備用電源自動投入裝置的工作原理淺析

摘要］文章分析備用電源自動投入裝置的工作原理，為排澇泵站供電連續(xù)性問題提供解決方案。

［關(guān)鍵詞］排澇泵站；停電；接線方式；備自投

［作者簡介］陸葉，廣西梧州市防洪排澇工程處助理工程師，廣西梧州，543002

［中圖分類號］ TM64 ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］ A ［文章編號］ 1007-7723（2012）04-0057-0002 梧州市是廣西東部的中心城市，位于珠江流域西江水系的潯江、桂江及西江三江匯合口處，由于市區(qū)的地勢比江河的洪水水位低，所以每逢汛期，雨季，城區(qū)就會受到外洪內(nèi)澇的威脅。為了保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全，減少洪澇災(zāi)害造成的損失，梧州市在城區(qū)相繼建成了12多公里的防洪堤和8個排澇泵站，在防洪排澇方面發(fā)揮了極大的作用，有效地促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但排澇泵站作為一級用電負(fù)荷，在實(shí)際運(yùn)行中卻遇到這樣的問題，那就是雷暴雨導(dǎo)致泵站主供電源停電時(shí)，我們通過人工操作將泵站切換到備用電源供電最少需要20分鐘左右的時(shí)間，這對分秒必爭的抗洪搶險(xiǎn)來說，是很不利的。如何保證排澇泵站供電的連續(xù)性，維持排水系統(tǒng)的安全運(yùn)行，是我們必須面對的問題。

一、備用電源自動投入裝置的工作原理

在電力系統(tǒng)中，有一種安全自動裝置，由于結(jié)構(gòu)簡單、投資少，可靠性高，能保證用戶不間斷供電而被廣泛應(yīng)用，這種裝置稱之為備用電源自動投入裝置，簡稱BZT裝置，如果將它應(yīng)用到我們的排澇泵站，就能很好地解決排澇泵站供電連續(xù)性的問題。下面通過對備用電源自動投入裝置工作原理的分析來說明它是如何解決供電連續(xù)性的問題。

備用電源備動投入裝置（BZT）是電力安全自動裝置的一種，作用是當(dāng)正常供電的線路發(fā)生故障而停電時(shí)，能自動而迅速地將備用電源投入工作或?qū)⒇?fù)荷切換到備用電源上去，從而保證用戶的連續(xù)供電。

如圖1所示的接線方式為橋形接線，正常的運(yùn)行方式是：DL1、DL2在合位，DL3在分位，進(jìn)線1通過DL1向10kV Ⅰ段母線供電，進(jìn)線2通過DL2向10kV Ⅱ段母線供電，橋開關(guān)DL3作為備自投開關(guān)。

其動作邏輯為：當(dāng)進(jìn)線1因故障失電，備自裝置判斷出10kV Ⅰ段母線失壓，進(jìn)線1無電流，10kV Ⅱ段母線有電壓，動作跳開DL1開關(guān)，合上DL3開關(guān)，確保了兩段母線不失壓。同理，如果進(jìn)線2因故障失電，備自投裝置動作，跳開DL2開關(guān)，合上DL3開關(guān)。為了保證供電的可靠性，進(jìn)線1和進(jìn)線2的電源應(yīng)取自不同的變電站，以保證變電站故障時(shí)，兩進(jìn)線電源不同時(shí)失電。在這里，備用電源自動投入裝置除了取母線電壓為判據(jù)外，還引入了進(jìn)線電流作為備自投動作的條件，也就是說，除了判別母線無電壓外，還需判斷該母線連接的進(jìn)線無電流，另一段母線有壓，備自投才會動作，這樣做是為了防止母線PT斷線引發(fā)的備自動誤動作。如果進(jìn)線1帶Ⅰ、Ⅱ段母線運(yùn)行，也就是說DL1、DL3在合位，DL2在分位時(shí)，DL2開關(guān)作為備自投開關(guān)。備自投的動作原理為：進(jìn)線1失電后，備自投判斷Ⅰ、Ⅱ段母線失壓、進(jìn)線1無電流、進(jìn)線2線路有電壓、動作跳開DL1開關(guān)，合上DL2開關(guān)。進(jìn)線2帶Ⅰ、Ⅱ段母線運(yùn)行時(shí)，動作原理也是一樣。這樣的運(yùn)行方式下，Ⅰ、Ⅱ段母線電壓可通母線PT切換裝置切換到其中一臺母線PT上去，即兩段母線的電壓都取自其中一臺母線PT。

圖2所示的接線是單母線接線。正常運(yùn)行時(shí)，DL1或DL2其中一個開關(guān)在分位，另一個在合位（即DL1和DL2互為備投）。

我們假定DL1在合位，DL2在分位，當(dāng)進(jìn)線1故障導(dǎo)致母線失壓時(shí)，備自投裝置判斷母線無壓，進(jìn)線1無流，作為備用線路的進(jìn)線2有壓，動作跳開DL1開關(guān)，合上DL2開關(guān)。這種備自投方式類似于上面說的其中一條進(jìn)線帶Ⅰ、Ⅱ段母線運(yùn)行的方式。

二、備用電源自動投入裝置的基本要求

上面分析了備用電源自動投入裝置動作的一些邏輯原理，下面談?wù)勗撗b置的一些基本要求。

1.工作電源切斷后，才能投入備用電源，這一要求的目的是為防止將備用電源投入到故障元件上去，造成備自投失敗，甚至擴(kuò)大事故，設(shè)備受到短路電源的再次沖擊，加重設(shè)備損壞。例如圖1中，只有當(dāng)DL1斷開后，才允許合上DL3。如果進(jìn)線1線路故障，DL1還沒斷開時(shí)合上DL3，電流通過DL2、DL3、DL1流向故障點(diǎn)，相當(dāng)于帶地線合閘送電。這樣一來，備自投不但不成功，還會擴(kuò)大事故，造成設(shè)備損壞。實(shí)現(xiàn)這一要求的措施是：備自投裝置的合閘回路由供電線路受電側(cè)開關(guān)的常閉輔助觸點(diǎn)啟動。

2.備自投裝置應(yīng)保證只動作一次。假如工作母線發(fā)生永久性故障，這樣由變電站側(cè)的開關(guān)將跳閘，備自投裝置檢測到母線無壓，進(jìn)線無流，備用側(cè)有壓后就會動作，將備用電源投入，因故障發(fā)生在母線，故障沒有被切除，備用電源上的繼電保護(hù)會迅速動作將備用電源斷開，如果此時(shí)再次將備用電源投入，不但不成功，還會使備用電源、系統(tǒng)受到故障電流的沖擊，可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大、設(shè)備損壞的嚴(yán)重后果。備自投裝置可以通過邏輯判斷來實(shí)現(xiàn)只動作一次的要求，即備用電源自投只有在充電完成后，才可能動作。其充電條件全部滿足且持續(xù)時(shí)間達(dá)到備用自投充完電所需的時(shí)間，備自投才能完成充電，任一放電條件滿足，備用自投即放電，備自投就無法啟動時(shí)，只有再次充滿電后才可能再啟動。

3.工作母線失壓時(shí)，除了要檢測到備用電源有壓外，還要檢查工作電源無電流才能啟動備自投，以防止電壓互感器一、二次三相斷線造成誤動作。

4.定值方面的整定要求：低電壓繼電器應(yīng)保證在所接母線失壓后能可靠動作，在切除故障后能可靠返回，為縮小低電壓繼電器動作范圍，低電壓定值宜整定得較低，一般動作電壓取額定電壓的15％～30％。過電壓繼電器用于判斷備用電源是否有電壓，應(yīng)能在所接母線(或線路)電壓正常時(shí)能可靠動作，而當(dāng)備用電源電壓低于允許值時(shí)，則不允許備自投裝置動作?？紤]到電動機(jī)自啟動過程中備用母線可能出現(xiàn)的最低運(yùn)行電壓，應(yīng)保證備自投裝置動作，所以過電壓繼電器的動作電壓值不應(yīng)低于額定電壓的15％～30％。

備用電源自動投入裝置如能在排澇泵站在廣泛應(yīng)用，將能很好地解決排澇泵站供電連續(xù)性的問題，提高泵站的應(yīng)急處置能力，為抗洪搶險(xiǎn)贏取寶貴的時(shí)間，而且它投資少，可靠性高，后期的維護(hù)量也少，無需占用很多資源，是一種行之有效的解決問題的辦法。不過，在實(shí)際應(yīng)用中，各單位還需靈活結(jié)合自身一次系統(tǒng)接線的實(shí)際情況，和變電站的保護(hù)相配合，整定出合理的動作定值。在備用電源自動投入裝置正式啟用前還需做一次整組傳動試驗(yàn)，這樣才能保證備用電源自動投入裝置能正確、可靠動作，才能切實(shí)提高排澇泵站供電的可靠性。

［參考文獻(xiàn)］

［1］黃梅.電力系統(tǒng)自動裝置［M］.北京:中國電力出版,2002.