一起備自投裝置動作失敗的原因分析及防范措施

劉　華　崔　莉（.新疆工程學院電力工程系，新疆　烏魯木齊　　83003；.國家電網新疆電力公司培訓中心，新疆　烏魯木齊　83003）

一起備自投裝置動作失敗的原因分析及防范措施

劉華1崔莉2
（1.新疆工程學院電力工程系，新疆烏魯木齊830023；2.國家電網新疆電力公司培訓中心，新疆烏魯木齊830013）

摘要：備用電源自動投入裝置（簡稱備自投）作為提高供電可靠性的重要措施，廣泛應用在電網中。本文針對烏北變電站35kV所用變電系統的備自投裝置發生的一起拒動事故，進行原因分析和探討，并提出改進意見，對于以后備自投裝置的事故分析、技術改造及后期改擴建設計具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：備自投；所用變；接地；措施

合理的電網結構是電力系統安全穩定運行的基礎，在實際的電網運行中，為簡化電網結構及其繼電保護的配置方式，一般遵循以下原則：宜采用環網布置開環運行；宜采用雙回線布置，單回線—變壓器組運行的終端供電方式。如果取此類運行方式，電網結構簡單，繼電保護整定配合不會存在死循環和產生事故解列點的問題，但供電可靠性降低，當主供線路事故跳閘，可能會導致變壓站失壓。因此，為保證電力系統的供電可靠性，220kV及以上電壓等級的網絡一般采用環形電網，110kV以下電壓等級的網絡采用備用電源自投入裝置。另外，備用電源自投裝置也廣泛的應用在所用電源（廠用電源）中，為變電站（發電廠）提供可靠的所用電源（廠用電源）。

目前，烏北變電站35kV站用系統備自投為北京四方CSC-246裝置。本文將以一起備自投失敗導致站用0.4kVⅡ段母線失壓的事故為例分析和探討備自投的動作情況，并對備自投的接線提出改進意見和防范措施。

一、運行接線方式

目前，烏北變電站由于主變沒有投運，兩路站用電源均為外線路供電，一路為35kV米北線接入帶3號所用變，一路為35kV堿北線接入帶4號所用變，兩路電源互為備用（接線圖如圖1所示）。正常情況下，3號所用變帶0.4kVⅠ段運行，4號所用變帶0.4kVⅡ段及備用段運行，0.4kVⅡ段與備用段通過分段4052斷路器死連接，分段斷路器4051處于熱備用狀態，當任意母線失壓時分段斷路器4051會自動投入。

二、事故經過

2008年8月24日，由于天氣原因（雷雨天氣），35kV米北線不時的發“進線接地”信號，運行人員對35kV米北線站內設備檢查未見異常，3號所變高壓側電壓表A相電壓指示為4.8kV左右，B、C兩相電壓指示36kV，初步判斷為35kV米北線線路A相有接地，及時將此現象向烏市地調匯報。約20分鐘后，另一所用電源35kV堿北線由于線路發生相間故障，對側斷路器跳閘，烏北站4號所用變失壓，備自投裝置未動作，造成站用0.4kVⅡ段母線失壓。隨后運行人員到現場檢查發現4號所變低壓側4004斷路器未跳閘，手動拉開4004斷路器，合上4051斷路器成功。

三、原因分析

在事故發生后，由于備自投未動作，我們就從備自投動作邏輯和當時異常運行情況入手進行分析，查找原因。烏北變電站備自投裝置為北京四方公司生產的CSC-246備自投裝置，接線形式如圖2所示。正常運行時，Ⅰ、Ⅱ母均有電壓，1DL，2DL在合位，3DL在分位。

動作邏輯如圖3所示。

動作邏輯1：以Ⅱ母失壓、線路Ⅱ無流、Ⅰ母有壓作為啟動條件，2DL分閘、3DL合閘作為閉鎖條件，以T2延時跳開2DL斷路器。

動作邏輯2：以2DL斷路器分閘位置、Ⅱ母失壓、Ⅰ母有電壓作為啟動條件，3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時合上3DL斷路器。

由于烏北變電站所用系統接線與裝置的備自投方案有所不同，因此在實際接線時取的輸入量有所不同，按照施工設計的要求，1DL開關輸入量取自4003斷路器，2DL開關輸入量取自4004斷路器，3DL開關輸入量取自4051斷路器，Ⅰ母電壓取自35kV米北線、Ⅱ母電壓取自35kV堿北線電壓。當35kV堿北線（米北線）出現故障后，35kV堿北線（米北線）電壓消失，4號所變（3號所用變）低壓側無電流，4號（3號）站用變0.4kV進線開關4004斷路器跳閘，同時，檢35kV米北線（堿北線）有電壓時，備自投裝置經過T2（T1）時間后，跳開4號（3號）站用變進線開關，在確認此開關跳開后，經T3時間后合上分段4051斷路器。

圖1　烏北變所用系統接線圖

從上面的自投邏輯可以看出，備自投拒動有以下兩個方面原因：

（一）裝置有閉鎖信號輸入

圖2　內橋形式接線的備自投方式

1　低壓分段4051斷路器在合位

當4051斷路器合閘時，備自投裝置放電，此時，無論Ⅰ、Ⅱ段母線是否失壓，備自投都不會動作。根據當時的運行情況（4051斷路器在熱備用狀態）判斷，此閉鎖條件不滿足。

2　備自投保護動作出口

因備自投只允許動作一次，在備自投動作一次后將自動退出備自投軟壓板，針對這種情況，協同保護人員對備自投裝置軟壓板進行檢查未見異常。

圖3　Ⅱ母失壓備投邏輯圖

3　有外部閉鎖信號

為防止PT斷線時備自投誤動，裝置取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據。是否是由于線路電流過小造成裝置判斷為PT斷線而閉鎖？這是重點懷疑的一項原因，但調出報表顯示事故前電流值均正常。

（二）裝置啟動條件不滿足

本套備自投裝置的啟動條件共有四個：1備自投壓板投入。2裝置控制字投入。34003斷路器、4004斷路器在合位，4051斷路器在分位。435kV米北線、35kV堿北線均有壓。

對以上前三個啟動條件，4003斷路器、4004斷路器、4051斷路器狀態正確，進入裝置檢查控制字設置正確，備自投壓板投入正確，測量壓板接觸良好，檢查未發現問題。

對于第四個啟動條件35kV米北線、35kV堿北線均有壓，結合當時35kV米北線線路A相有接地現象進行分析，因此懷疑可能是由于線路電壓不正常造成了備自投拒動。備自投邏輯判斷中，共采集了8路電壓回路：Ⅰ、Ⅱ母的三相電壓用以判斷低壓側無電壓，所變高壓側進線電壓用以判斷備用電源高壓側有電壓。查閱設計圖紙，發現高壓側有壓恰好抽取的是A相電壓。

裝置的失壓門檻為30V，有壓門檻為70V，根據PT的變比，可以算出：

一次失壓電壓UL=30V×35kV/

3 /100V=6.06kV

一次有壓電壓UH=70V×35kV/

3 /100V=14.1kV

從上可以看出，當A相電壓高于14.1 kV時，裝置判斷為備用電源有壓，低于6.1kV時，裝置判斷為備用電源失壓。當時35kV米北線線路A相有接地，A相電壓為4.8kV左右，低于失壓門檻6.06kV備自投檢測3號所用變高壓側無電壓從而不啟動備自投裝置，導致0.4kVⅡ段失壓。

四、存在問題及防范對策

由于本站備自投在設計時只采取了八路電壓回路：Ⅰ、Ⅱ母三相電壓及高壓側進線的A相電壓。這種接線存在以下問題：對于35kV系統，線路某一相發生接地時，不會立刻跳開斷路器，而是允許非正常運行一段時間。如果出現在3號所用變進線A相接地的期間內發生4號所用變進線失壓，就會造成前面所說的備自投動作失敗的情況；如果出現了在3號所用變進線B相或C相接地的期間內又發生4號所用變進線失壓，則不會影響備自投的正確動作。

為防止這種現象的發生，可將備用電源有壓采集量由相電壓改為線電壓。這樣，當發生單相接地時，雖然相電壓降低，但線電壓卻不會改變，從而能在發生單相接地時保證備自投的可靠動作，現在這種方案已報技改項目，該站在主變投運，利用所用工作變接入所用系統的停電機會，對備自投回路進行改造。

結語

電網規模的不斷擴大，電力技術的日新月異，備自投裝置廣泛應用于綜合自動化變電站，其可靠性影響整個變電站乃至系統的安全運行。通過該案例對備自投動作失敗的原因分析，提出了備自投裝置二次接線和邏輯設定的設計以及運行方面應該注意的問題，對于變電站的此類備自投裝置的事故分析、技術改造及后期改擴建具有一定的借鑒意義。

參考文獻

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[2]張國平，陳暉，呂庭欽，王翠霞.倒送電運行方式中備自投動作分析及技術措施[J].電力系統保護與控制，2009（08）：93-94.

中圖分類號：TM774

文獻標識碼：A

作者簡介：劉華，女，漢族，大學本科，副教授，51歲，新疆工程學院電力工程系教研室主任。崔莉，女，高級講師，國家電網新疆電力公司培訓中心。