一起備用電源自動(dòng)投入裝置誤動(dòng)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(tǒng)的穩(wěn)定性一直是電氣技術(shù)人員和運(yùn)行人員重點(diǎn)關(guān)注的問題。雙電源單母線分段系統(tǒng)是指兩路電源進(jìn)線，中間利用斷路器分段。此系統(tǒng)的特點(diǎn)是可靠性高。當(dāng)其中一路進(jìn)線出現(xiàn)故障時(shí)，此進(jìn)線斷路器斷開后可通過手動(dòng)或者自動(dòng)投入分段斷路器(也稱母聯(lián)斷路器)，由另一段電源供電。對(duì)于對(duì)供電恢復(fù)需求高的系統(tǒng)一般使用備用電源自投裝置(簡(jiǎn)稱備自投)。備自投是一種檢測(cè)有停電回路時(shí)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(dòng)且快速將備用電源投入使用，此過程中為了防止發(fā)生二次事故以及事故擴(kuò)大化。備自投對(duì)于自投條件有一系列要求。備自投需先充電(備自投準(zhǔn)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(jìn)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(zhǔn)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(hào)；③TV異常(不能因TV控制回路斷線或者保險(xiǎn)熔斷誤動(dòng)作)；④進(jìn)線Ⅰ、Ⅱ段斷路器拒跳；⑤進(jìn)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(dòng)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(dāng)備自投充電完成后，Ⅰ段檢測(cè)到無壓無流后，Ⅱ段有壓條件下經(jīng)自定義延時(shí)后跳開Ⅰ段進(jìn)線斷路器并確認(rèn)斷開后，如進(jìn)線斷路器拒動(dòng)，自投失敗。經(jīng)自定義時(shí)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(jìn)行合分段斷路器。分段斷路器再備自投動(dòng)作后跳閘后不能再次合閘是防止失電母線發(fā)生了故障，而造成備用段再次跳閘而造成的事故擴(kuò)大化。

備自投裝置對(duì)進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器都有控制。備自投進(jìn)線斷路器有跳閘控制，對(duì)母聯(lián)斷路器為合閘動(dòng)作。同時(shí)為了防止兩路電源非同期合閘情況的發(fā)生，兩路進(jìn)線斷路器和母聯(lián)斷路器三個(gè)斷路器不能同時(shí)處于合閘位置，因此采用了電氣聯(lián)鎖控制此情況的發(fā)生。由此可見備自投裝置必須確認(rèn)失電段進(jìn)線斷路器處于分閘位置才會(huì)進(jìn)行動(dòng)作。

2 事故過程

我公司某新建配電室，電氣系統(tǒng)送電之前進(jìn)行了各級(jí)保護(hù)的試驗(yàn)以及保護(hù)定值校驗(yàn)。對(duì)備自投進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，試驗(yàn)過程為先將Ⅰ段、Ⅱ段給入二次電流電壓。進(jìn)線斷路器合位、母聯(lián)分位。斷開Ⅰ段電流、電壓，經(jīng)延時(shí)后母聯(lián)斷開進(jìn)線斷路器，確認(rèn)進(jìn)線斷開后母聯(lián)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(dòng)作。Ⅱ段進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)動(dòng)作均正常。

我公司高壓系統(tǒng)如圖1所示。正常運(yùn)行時(shí)QF1、QF2斷路器合位，QF3斷路器分位，進(jìn)線采用電纜進(jìn)線至進(jìn)線開關(guān)柜。當(dāng)公司電氣系統(tǒng)大檢修時(shí)，為了不影響正常供電，請(qǐng)示上級(jí)用電單位并由上級(jí)用電單位在同期情況下，解除進(jìn)線、母聯(lián)三個(gè)斷路器不能同時(shí)合閘的聯(lián)鎖，合QF3斷路器，此時(shí)然后斷開檢修段進(jìn)線斷路器。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)如Ⅰ段進(jìn)線失電則由備自投(充電完成)檢測(cè)Ⅰ段無壓無流，Ⅰ進(jìn)線斷路器低電壓動(dòng)作，同時(shí)備自投也發(fā)出斷開QF1動(dòng)作信號(hào)，確認(rèn)QF1分位后，投入QF3母聯(lián)斷路器。此過程中為了防止電壓波動(dòng)造成的誤動(dòng)作，一般設(shè)置無壓定值為25%額定電壓。同時(shí)增加0.5 s延時(shí)發(fā)出斷開QF1斷路器信號(hào)。但合QF3的延時(shí)為0 s。

事故過程：新變電所投用初期，負(fù)荷未大量使用，此時(shí)發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備功率顯示異常，經(jīng)檢查Ⅰ段電壓小母線相序錯(cuò)誤。為了倒小母線相序，需停PT二次側(cè)電壓至電壓小母線的斷路器。采取Ⅰ段進(jìn)線解除了圖2中的LP2跳閘壓板，防止進(jìn)線低電壓動(dòng)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(hù)動(dòng)作，同時(shí)備自投保護(hù)動(dòng)作，因母聯(lián)斷路器位于試驗(yàn)位，Ⅱ段電源未投入使用，造成了Ⅰ段停電。

圖1 雙電源進(jìn)線原理圖

3 原因分析

此事故的發(fā)生，表面現(xiàn)象為進(jìn)線斷路器低壓保護(hù)動(dòng)作，分析事故時(shí)一度懷疑LP2跳閘壓板未起作用，懷疑壓板接線存在錯(cuò)誤。可進(jìn)行了圖紙分析以及現(xiàn)場(chǎng)接線檢查后并未發(fā)現(xiàn)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(hù)TFDJ-1保護(hù)跳閘接點(diǎn)雖然閉合，但因LP2跳閘壓板處于斷開位置無法啟動(dòng)跳閘線圈。但手動(dòng)跳閘接點(diǎn)STJ-1還起作用進(jìn)行跳閘。而事故操作過程中未進(jìn)行手動(dòng)跳閘。但備自投跳Ⅰ段進(jìn)線并聯(lián)在手動(dòng)跳閘處。由此分析是因備自投對(duì)Ⅰ段進(jìn)線發(fā)出了跳閘信號(hào)造成了進(jìn)線跳閘。但此時(shí)備自投只是失去了電壓信號(hào)，此時(shí)Ⅰ段有負(fù)荷也就是說有電流應(yīng)該不符合備自投動(dòng)作條件。經(jīng)查綜保說明書也沒有定義電流消失信號(hào)值。經(jīng)與廠家溝通，廠家未開放進(jìn)線無流值用戶設(shè)定，而是綜保系統(tǒng)默認(rèn)的0.4倍二次額定電流。而進(jìn)線斷路器互感器變比為1 500/5,因此當(dāng)進(jìn)線電流低于120 A時(shí)備自投認(rèn)為進(jìn)線已經(jīng)失流。此時(shí)變電所剛投用負(fù)荷還未全部使用，實(shí)際電流確實(shí)低于120 A。

經(jīng)上述分析可知，人為的Ⅰ段電壓小母線斷開，且因負(fù)荷過小進(jìn)線實(shí)際電流小于120 A，而Ⅱ段母線有電壓。全部滿足了備自投動(dòng)作條件。備自投則進(jìn)行了對(duì)Ⅰ段母線的分閘信號(hào)發(fā)出。同時(shí)Ⅰ段進(jìn)線雖保護(hù)跳閘硬壓板解除，但低電壓保護(hù)節(jié)點(diǎn)動(dòng)作，Ⅰ段斷路器也因備自投分開。所以造成了進(jìn)線低電壓保護(hù)動(dòng)作的假象。

圖2 備自投控制原理圖

4 總 結(jié)

此次事故的發(fā)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(fù)荷電流一般大于120 A不會(huì)發(fā)生這種情況。這種事故的分析的初期只是按事故現(xiàn)象認(rèn)為先發(fā)生的進(jìn)線低電壓動(dòng)作造成了備自投動(dòng)作，而未考慮到是由備自投造成了進(jìn)線斷路器的動(dòng)作。設(shè)備試驗(yàn)階段未考慮到綜保無流的真實(shí)情況。針對(duì)此情況我們建議綜保廠家對(duì)無流定值開放用戶自定義，并要求維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)操作前對(duì)進(jìn)線微機(jī)綜保的低電壓軟壓板解除，同時(shí)對(duì)母聯(lián)斷路器備自投解除軟壓板，并將正常運(yùn)行電氣系統(tǒng)的母聯(lián)斷路器投入到工作位置。希望通過此情況的發(fā)生以及分析對(duì)電氣技術(shù)人員以及維護(hù)人員再次面對(duì)類似情況時(shí)有所幫助。

[1] 劉屏周.工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2016