變電所低壓母聯(lián)備自投原理及運(yùn)用

趙慧峰，石利宏，梁鳳珍

（1.吉林石化公司化肥廠，吉林吉林 132021；2.中國(guó)石油吉林?jǐn)?shù)據(jù)中心，吉林吉林 132000；3.吉林石化公司機(jī)動(dòng)處，吉林吉林 130021）

0 引言

母聯(lián)備自投是在母聯(lián)開(kāi)關(guān)柜中安裝的雙電源自動(dòng)切換裝置。主要用于兩段母線中的進(jìn)線電源切換，保證一段母線失電后，迅速通過(guò)母聯(lián)及另段進(jìn)線為失電段回路供電。

1 雙電源切換裝置產(chǎn)品概述

某數(shù)據(jù)中心低壓母聯(lián)開(kāi)關(guān)柜中的雙電源切換裝置為ABB的DPT/TE雙電源切換裝置。此型號(hào)用于帶母聯(lián)斷路器的兩路市電的自動(dòng)切換。

1.1 工作原理

DPT/TE裝置主要用于控制和自動(dòng)切換帶母線聯(lián)絡(luò)斷路器的兩路電源的供電系統(tǒng)。如圖1工作模式圖所示；一個(gè)2位置轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)用于設(shè)定兩種工作模式：自動(dòng)模式（AUTO）和關(guān)閉模式（OFF）。當(dāng)系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)，需將運(yùn)行開(kāi)關(guān)置于“運(yùn)行RUN”位置，而“復(fù)位RESET”按鈕可使運(yùn)行程序恢復(fù)到初始狀態(tài)。

1.1.1 自動(dòng)模式

當(dāng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)AUTO”位置，系統(tǒng)將處于自動(dòng)切換狀態(tài)。

（1）在正常狀態(tài)下，（電源U1和U2電壓都正常），則母聯(lián)斷路器Q3斷開(kāi)，斷路器Q1和Q2閉合。

（2）當(dāng)電源U1失壓，電源U2電壓正常且母聯(lián)斷路器Q3處于斷開(kāi)狀態(tài)，則斷路器Q1經(jīng)t1延時(shí)斷開(kāi)，母聯(lián)斷路器Q3在斷路器Q1斷開(kāi)后經(jīng)t2延時(shí)閉合，則兩路用電均由電源U2提供。

（3）當(dāng)電源U1恢復(fù)正常后，母聯(lián)斷路器Q3經(jīng)t3延時(shí)后斷開(kāi)，斷路器Q1在母聯(lián)斷路器Q3斷開(kāi)后經(jīng)t4延時(shí)閉合。

（4）當(dāng)電源U2失壓，電源U1電壓正常且母聯(lián)斷路器Q3處于斷開(kāi)狀態(tài)，則斷路器Q2經(jīng)t1延時(shí)斷開(kāi)，母聯(lián)斷路器Q3在斷路器Q2斷開(kāi)后經(jīng)t2延時(shí)閉合，則兩路用電均由電源U1提供。

（5）當(dāng)電源U2恢復(fù)正常時(shí)，母聯(lián)斷路器Q3經(jīng)t3延時(shí)后斷開(kāi)，斷路器Q2在母聯(lián)斷路器Q3斷開(kāi)后經(jīng)t4延時(shí)閉合。

1.1.2 關(guān)斷模式

當(dāng)關(guān)斷模式下，系統(tǒng)并不考慮電源U1和U2電壓是否正常，斷路器Q1/Q2和母聯(lián)斷路器Q3均會(huì)處于斷開(kāi)狀態(tài)。

圖1 工作模式

1.2 延時(shí)功能（只適用于自動(dòng)模式）

從接收到電壓存在與否的輸入信號(hào)至輸出對(duì)斷路器開(kāi)會(huì)的執(zhí)行命令的時(shí)間延遲，由內(nèi)部的微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以通過(guò)分別調(diào)節(jié)的4個(gè)延時(shí)旋鈕來(lái)設(shè)定所需斷路器開(kāi)合延時(shí)時(shí)間，調(diào)節(jié)范圍為（0.5～30）s，見(jiàn)圖 2 時(shí)間調(diào)節(jié)圖。

1.3 報(bào)警功能

（1）脫扣報(bào)警。當(dāng)斷路器因電路故障脫扣時(shí)，報(bào)警燈會(huì)閃爍、而相應(yīng)的脫扣指示燈發(fā)光并發(fā)出蜂鳴聲。當(dāng)故障排除后，報(bào)警便會(huì)自動(dòng)解除。

（2）缺相報(bào)警。當(dāng)各路電源缺相時(shí)，報(bào)警燈會(huì)閃爍，而相應(yīng)的缺相指示燈發(fā)光并發(fā)出蜂鳴聲。

（3）拒執(zhí)行報(bào)警。當(dāng)DPT/TE發(fā)出操作指令后，若任何斷路器未能按要求執(zhí)行閉合或斷開(kāi)操作，則系統(tǒng)報(bào)警燈會(huì)閃爍。并發(fā)出聲音報(bào)警。（若已設(shè)定了延時(shí)時(shí)間，在延時(shí)過(guò)程中，則不會(huì)發(fā)出拒執(zhí)行報(bào)警信號(hào)。

圖2 時(shí)間調(diào)節(jié)

1.4 復(fù)位功能

如果調(diào)試DPT/TE時(shí)出現(xiàn)故障、死循環(huán)現(xiàn)象時(shí)，只需按“復(fù)位RESET”按鈕，便可使系統(tǒng)恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，若“運(yùn)行開(kāi)關(guān)RUN”不在“運(yùn)行RUN”位置，應(yīng)將其撥到“運(yùn)行RUN”位置，系統(tǒng)即恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)。

2 低壓母聯(lián)備自投雙電源切換裝置應(yīng)用實(shí)例及常見(jiàn)問(wèn)題處理

數(shù)據(jù)中心低壓兩路電壓取自低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)上側(cè)電源即變壓器低壓側(cè)出口處電源。如果要做真實(shí)測(cè)試，需要將某段變壓器上口高壓開(kāi)關(guān)柜停電。以某數(shù)據(jù)中心模塊1與模塊2變電所低壓進(jìn)線柜及母聯(lián)柜二次原理圖為例（圖3、圖4）。

2.1 圖3圖4中圖紙符號(hào)含義

（1）1L1，1L2，1L3，1N 取自Ⅰ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)上側(cè)電源（變壓器低壓側(cè)出口處電源）的三相電壓和零線。

（2）2L1，2L2，2L3，2N 取自Ⅱ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)上側(cè)電源（變壓器低壓側(cè)出口處電源）的三相電壓和零線。

（3）1QF，2QF，3QF分別代表Ⅰ段進(jìn)線斷路器、Ⅱ段進(jìn)線斷路器、母聯(lián)斷路器。

（4）1KM，1KA1，1KA2；2KM，2KA1，2KA2；3KM，3KA1，3LA2分別代表Ⅰ段進(jìn)線柜、Ⅱ段進(jìn)線柜及母聯(lián)柜的中間繼電器。

（5）1QF1-8，QF4-8，3QF4-5分別代表3個(gè)低壓柜控制回路中的微型斷路器。

（6）FU1-3代表熔斷器。

（7）1HR，1HG；2HR，2HG；3HR，3HG 分別代表 3個(gè)低壓柜中的紅綠指示燈。

（8）1STP，1ST；2STP，2ST；3STP；3ST 分別代表 3 個(gè)低壓柜中的分閘、合閘按鈕。

（9）SA，PJ，TA分別代表旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)、多功能表、電流互感器。

2.2 原理介紹

圖3和圖4中，3個(gè)低壓柜中的斷路器控制電源均取自兩段進(jìn)線開(kāi)關(guān)上側(cè)電源（變壓器低壓側(cè)出口處電源）?？刂齐娫刺峁嗦菲鲀?chǔ)能電機(jī)、24 V電源模塊轉(zhuǎn)換器、分合閘回路、指示回路電源?？刂齐娫礊锳C 220 V。分合閘回路可以通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換至自動(dòng)位置時(shí)，母聯(lián)柜中雙電源切換裝置DPT/TE開(kāi)始進(jìn)行邏輯判斷，觸點(diǎn)通斷工作。并將此信號(hào)通過(guò)端子排反饋至兩段進(jìn)線柜和母聯(lián)柜斷路器中。低壓斷路器中的一組常開(kāi)、常閉觸點(diǎn)用于合閘、分閘指示。

由圖3進(jìn)線柜原理圖可以看出，控制回路相線及零線均取自Ⅰ段、Ⅱ段低壓柜進(jìn)線開(kāi)關(guān)上側(cè)電源A相。相線經(jīng)過(guò)兩個(gè)微型斷路器，再經(jīng)過(guò)中間繼電器1KM常開(kāi)常閉兩個(gè)輔助觸點(diǎn)供Ⅰ段低壓開(kāi)關(guān)24 V電源模塊、分合閘及其他控制回路。

零線直接經(jīng)過(guò)中間繼電器1KM常開(kāi)常閉輔助觸點(diǎn)給各個(gè)回路提供零回路，零線不經(jīng)過(guò)微型斷路器。低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)電動(dòng)馬達(dá)直接通過(guò)航空插頭連接至控制母線當(dāng)中。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打至手動(dòng)時(shí)，相應(yīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輔助觸點(diǎn)閉合，同時(shí)按下相應(yīng)的分合閘按鈕，接通了分閘或合閘線圈。此時(shí)分閘或合閘線圈得電，低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)進(jìn)行分閘或合閘動(dòng)作。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打至自動(dòng)位置時(shí)，雙電源切換裝置通過(guò)邏輯信號(hào)處理，當(dāng)滿足條件情況下自動(dòng)分開(kāi)或合上低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)。中間繼電器1KA2為報(bào)警輔助中間繼電器，其線圈接至斷路器95-98回路中。95-98回路正常狀態(tài)為開(kāi)位，當(dāng)過(guò)流脫扣器脫扣時(shí)，導(dǎo)致斷路器分閘的電氣信號(hào)觸頭接通，使得95-98回路接通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。1KA2線圈得電，其常開(kāi)觸點(diǎn)接通接至雙電源自動(dòng)切換裝置中。進(jìn)線開(kāi)關(guān)一對(duì)常開(kāi)常閉輔助觸點(diǎn)接至雙電源自動(dòng)切換裝置中。電壓互感器二次回路經(jīng)保險(xiǎn)接至多功能儀表電壓測(cè)量回路，電流互感器二次回路直接接至多功能儀表電流測(cè)量回路中。

圖3 進(jìn)線柜原理

圖4 母聯(lián)柜原理

1KA1中間繼電器為輔助中間繼電器，其線圈與紅燈并聯(lián)，常開(kāi)觸點(diǎn)接至多功能儀表狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元中。當(dāng)斷路器合閘時(shí)，紅燈亮，同時(shí)1KA1得電，1KA1常開(kāi)輔助觸點(diǎn)閉合。多功能儀表監(jiān)測(cè)其合閘正常。當(dāng)1KA2線圈得電，1KA2常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，表示報(bào)警故障信息接通。此時(shí)由于1KA2另一組常開(kāi)觸點(diǎn)閉合接至多功能儀表，因此，多功能儀表可以反應(yīng)斷路器正常的工作及故障信息。

Ⅱ段低壓進(jìn)線柜原理圖及母聯(lián)柜二次原理圖與Ⅰ段圖3進(jìn)線柜原理圖基本一致。只是1KM，1KA1，1KA2中間繼電器換成了 2KM，2KA1，2KA2 及 3KM，3KA1，3KA2。

2.3 母聯(lián)備自投聯(lián)鎖試驗(yàn)

針對(duì)模塊1及模塊2變電所，以下簡(jiǎn)稱“M1，M2”進(jìn)行實(shí)際停電測(cè)試，來(lái)驗(yàn)證原理圖的分析準(zhǔn)確性。

2.3.1 符號(hào)定義

（1）D1-1AH7，M1變壓器柜高壓開(kāi)關(guān)。

（2）D2-2AH7，M2變壓器柜高壓開(kāi)關(guān)。

（3）M1低壓進(jìn)線柜，Ⅰ段低壓進(jìn)線柜。

（4）M2低壓進(jìn)線柜，Ⅱ段低壓進(jìn)線柜。

（5）M1，M2 母聯(lián)柜，Ⅰ，Ⅱ段母聯(lián)柜。

（6）M1-1AA1，M1 低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)。

（7）M2-1AA1，M2 低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)M1-1AA8。

（8）M1，M2母聯(lián)開(kāi)關(guān)。

2.3.2 試驗(yàn)及狀態(tài)分析

（1）拉開(kāi)M1變壓器柜D1-1AH7開(kāi)關(guān)。當(dāng)拉開(kāi)M1變壓器柜D1-1AH7開(kāi)關(guān)后，雙電源切換裝置檢測(cè)到M1失電，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后首先跳開(kāi)M1低壓進(jìn)線M1-1AA1開(kāi)關(guān)，而后自動(dòng)合上M1，M2母聯(lián)開(kāi)關(guān)。M1變低壓負(fù)荷由M2變經(jīng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)供電。

（2）在（1）操作后，拉開(kāi)M2變壓器柜D2-2AH7開(kāi)關(guān)。M1，M2進(jìn)線柜均失電。M2進(jìn)線開(kāi)關(guān)和M1、M2母聯(lián)開(kāi)關(guān)均不跳開(kāi)，維持閉合狀態(tài)。分合閘指示燈全面。原因?yàn)镸1，M2均失電，控制電源失電，斷路器不動(dòng)作，分合閘指示燈回路均無(wú)電。

（3）合上M1變壓器柜D2-2AH7開(kāi)關(guān)。M1，M2母聯(lián)柜、M2進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)跳閘，M1進(jìn)線柜開(kāi)關(guān)合閘，M1-M2母聯(lián)柜開(kāi)關(guān)復(fù)投。狀態(tài)指示燈恢復(fù)正常。原因：母聯(lián)柜雙電源切換裝置在檢測(cè)到M1進(jìn)線柜上口帶電后，首先將母聯(lián)開(kāi)關(guān)與M2進(jìn)線開(kāi)關(guān)同時(shí)切斷，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后M1開(kāi)關(guān)自動(dòng)投入，母聯(lián)開(kāi)關(guān)復(fù)投。

（4）合上M2變壓器柜D2-2AH7開(kāi)關(guān)。母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，M2進(jìn)線開(kāi)關(guān)自動(dòng)投入。當(dāng)檢測(cè)到M2低壓進(jìn)線上口來(lái)電后，雙電源切換裝置根據(jù)自身邏輯微處理器向母聯(lián)開(kāi)關(guān)分閘回路發(fā)出指令，使母聯(lián)開(kāi)關(guān)自動(dòng)分閘；延時(shí)后又向M2進(jìn)線開(kāi)關(guān)合閘回路發(fā)出指令，使M2進(jìn)線開(kāi)關(guān)自動(dòng)合閘。恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。

（5）同時(shí)拉開(kāi)M1變壓器柜D1-1AH7開(kāi)關(guān)與M2變壓器柜D2-2AH7開(kāi)關(guān)。M1，M2進(jìn)線開(kāi)關(guān)，母聯(lián)開(kāi)關(guān)均無(wú)動(dòng)作。3個(gè)低壓柜中分合閘指示燈全滅，無(wú)顏色指示。原因：如原理圖所知，Ⅰ，Ⅱ段電源均失電；控制回路無(wú)電源。斷路器無(wú)法動(dòng)作，指示回路無(wú)電源，燈全滅。

（6）存在的問(wèn)題。在進(jìn)行完前兩步操作后，先送M2進(jìn)線電源即合上M2變壓器柜D2-2AH7開(kāi)關(guān)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)M2瞬間帶兩段母線的情況。使得帶低壓負(fù)載直接送高壓柜，在正常操作中是不允許的。解決方法有2種，一種是在手動(dòng)拉開(kāi)M2斷路器開(kāi)關(guān)或是按照原來(lái)的停電順序進(jìn)行送電；另一種是在進(jìn)線開(kāi)關(guān)上加裝低電壓脫扣裝置

2.4 母聯(lián)備自投遇到的常見(jiàn)問(wèn)題

2.4.1 Ⅰ，Ⅱ段相線或零線斷線

此類故障常由于端子排松動(dòng)或內(nèi)部虛接所引起。由于某段相線或零線斷線，導(dǎo)致某臺(tái)開(kāi)關(guān)無(wú)法正常進(jìn)行切換，從而將故障信號(hào)反饋至母聯(lián)柜雙電源切換裝置中，導(dǎo)致兩段進(jìn)線柜及母聯(lián)柜開(kāi)關(guān)均不動(dòng)作。此類故障常見(jiàn)現(xiàn)象為當(dāng)某段上側(cè)電源停電后，該段指示燈全滅，斷路器不跳閘。

2.4.2 中間繼電器1KM-3KM故障

中間繼電器1KM故障，線圈無(wú)法吸合或線路松動(dòng)線圈失電以及常開(kāi)常閉觸點(diǎn)接線松動(dòng)時(shí)，都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)切換失敗。因?yàn)檎Ｇ闆r下1KM和3KM線圈都是通過(guò)Ⅰ段市電上口A相及其零線供電。并利用中間繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)形成Ⅰ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)的控制回路電源的自保持。中間繼電器的常閉觸點(diǎn)由Ⅱ段市電上口A相及零線接通供電，形成無(wú)論哪段停電控制回路均帶電的邏輯方式。Ⅱ段低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)原理同Ⅰ段進(jìn)線開(kāi)關(guān)和母聯(lián)開(kāi)關(guān)。如果中間繼電器1KM-3KM故障，破壞了原有的邏輯關(guān)系，使得雙電源切換裝置接收到故障信息，因此無(wú)法動(dòng)作。

3 結(jié)論

雙電源切換裝置動(dòng)作失敗或產(chǎn)生報(bào)警，需要檢查3臺(tái)開(kāi)關(guān)的控制回路并加以分析，不能武斷定論。一般情況下，外部接線或端子排松動(dòng)引發(fā)的故障較多。在日常電氣春秋撿時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)開(kāi)關(guān)柜二次回路的檢查。低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)應(yīng)該加裝低電壓延時(shí)脫扣器，避免當(dāng)發(fā)生兩路市電均失電后，低壓進(jìn)線開(kāi)關(guān)無(wú)法跳閘的現(xiàn)象，減少操作風(fēng)險(xiǎn)。