一起備自投裝置動(dòng)作失敗的原因分析及防范措施

劉　華　崔　莉（.新疆工程學(xué)院電力工程系，新疆　烏魯木齊　　83003；.國(guó)家電網(wǎng)新疆電力公司培訓(xùn)中心，新疆　烏魯木齊　83003）

一起備自投裝置動(dòng)作失敗的原因分析及防范措施

劉華1崔莉2
（1.新疆工程學(xué)院電力工程系，新疆烏魯木齊830023；2.國(guó)家電網(wǎng)新疆電力公司培訓(xùn)中心，新疆烏魯木齊830013）

摘要：備用電源自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱備自投）作為提高供電可靠性的重要措施，廣泛應(yīng)用在電網(wǎng)中。本文針對(duì)烏北變電站35kV所用變電系統(tǒng)的備自投裝置發(fā)生的一起拒動(dòng)事故，進(jìn)行原因分析和探討，并提出改進(jìn)意見(jiàn)，對(duì)于以后備自投裝置的事故分析、技術(shù)改造及后期改擴(kuò)建設(shè)計(jì)具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：備自投；所用變；接地；措施

合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，在實(shí)際的電網(wǎng)運(yùn)行中，為簡(jiǎn)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其繼電保護(hù)的配置方式，一般遵循以下原則：宜采用環(huán)網(wǎng)布置開(kāi)環(huán)運(yùn)行；宜采用雙回線布置，單回線—變壓器組運(yùn)行的終端供電方式。如果取此類運(yùn)行方式，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繼電保護(hù)整定配合不會(huì)存在死循環(huán)和產(chǎn)生事故解列點(diǎn)的問(wèn)題，但供電可靠性降低，當(dāng)主供線路事故跳閘，可能會(huì)導(dǎo)致變壓站失壓。因此，為保證電力系統(tǒng)的供電可靠性，220kV及以上電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)一般采用環(huán)形電網(wǎng)，110kV以下電壓等級(jí)的網(wǎng)絡(luò)采用備用電源自投入裝置。另外，備用電源自投裝置也廣泛的應(yīng)用在所用電源（廠用電源）中，為變電站（發(fā)電廠）提供可靠的所用電源（廠用電源）。

目前，烏北變電站35kV站用系統(tǒng)備自投為北京四方CSC-246裝置。本文將以一起備自投失敗導(dǎo)致站用0.4kVⅡ段母線失壓的事故為例分析和探討備自投的動(dòng)作情況，并對(duì)備自投的接線提出改進(jìn)意見(jiàn)和防范措施。

一、運(yùn)行接線方式

目前，烏北變電站由于主變沒(méi)有投運(yùn)，兩路站用電源均為外線路供電，一路為35kV米北線接入帶3號(hào)所用變，一路為35kV堿北線接入帶4號(hào)所用變，兩路電源互為備用（接線圖如圖1所示）。正常情況下，3號(hào)所用變帶0.4kVⅠ段運(yùn)行，4號(hào)所用變帶0.4kVⅡ段及備用段運(yùn)行，0.4kVⅡ段與備用段通過(guò)分段4052斷路器死連接，分段斷路器4051處于熱備用狀態(tài)，當(dāng)任意母線失壓時(shí)分段斷路器4051會(huì)自動(dòng)投入。

二、事故經(jīng)過(guò)

2008年8月24日，由于天氣原因（雷雨天氣），35kV米北線不時(shí)的發(fā)“進(jìn)線接地”信號(hào)，運(yùn)行人員對(duì)35kV米北線站內(nèi)設(shè)備檢查未見(jiàn)異常，3號(hào)所變高壓側(cè)電壓表A相電壓指示為4.8kV左右，B、C兩相電壓指示36kV，初步判斷為35kV米北線線路A相有接地，及時(shí)將此現(xiàn)象向?yàn)跏械卣{(diào)匯報(bào)。約20分鐘后，另一所用電源35kV堿北線由于線路發(fā)生相間故障，對(duì)側(cè)斷路器跳閘，烏北站4號(hào)所用變失壓，備自投裝置未動(dòng)作，造成站用0.4kVⅡ段母線失壓。隨后運(yùn)行人員到現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)4號(hào)所變低壓側(cè)4004斷路器未跳閘，手動(dòng)拉開(kāi)4004斷路器，合上4051斷路器成功。

三、原因分析

在事故發(fā)生后，由于備自投未動(dòng)作，我們就從備自投動(dòng)作邏輯和當(dāng)時(shí)異常運(yùn)行情況入手進(jìn)行分析，查找原因。烏北變電站備自投裝置為北京四方公司生產(chǎn)的CSC-246備自投裝置，接線形式如圖2所示。正常運(yùn)行時(shí)，Ⅰ、Ⅱ母均有電壓，1DL，2DL在合位，3DL在分位。

動(dòng)作邏輯如圖3所示。

動(dòng)作邏輯1：以Ⅱ母失壓、線路Ⅱ無(wú)流、Ⅰ母有壓作為啟動(dòng)條件，2DL分閘、3DL合閘作為閉鎖條件，以T2延時(shí)跳開(kāi)2DL斷路器。

動(dòng)作邏輯2：以2DL斷路器分閘位置、Ⅱ母失壓、Ⅰ母有電壓作為啟動(dòng)條件，3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時(shí)合上3DL斷路器。

由于烏北變電站所用系統(tǒng)接線與裝置的備自投方案有所不同，因此在實(shí)際接線時(shí)取的輸入量有所不同，按照施工設(shè)計(jì)的要求，1DL開(kāi)關(guān)輸入量取自4003斷路器，2DL開(kāi)關(guān)輸入量取自4004斷路器，3DL開(kāi)關(guān)輸入量取自4051斷路器，Ⅰ母電壓取自35kV米北線、Ⅱ母電壓取自35kV堿北線電壓。當(dāng)35kV堿北線（米北線）出現(xiàn)故障后，35kV堿北線（米北線）電壓消失，4號(hào)所變（3號(hào)所用變）低壓側(cè)無(wú)電流，4號(hào)（3號(hào)）站用變0.4kV進(jìn)線開(kāi)關(guān)4004斷路器跳閘，同時(shí)，檢35kV米北線（堿北線）有電壓時(shí)，備自投裝置經(jīng)過(guò)T2（T1）時(shí)間后，跳開(kāi)4號(hào)（3號(hào)）站用變進(jìn)線開(kāi)關(guān)，在確認(rèn)此開(kāi)關(guān)跳開(kāi)后，經(jīng)T3時(shí)間后合上分段4051斷路器。

圖1　烏北變所用系統(tǒng)接線圖

從上面的自投邏輯可以看出，備自投拒動(dòng)有以下兩個(gè)方面原因：

（一）裝置有閉鎖信號(hào)輸入

圖2　內(nèi)橋形式接線的備自投方式

1　低壓分段4051斷路器在合位

當(dāng)4051斷路器合閘時(shí)，備自投裝置放電，此時(shí)，無(wú)論Ⅰ、Ⅱ段母線是否失壓，備自投都不會(huì)動(dòng)作。根據(jù)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行情況（4051斷路器在熱備用狀態(tài)）判斷，此閉鎖條件不滿足。

2　備自投保護(hù)動(dòng)作出口

因備自投只允許動(dòng)作一次，在備自投動(dòng)作一次后將自動(dòng)退出備自投軟壓板，針對(duì)這種情況，協(xié)同保護(hù)人員對(duì)備自投裝置軟壓板進(jìn)行檢查未見(jiàn)異常。

圖3?、蚰甘簜渫哆壿媹D

3　有外部閉鎖信號(hào)

為防止PT斷線時(shí)備自投誤動(dòng)，裝置取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據(jù)。是否是由于線路電流過(guò)小造成裝置判斷為PT斷線而閉鎖？這是重點(diǎn)懷疑的一項(xiàng)原因，但調(diào)出報(bào)表顯示事故前電流值均正常。

（二）裝置啟動(dòng)條件不滿足

本套備自投裝置的啟動(dòng)條件共有四個(gè)：1備自投壓板投入。2裝置控制字投入。34003斷路器、4004斷路器在合位，4051斷路器在分位。435kV米北線、35kV堿北線均有壓。

對(duì)以上前三個(gè)啟動(dòng)條件，4003斷路器、4004斷路器、4051斷路器狀態(tài)正確，進(jìn)入裝置檢查控制字設(shè)置正確，備自投壓板投入正確，測(cè)量壓板接觸良好，檢查未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

對(duì)于第四個(gè)啟動(dòng)條件35kV米北線、35kV堿北線均有壓，結(jié)合當(dāng)時(shí)35kV米北線線路A相有接地現(xiàn)象進(jìn)行分析，因此懷疑可能是由于線路電壓不正常造成了備自投拒動(dòng)。備自投邏輯判斷中，共采集了8路電壓回路：Ⅰ、Ⅱ母的三相電壓用以判斷低壓側(cè)無(wú)電壓，所變高壓側(cè)進(jìn)線電壓用以判斷備用電源高壓側(cè)有電壓。查閱設(shè)計(jì)圖紙，發(fā)現(xiàn)高壓側(cè)有壓恰好抽取的是A相電壓。

裝置的失壓門檻為30V，有壓門檻為70V，根據(jù)PT的變比，可以算出：

一次失壓電壓UL=30V×35kV/

3 /100V=6.06kV

一次有壓電壓UH=70V×35kV/

3 /100V=14.1kV

從上可以看出，當(dāng)A相電壓高于14.1 kV時(shí)，裝置判斷為備用電源有壓，低于6.1kV時(shí)，裝置判斷為備用電源失壓。當(dāng)時(shí)35kV米北線線路A相有接地，A相電壓為4.8kV左右，低于失壓門檻6.06kV備自投檢測(cè)3號(hào)所用變高壓側(cè)無(wú)電壓從而不啟動(dòng)備自投裝置，導(dǎo)致0.4kVⅡ段失壓。

四、存在問(wèn)題及防范對(duì)策

由于本站備自投在設(shè)計(jì)時(shí)只采取了八路電壓回路：Ⅰ、Ⅱ母三相電壓及高壓側(cè)進(jìn)線的A相電壓。這種接線存在以下問(wèn)題：對(duì)于35kV系統(tǒng)，線路某一相發(fā)生接地時(shí)，不會(huì)立刻跳開(kāi)斷路器，而是允許非正常運(yùn)行一段時(shí)間。如果出現(xiàn)在3號(hào)所用變進(jìn)線A相接地的期間內(nèi)發(fā)生4號(hào)所用變進(jìn)線失壓，就會(huì)造成前面所說(shuō)的備自投動(dòng)作失敗的情況；如果出現(xiàn)了在3號(hào)所用變進(jìn)線B相或C相接地的期間內(nèi)又發(fā)生4號(hào)所用變進(jìn)線失壓，則不會(huì)影響備自投的正確動(dòng)作。

為防止這種現(xiàn)象的發(fā)生，可將備用電源有壓采集量由相電壓改為線電壓。這樣，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，雖然相電壓降低，但線電壓卻不會(huì)改變，從而能在發(fā)生單相接地時(shí)保證備自投的可靠動(dòng)作，現(xiàn)在這種方案已報(bào)技改項(xiàng)目，該站在主變投運(yùn)，利用所用工作變接入所用系統(tǒng)的停電機(jī)會(huì)，對(duì)備自投回路進(jìn)行改造。

結(jié)語(yǔ)

電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力技術(shù)的日新月異，備自投裝置廣泛應(yīng)用于綜合自動(dòng)化變電站，其可靠性影響整個(gè)變電站乃至系統(tǒng)的安全運(yùn)行。通過(guò)該案例對(duì)備自投動(dòng)作失敗的原因分析，提出了備自投裝置二次接線和邏輯設(shè)定的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行方面應(yīng)該注意的問(wèn)題，對(duì)于變電站的此類備自投裝置的事故分析、技術(shù)改造及后期改擴(kuò)建具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

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[2]張國(guó)平，陳暉，呂庭欽，王翠霞.倒送電運(yùn)行方式中備自投動(dòng)作分析及技術(shù)措施[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2009（08）：93-94.

中圖分類號(hào)：TM774

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：劉華，女，漢族，大學(xué)本科，副教授，51歲，新疆工程學(xué)院電力工程系教研室主任。崔莉，女，高級(jí)講師，國(guó)家電網(wǎng)新疆電力公司培訓(xùn)中心。