惡劣天氣造成供電電壓波動引發的設備故障及解決方案

金 睿

[摘要]介紹一次電力系統故障，分析暴露出的隱患，提出合理的解決方案。

[關鍵詞]各自投開關電力系統故障供電電壓波動

中圖分類號：TMO文獻標識碼：A文章編號：1671—7597(2009)1020024--01

一、引言

2009年6月3日河南鄭州、開封、商丘等地出現了強颮線天氣。我公司所在鄭州經濟技術開發區內也遭受雷電、狂風、暴雨和冰雹襲擊，短時最大風力10級。惡劣的天氣對整個區域的供電系統造成了嚴重沖擊，雖然我公司外供線路未出現跳閘斷電故障，但期間因供電電壓波動頻繁，誘發了一次各自投誤動，導致部分一級負荷徹底斷電，造成部分重要設各損壞和嚴重的經濟損失，以下就是針對這次事故的分析和解決方案。

二、引出問題

各自投全稱備用電源自動投入裝置，是在常用電源出現異常時，自動使備用電源順利投入，以確保重要用電設各的電源不會長時間中斷的一種自動裝置。傳統方式是由各種繼電器的配合來實現的，現在多用微機程控。我公司是控制系統由微機加繼電器電路共同實現，該套設備運用的技術相對陳舊，但從2001年運行至今未發生故障。在極端狀況下發生了故障，暴露出系統的設計隱患。

三、事故介紹

事故發生后，通過對當時情況的詳細分析，發現造成事故的最直接原因就是：惡劣天氣造成區域電網內多處供電線路跳閘，供電系統持續發生供電電壓波動。導致備用電源在投入的過程中出現了動作紊亂。

我公司使用的八臺各自投裝置設置相同，1#、2#變壓器二次側主進開關為1ZK、2ZK，分別給I母、II母送電，兩母線間有聯絡開關3ZK，正常運行狀態下兩進線開關IZK、2ZK閉合。聯絡開關3ZK斷開。若l#變壓器電源出現停電故障，MMP綜合保護單元會根據進線無壓、無流信號的判斷，經過設定的延時后，發出跳閘指令分斷IZK開關，再確認開關跳開后并延時60ms合3ZK開關，從而實現給1母下負荷緊急供電的目的；當2#變壓器電源出現停電故障，動作程序相同，先跳2ZK再合3ZK，完成給II母負荷供電的目的。為方便閱讀，現給出進線開關IZK的二次原理圖。

上述八臺備自投裝置投運前均做了相應的調試、驗收試驗。投運至今，每當出現一路電源停電時，裝置都能正常工作，及時恢復了供電，成功的降低了停電帶來的損失。但2009年6月3日，當供電系統持續出現供電電壓波動時，有一臺裝置動作出現了紊亂，出現了IZK、2ZK、3ZK三個開關同時合閘的現象，導致不完全同期的兩路供電系統經低壓側聯絡環網現象，最終因過負荷導致高壓側開關跳閘，兩臺變壓器下負荷全部停電。

四、事故分析

我公司是對供電連續性要求較高的地方，因此對各自投裝置的設置要求是自投不自復，因此二次回路中的進線自動合閘和聯絡自動分閘功能原本可以去掉。如圖：二次原理圖中紅色部分，分別是進線的自動合閘回路，其對應3ZK聯絡開關的自動分閘回路。在設備調試時，技術人員考慮保證聯絡不會自動分閘(MMP綜臺保護單元的13、14接點不會動作)而兩進線的自動合閘回路就不會誤動，而且當聯絡因故障不能自投時。如果失壓電源能及時恢復自動合閘回路，則可以迅速使進線合閘從而縮短送電所需要的時間，因此就沒有對其進行調整。該設計存在的隱患，直接導致了此次事故的發生(如圖1)。

五、提出對策

針對上述故障原因，提出兩個解決方案。解決問題的第一方案是取消圖中的紅線部分，使進線開關不會自動合閘，徹底避免三個開關同時合閘的現象發生。

另一個解決方案：將各自投從得到一路進線無壓、無流的信號到跳開該進線開關的時間記為t1，進線開關跳開后至備自投合聯絡動作徹底完成也既是3ZK輔助觸頭狀態完成轉變的時問記為t2，如圖中藍色部分將防跳中間繼電器改為時間繼電器，原常閉接點改為sJ的延時閉合的常閉點，時間設定大于t1+t2，這樣保證在3ZK動作徹底完成前進線開關的合閘回路不會被接通，同樣可以達到預期目的。

六、結束語

由于供電電壓波動的成因比較復雜，而且有很大比例的成因是不可控的。所以，想從成因上阻止供電電壓波動發生難度很大，在現階段甚至可以說不可能徹底避免其發生。

換個角度考慮，供電電壓波動之所以危害很大，就是因為很多設備或因系統設計原因或因硬件自身條件所限對供電電壓波動太過敏感。通過各種技術手段降低設各對供電電壓波動電壓波動的敏感度，提高其抗擾動的能力，就可以讓把損失降到最小，甚至可以完全避免由于供電電壓波動所帶來的損失。