电后,需较长时间才能恢复生产,产品大量报废,大量减产,使企业造成较大经济损失。三级负荷 是指不属于一级、二级的其它用电负荷。n n一级负荷应有两个电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源不应同时受到损坏。n n 一级负荷中特别重要负荷,除由两个电源供电外,还应增加应急电源,并严禁其它负荷接入应急电源供电系统。n n三级负荷对供电无特殊要求。3 3、石油化工企业生产装置的供电方式、
5、石油化工企业生产装置的供电方式、石油化工企业生产装置的供电方式、石油化工企业生产装置的供电方式n n生产装置的供电系统,一、二类负荷的装置,高压配电室一般采用双回路进线、单母线分段方式,母联断路器采用自动投入装置,低压变电所用两台变压器供电,单母线分段,母联开关可自投或不自投。不设自投时可用隔离开关分段。n n三类负荷可用单电源单台变压器等较简单的供电方式。4、仪表及控制系统的供电负荷等级仪表及控制系统的供电负荷等级 和电源类型和电源类型 仪表及控制系统的用电负荷按SH 3038规定属于一级负荷中特别重要负荷。这类负荷当供电中断时,为确保安全停工及处理事故,不致造成设备损坏和人身伤害事故,不致
6、造成重大经济损失,需要设置UPS。在少数情况下,仪表用电负荷属于三级负荷。这类负荷在供电中断时,对生产过程影响较小,不会造成设备损坏和经济损失,因此,不需要设置UPS,而由普通电源供电。用电仪表及设备必须符合220V,50Hz交流或24V(特殊需要时可用48V)直流的电源规格。仪表及控制系统(包括引进产品)的用电规格必须电源规格:n n 电源的电压n n 交流电的频率与波形失真n n 直流电的波纹电压n n 电源瞬断时间n n 瞬时电压降等指标。三、电源质量等级三、电源质量等级 1 1、交流电源、交流电源(1)(1)交流电源电压偏差等级交流电源电压偏差等级 交流电源电压偏差按电压偏离其公称值的
7、百分数分级,其极限值分为下列四级:n n1 1级级 1.0%1.0%n n2 2级级 10%10%n n3 3级级 -15%+10%-15%+10%n n4 4级级 -20%+15%-20%+15%(2)交流电源频率偏差等级 交流电源频率偏差按频率偏离其公称值的百分数分级。其极限值分为下列三级:n n 1级 0.2n n 2级 1.0n n 3级 5.0(3)交流电源的谐波含量 交流电源的谐波电压仅指小于公称频率10倍的真实谐波(公称频率的整数倍)的电压。谐波含量是各谐波电压二次方之和的平方根值与电源基频电压(方均根值)之比的百分数。谐波含量的极限值分为下列四级:n n 1级 2n n 2级
8、5n n 3级 10n n 4级 20(4)三相交流电源的相位差 它是根据两相邻电压矢量之间的相位差对公称值的最大偏离分级,三相制相位差的公称值为120,相位差偏差的极限值分为下列三级:n n1级1 n n2级2n n3级5(5)(5)辅助或备用电源的切换时间辅助或备用电源的切换时间 如引起切换的电压偏差的极限值与上述如引起切换的电压偏差的极限值与上述1 1、(1 1)条规定值不同时,则可采用下列数值:)条规定值不同时,则可采用下列数值:偏离公称电压偏离公称电压1010;偏离公称电压偏离公称电压2020;偏;偏离公称电压离公称电压5050(仅适用于负偏差仅适用于负偏差);偏离公称电;偏离公称电
9、压压9595(仅适用于负偏差仅适用于负偏差)。切换时间的极限值分。切换时间的极限值分为下列五级:为下列五级:n n 1 1级级 3 ms 3 msn n 2 2级级 10 ms 10 msn n 3 3级级 20 ms 20 msn n 4 4级级 200 ms 200 msn n 5 5级级 1 s 1 s2、直流电源 (1)(1)直流电源电压偏差等级直流电源电压偏差等级 直流电源电压偏差是按电压偏离其公称值的直流电源电压偏差是按电压偏离其公称值的百分数分级,其极限值分为下列五级百分数分级,其极限值分为下列五级(电源电压变电源电压变化包括随负载变化引起的电阻源抗的影响化包括随负载变化引起的电
10、阻源抗的影响):n n 1 1级级 1 1n n 2 2级级 5 5 n n 3 3级级 15 15 +10 +10 n n 4 4级级 20 20+15+15 n n 5 5级级 30 30 +20 +20 (2)直流电源电压纹波 纹波电压定义为电源电压的总交流分量(峰一峰值)与电源电压平均值之比的百分数,在额定负载下测量。其极限值分为下列四级:n n 1级 0.2n n 2级 1.0n n 3级 5.0n n 4级 15.0(3)(3)辅助或备用直流电源辅助或备用直流电源 如引起切换的电压偏差的极限值与上述如引起切换的电压偏差的极限值与上述2 2、(、(1 1)条规定值不同时,则可采用下列
11、数值:条规定值不同时,则可采用下列数值:偏离公称电压偏离公称电压1010;偏离公称电压;偏离公称电压2020;偏离;偏离公称电压公称电压5050(仅适用于负偏差仅适用于负偏差);偏离公称电压;偏离公称电压9595(仅适用于负偏差仅适用于负偏差)。切换时间的极限值分为切换时间的极限值分为下列五级:下列五级:n n 1 1级级 l ms l msn n 2 2级级 5 ms 5 msn n 3 3级级 20 ms 20 msn n 4 4级级 200 ms 200 msn n 5 5级级 1 s 1 s3、仪表及控制系统对电源质量的要求仪表及控制系统对电源质量的要求(1)普通电源质量指标 交流电源
12、n n 电压:220V10;n n 频率:50Hz1 Hz。n n 波形失真率:10 直流电源(直流电源装置或直流稳压电源提供)n n 电压:24V士1V;n n 纹波电压:小于5;n n 交流分量(有效值):小于100mV 电源瞬断时间应小于用电设备的允许电源瞬断时间。瞬时电压降:小于20。(2)不间断电源输出质量指标 交流电源n n 电压:220V5;n n 频率:50Hz0.5Hz;n n 波形失真率:小于5。直流电源n n 电压:24V,24V28V可调;48V,48V52V可调。n n 纹波电压:小于0.2。n n 交流分量(有效值):小于40mV 电源瞬断时间:小于等于20ms。瞬
13、时电压降:小于10。(3)电源电压降及线路电压降 一般工业自动化仪表的电源电压降及线路电压降,不应超过仪表设备额定电压值的525。尽量使线路敷设长度最短,减少导线压降损失;根据线路工作电流(或计算电流)大小,选配适当的导线直径、材质和载流量;重要系统(如DCS、ESD系统等),应配置带稳压稳频的电源装置。(4)电源瞬时扰动 国际电工委员会将“电源瞬时扰动”定义为“持续时间等于或小于0.2s的扰动”,它对测量和控制系统的正常工作有重大影响。设计供电回路或采用电源设备时,电源瞬时扰动时间应不小于用电设备的最小允许瞬时扰动供电时间。应特别注意由于电源的瞬时扰动或瞬时中断的时间特性。例如:各类继电器,
14、当失电时,它们的失电时间(动作特性)为5、10、20、30ms不等;电磁阀、微动力开关的换向(切换)时间为1050ms;电动仪表、调节器等一般不超过5ms。(5)(5)特殊用电要求特殊用电要求 某些仪表对交流电源的谐波含量、直流电源电压纹波有特殊要求。n n仪表对谐波电压、纹波电压的要求一般规定如下:交流电源的谐波含量5;直流电源的纹波电压1。n n对电源有特殊要求的仪表,应配备专用电源设备,供电质量指标应不超过仪表规定的极限值。4、电源容量的要求、电源容量的要求n n仪表电源容量,应按仪表及控制系统的用电量总和的1.2倍1.5倍确定。n n 用于DCS、PLC、SIS等系统的不间断电源容量可
15、按各系统用电量总和的1.2倍1.25倍计算。如果考虑备用,则按1.5倍计算。四、四、仪表供电系统仪表供电系统1、仪表供电系统基本要求仪表供电系统基本要求 供电系统应根据生产装置要求和仪表用电负荷等级及电源质量要求,制定合理、安全可靠的供电设计方案。(1)供电系统应满足下列要求:仪表及控制系统的供电,应按电源种类(普通电源或交流不问断电源和直流不间断电源)分别独立配电,不得混用配电柜(箱)或开关箱;同一控制系统应采用同一电源供电;采用交流供电时,应考虑仪表系统启动时的冲击状态保护措施;仪表电源系统应按电气专业的标准、规范设置保护措施和接地。(2 2)安全仪表系统的供电应满足下列要求:)安全仪表系
16、统的供电应满足下列要求:重要安全仪表系统的电源单元,应考虑冗余措施;重要安全仪表系统的电源单元,应考虑冗余措施;电磁阀电源电压宜采用电磁阀电源电压宜采用24V(24V(特殊需要时可用特殊需要时可用48V)48V)直流电或直流电或220V220V交流电,且应考虑以下要求:交流电,且应考虑以下要求:a a、重要安全仪表系统的直流电磁阀应由冗余重要安全仪表系统的直流电磁阀应由冗余配置的直流稳压电源或由直流配置的直流稳压电源或由直流UPSUPS供电;供电;b b、安全仪表系统的交流电磁阀应由交流安全仪表系统的交流电磁阀应由交流UPSUPS供电;供电;可燃气体和有毒气体检测系统,应采用可燃气体和有毒气体
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