變電站站用電互投試驗(yàn)箱的研制

王圣昌，石雪梅，萬(wàn) 磊，陳凌琦，張李明

(安徽送變電工程有限公司, 國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司建設(shè)分公司，安徽 合肥 230071)

變電站站用電低壓備自投是確保站用電源可靠、不間斷運(yùn)行的自動(dòng)切換裝置，即當(dāng)變電站內(nèi)工作電源因某種原因失去電壓時(shí)，低壓備自投裝置能夠自動(dòng)、快速地將站用電切換到備用電源上，確保站用電不因工作電源的消失而失去電源。

《國(guó)家電網(wǎng)公司關(guān)于印發(fā)<電網(wǎng)設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)差異條款統(tǒng)一意見(jiàn)>的通知》(國(guó)家電網(wǎng)科〔2017〕549號(hào))中明確:“站用電采用按工作變壓器劃分的單母線。相鄰兩段工作母線間可配置聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，宜同時(shí)供電分列運(yùn)行，并裝設(shè)自動(dòng)投切裝置，增加母線故障閉鎖備自投保護(hù)功能。如果單母線發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作，自動(dòng)投切裝置不動(dòng)作，防止事故擴(kuò)大”。

一般500 kV及以上變電站內(nèi)站用電為三段電源供電，在進(jìn)行站用電互投試驗(yàn)時(shí)，由于需要同時(shí)三組試驗(yàn)電源輸入，才能滿足站用電所有故障模擬，這對(duì)電源取用提出了較高要求。常規(guī)試驗(yàn)方法為使用電纜直接從施工電源接入站用變低側(cè)，中間沒(méi)有空開(kāi)或者熔斷器，試驗(yàn)操作復(fù)雜，安全風(fēng)險(xiǎn)大，電源穩(wěn)定性差，因此需要研制一種新型試驗(yàn)裝置來(lái)解決此難題。

1 設(shè)計(jì)思路

某500 kV變電站380 V站用電源系統(tǒng)圖如圖1所示。

本站用電互投試驗(yàn)箱，擬設(shè)計(jì)由一路總電源輸入，分三路獨(dú)立控制的交流電源輸出，用于變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行站用電互投試驗(yàn)的試驗(yàn)電源及其裝置自身的工作電源。在站用電互投箱里內(nèi)置相序檢測(cè)、接地指示、過(guò)流保護(hù)、報(bào)警等功能，總電源設(shè)置三相電壓表和三相電流表，并帶有漏電保護(hù)功能。其實(shí)現(xiàn)原理如圖2所示。

三相四線電壓經(jīng)電源輸入插座輸入后，分兩路，一路接至相序指示電路，由NL1和NL2來(lái)指示輸入電源的相序：當(dāng)輸入為正序時(shí)，NL1亮，當(dāng)輸入為負(fù)序時(shí)，NL2亮；另一路接至三相四線帶漏電保護(hù)空開(kāi)QF1。經(jīng)總空開(kāi)控制后，再串聯(lián)總電源保險(xiǎn)絲FU1、FU2、FU3，經(jīng)保險(xiǎn)絲后三相線并聯(lián)有總電源指示燈NL4、NL5、NL6及電流表和電壓表工作電源變壓器T1、T2、T3。主回路經(jīng)保險(xiǎn)絲后串聯(lián)三相電流表后，并聯(lián)三相電壓表，再分三路輸出控制，每路串聯(lián)有分相空開(kāi)和三相空開(kāi)。輸出端并聯(lián)有輸出指示燈。

其中電壓表測(cè)量輸入電壓經(jīng)R1、R2分壓后，至24位ADC采樣電路，采樣后至MCU微控制器，經(jīng)微控制器計(jì)算后由5位LCD筆段液晶顯示輸入的電壓。AC220V電源經(jīng)電源變壓器T變壓后，再經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓電路，輸出5 V穩(wěn)壓電源，給ADC、MCU、顯示器供電。電壓表原理如圖3所示。

電流表測(cè)量輸入電流經(jīng)電流互感器CT進(jìn)行電流變換后，由取樣電阻R1將電流信號(hào)變成電壓信號(hào)，至24位ADC采樣電路，采樣后至MCU微控制器，經(jīng)微控制器計(jì)算后由5位LCD筆段液晶顯示輸入的電流。微控制器MCU計(jì)算輸入電流大小，當(dāng)輸入電流大于設(shè)定的某個(gè)電流值時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警電路進(jìn)行聲音報(bào)警，提醒使用者輸出過(guò)載了。電流表原理如圖4所示。

本變電站站用電互投試驗(yàn)箱設(shè)置一路總電源輸入，可分三路獨(dú)立控制的交流電源輸出，用于變電站現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行站用電互投試驗(yàn)及其他工作電源。內(nèi)置相序檢測(cè)、接地指示、過(guò)流保護(hù)、報(bào)警等功能，總電源設(shè)置三相電壓表和三相電流表，并帶有漏電保護(hù)功能。互投試驗(yàn)箱原理圖如圖5所示?；ネ对囼?yàn)箱實(shí)物如圖6所示。

2 實(shí)際應(yīng)用

本互投切換箱通過(guò)1路三相四線380 V電源的輸入，能提供3路三相四線380 V電源輸出，能滿足變電站站用電源互投試驗(yàn)的要求，并使試驗(yàn)操作更加安全可靠，方便快捷。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)接線如圖7所示。

試驗(yàn)時(shí)具體步驟如下。

(1)將試驗(yàn)箱所有空開(kāi)置于斷的位置。

(2)將二路輸出端子分別分相利用配套的專用輸出線接至被試驗(yàn)的站用電兩路進(jìn)線電源處。

(3)將試驗(yàn)箱的接地端子配套用的專用接地線可靠接地。

(4)用配套的電源航空插頭線與試驗(yàn)箱電源輸入插座相連，將電源線的另一頭插頭插入電源盤(pán)的三相插座上。

(5)將電源盤(pán)的插頭插在施工三級(jí)配電箱插座上。

(6)合上施工三級(jí)配電箱電源開(kāi)關(guān)。此時(shí)試驗(yàn)箱的相序指示燈亮，若相序正常應(yīng)為正序燈亮，如果負(fù)序燈亮，則說(shuō)明三級(jí)配電箱電源相序接反了，應(yīng)調(diào)整此插座相序。

(7)合上總電源空開(kāi)，此時(shí)總電源指示燈亮，三相電壓表顯示輸入電壓大小，三相電流表顯示0.0000 A。如果某相燈不亮、電壓無(wú)顯示，則應(yīng)檢查電源保險(xiǎn)絲。

(8)合上需要輸出電源的對(duì)應(yīng)空開(kāi)，如需三相輸出，分相斷路器和三相斷路器均需要合上；如果需要驗(yàn)證電源缺相等故障狀態(tài)，則需要合上三相斷路器及相應(yīng)的分相斷路器。

3 結(jié)語(yǔ)

本試驗(yàn)箱的研制將電源取用通過(guò)試驗(yàn)箱直接與380 V站用電相連，解決了試驗(yàn)接線復(fù)雜繁瑣問(wèn)題，保障了試驗(yàn)電源及試驗(yàn)的安全性。同時(shí)本試驗(yàn)箱具有相序判別功能，配備電壓指示表及電流監(jiān)視表，最大程度上保證了試驗(yàn)的正確性，確保了試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確度。

本試驗(yàn)箱的研制成功及使用，優(yōu)化了試驗(yàn)流程，成功解決了變電站施工階段站用電互投試驗(yàn)中電源取用及試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)管控困難的難題，對(duì)類(lèi)似相關(guān)的試驗(yàn)亦具有指導(dǎo)意義。