變電站站用電互投試驗箱的研制

王圣昌，石雪梅，萬 磊，陳凌琦，張李明

(安徽送變電工程有限公司, 國網安徽省電力有限公司建設分公司，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、不間斷運行的自動切換裝置，即當變電站內工作電源因某種原因失去電壓時，低壓備自投裝置能夠自動、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。

《國家電網公司關于印發<電網設備技術標準差異條款統一意見>的通知》(國家電網科〔2017〕549號)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絡開關，宜同時供電分列運行，并裝設自動投切裝置，增加母線故障閉鎖備自投保護功能。如果單母線發生故障，保護動作，自動投切裝置不動作，防止事故擴大”。

一般500 kV及以上變電站內站用電為三段電源供電，在進行站用電互投試驗時，由于需要同時三組試驗電源輸入，才能滿足站用電所有故障模擬，這對電源取用提出了較高要求。常規試驗方法為使用電纜直接從施工電源接入站用變低側，中間沒有空開或者熔斷器，試驗操作復雜，安全風險大，電源穩定性差，因此需要研制一種新型試驗裝置來解決此難題。

1 設計思路

某500 kV變電站380 V站用電源系統圖如圖1所示。

本站用電互投試驗箱，擬設計由一路總電源輸入，分三路獨立控制的交流電源輸出，用于變電站現場進行站用電互投試驗的試驗電源及其裝置自身的工作電源。在站用電互投箱里內置相序檢測、接地指示、過流保護、報警等功能，總電源設置三相電壓表和三相電流表，并帶有漏電保護功能。其實現原理如圖2所示。

三相四線電壓經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來指示輸入電源的相序：當輸入為正序時，NL1亮，當輸入為負序時，NL2亮；另一路接至三相四線帶漏電保護空開QF1。經總空開控制后，再串聯總電源保險絲FU1、FU2、FU3，經保險絲后三相線并聯有總電源指示燈NL4、NL5、NL6及電流表和電壓表工作電源變壓器T1、T2、T3。主回路經保險絲后串聯三相電流表后，并聯三相電壓表，再分三路輸出控制，每路串聯有分相空開和三相空開。輸出端并聯有輸出指示燈。

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

電流表測量輸入電流經電流互感器CT進行電流變換后，由取樣電阻R1將電流信號變成電壓信號，至24位ADC采樣電路，采樣后至MCU微控制器，經微控制器計算后由5位LCD筆段液晶顯示輸入的電流。微控制器MCU計算輸入電流大小，當輸入電流大于設定的某個電流值時，啟動報警電路進行聲音報警，提醒使用者輸出過載了。電流表原理如圖4所示。

本變電站站用電互投試驗箱設置一路總電源輸入，可分三路獨立控制的交流電源輸出，用于變電站現場進行站用電互投試驗及其他工作電源。內置相序檢測、接地指示、過流保護、報警等功能，總電源設置三相電壓表和三相電流表，并帶有漏電保護功能。互投試驗箱原理圖如圖5所示。互投試驗箱實物如圖6所示。

2 實際應用

本互投切換箱通過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的要求，并使試驗操作更加安全可靠，方便快捷。現場試驗接線如圖7所示。

試驗時具體步驟如下。

(1)將試驗箱所有空開置于斷的位置。

(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的站用電兩路進線電源處。

(3)將試驗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箱電源輸入插座相連，將電源線的另一頭插頭插入電源盤的三相插座上。

(5)將電源盤的插頭插在施工三級配電箱插座上。

(6)合上施工三級配電箱電源開關。此時試驗箱的相序指示燈亮，若相序正常應為正序燈亮，如果負序燈亮，則說明三級配電箱電源相序接反了，應調整此插座相序。

(7)合上總電源空開，此時總電源指示燈亮，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、電壓無顯示，則應檢查電源保險絲。

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

3 結語

本試驗箱的研制將電源取用通過試驗箱直接與380 V站用電相連，解決了試驗接線復雜繁瑣問題，保障了試驗電源及試驗的安全性。同時本試驗箱具有相序判別功能，配備電壓指示表及電流監視表，最大程度上保證了試驗的正確性，確保了試驗數據的精確度。

本試驗箱的研制成功及使用，優化了試驗流程，成功解決了變電站施工階段站用電互投試驗中電源取用及試驗風險管控困難的難題，對類似相關的試驗亦具有指導意義。