一起備用電源自動投入裝置誤動作的分析探討

(唐山三友化工股份有限公司純堿公司，河北 唐山 063305)

電氣系統的穩定性一直是電氣技術人員和運行人員重點關注的問題。雙電源單母線分段系統是指兩路電源進線，中間利用斷路器分段。此系統的特點是可靠性高。當其中一路進線出現故障時，此進線斷路器斷開后可通過手動或者自動投入分段斷路器(也稱母聯斷路器)，由另一段電源供電。對于對供電恢復需求高的系統一般使用備用電源自投裝置(簡稱備自投)。備自投是一種檢測有停電回路時自投投入備用母線的裝置。

1 備自投的一般要求

備自投裝置能在工作電源斷開或者故障后自動且快速將備用電源投入使用，此過程中為了防止發生二次事故以及事故擴大化。備自投對于自投條件有一系列要求。備自投需先充電(備自投準備好)，充電條件為：①Ⅰ段母線、Ⅱ段母線均三線有電壓；②Ⅰ、Ⅱ段進線斷路器合位，分段斷路器分位。如有條件缺失則備自投裝置放電(不作備自投準備)，放電條件為：①Ⅰ段母線、Ⅱ段母線均三線無電壓；②有外部閉鎖信號；③TV異常(不能因TV控制回路斷線或者保險熔斷誤動作)；④進線Ⅰ、Ⅱ段斷路器拒跳；⑤進線Ⅰ、Ⅱ段斷路器跳位異常；⑥分段斷路器跳位異常；⑦分段備自投動作；⑧分段斷路器處于合閘位置；⑨Ⅰ、Ⅱ段母線失壓自投壓板退出。

當備自投充電完成后，Ⅰ段檢測到無壓無流后，Ⅱ段有壓條件下經自定義延時后跳開Ⅰ段進線斷路器并確認斷開后，如進線斷路器拒動，自投失敗。經自定義時間后合分段斷路器。如分段斷路器跳閘(無論何種原因)不再進行合分段斷路器。分段斷路器再備自投動作后跳閘后不能再次合閘是防止失電母線發生了故障，而造成備用段再次跳閘而造成的事故擴大化。

備自投裝置對進線斷路器和母聯斷路器都有控制。備自投進線斷路器有跳閘控制，對母聯斷路器為合閘動作。同時為了防止兩路電源非同期合閘情況的發生，兩路進線斷路器和母聯斷路器三個斷路器不能同時處于合閘位置，因此采用了電氣聯鎖控制此情況的發生。由此可見備自投裝置必須確認失電段進線斷路器處于分閘位置才會進行動作。

2 事故過程

我公司某新建配電室，電氣系統送電之前進行了各級保護的試驗以及保護定值校驗。對備自投進行了模擬試驗，試驗過程為先將Ⅰ段、Ⅱ段給入二次電流電壓。進線斷路器合位、母聯分位。斷開Ⅰ段電流、電壓，經延時后母聯斷開進線斷路器，確認進線斷開后母聯合閘成功，之后只斷開Ⅰ段二次電流或二次電壓，備自投不動作。Ⅱ段進行了同樣的試驗動作均正常。

我公司高壓系統如圖1所示。正常運行時QF1、QF2斷路器合位，QF3斷路器分位，進線采用電纜進線至進線開關柜。當公司電氣系統大檢修時，為了不影響正常供電，請示上級用電單位并由上級用電單位在同期情況下，解除進線、母聯三個斷路器不能同時合閘的聯鎖，合QF3斷路器，此時然后斷開檢修段進線斷路器。當發生事故時如Ⅰ段進線失電則由備自投(充電完成)檢測Ⅰ段無壓無流，Ⅰ進線斷路器低電壓動作，同時備自投也發出斷開QF1動作信號，確認QF1分位后，投入QF3母聯斷路器。此過程中為了防止電壓波動造成的誤動作，一般設置無壓定值為25%額定電壓。同時增加0.5 s延時發出斷開QF1斷路器信號。但合QF3的延時為0 s。

事故過程：新變電所投用初期，負荷未大量使用，此時發現部分設備功率顯示異常，經檢查Ⅰ段電壓小母線相序錯誤。為了倒小母線相序，需停PT二次側電壓至電壓小母線的斷路器。采取Ⅰ段進線解除了圖2中的LP2跳閘壓板，防止進線低電壓動作。但在斷開PT二次斷路器后Ⅰ段母線仍然跳車，顯示低電壓保護動作，同時備自投保護動作，因母聯斷路器位于試驗位，Ⅱ段電源未投入使用，造成了Ⅰ段停電。

圖1 雙電源進線原理圖

3 原因分析

此事故的發生，表面現象為進線斷路器低壓保護動作，分析事故時一度懷疑LP2跳閘壓板未起作用，懷疑壓板接線存在錯誤。可進行了圖紙分析以及現場接線檢查后并未發現問題。從圖2中可見LP2跳閘壓板解除之后，小母線造成低電壓保護TFDJ-1保護跳閘接點雖然閉合，但因LP2跳閘壓板處于斷開位置無法啟動跳閘線圈。但手動跳閘接點STJ-1還起作用進行跳閘。而事故操作過程中未進行手動跳閘。但備自投跳Ⅰ段進線并聯在手動跳閘處。由此分析是因備自投對Ⅰ段進線發出了跳閘信號造成了進線跳閘。但此時備自投只是失去了電壓信號，此時Ⅰ段有負荷也就是說有電流應該不符合備自投動作條件。經查綜保說明書也沒有定義電流消失信號值。經與廠家溝通，廠家未開放進線無流值用戶設定，而是綜保系統默認的0.4倍二次額定電流。而進線斷路器互感器變比為1 500/5,因此當進線電流低于120 A時備自投認為進線已經失流。此時變電所剛投用負荷還未全部使用，實際電流確實低于120 A。

經上述分析可知，人為的Ⅰ段電壓小母線斷開，且因負荷過小進線實際電流小于120 A，而Ⅱ段母線有電壓。全部滿足了備自投動作條件。備自投則進行了對Ⅰ段母線的分閘信號發出。同時Ⅰ段進線雖保護跳閘硬壓板解除，但低電壓保護節點動作，Ⅰ段斷路器也因備自投分開。所以造成了進線低電壓保護動作的假象。

圖2 備自投控制原理圖

4 總 結

此次事故的發生因處于試車階段未造成影響，且在正常使用過程中也因負荷電流一般大于120 A不會發生這種情況。這種事故的分析的初期只是按事故現象認為先發生的進線低電壓動作造成了備自投動作，而未考慮到是由備自投造成了進線斷路器的動作。設備試驗階段未考慮到綜保無流的真實情況。針對此情況我們建議綜保廠家對無流定值開放用戶自定義，并要求維護人員進行維護操作前對進線微機綜保的低電壓軟壓板解除，同時對母聯斷路器備自投解除軟壓板，并將正常運行電氣系統的母聯斷路器投入到工作位置。希望通過此情況的發生以及分析對電氣技術人員以及維護人員再次面對類似情況時有所幫助。

[1] 劉屏周.工業與民用供配電設計手冊[M].北京：中國電力出版社，2016