變電所低壓母聯備自投原理及運用

趙慧峰，石利宏，梁鳳珍

（1.吉林石化公司化肥廠，吉林吉林 132021；2.中國石油吉林數據中心，吉林吉林 132000；3.吉林石化公司機動處，吉林吉林 130021）

0 引言

母聯備自投是在母聯開關柜中安裝的雙電源自動切換裝置。主要用于兩段母線中的進線電源切換，保證一段母線失電后，迅速通過母聯及另段進線為失電段回路供電。

1 雙電源切換裝置產品概述

某數據中心低壓母聯開關柜中的雙電源切換裝置為ABB的DPT/TE雙電源切換裝置。此型號用于帶母聯斷路器的兩路市電的自動切換。

1.1 工作原理

DPT/TE裝置主要用于控制和自動切換帶母線聯絡斷路器的兩路電源的供電系統。如圖1工作模式圖所示；一個2位置轉換開關用于設定兩種工作模式：自動模式（AUTO）和關閉模式（OFF）。當系統投入運行時，需將運行開關置于“運行RUN”位置，而“復位RESET”按鈕可使運行程序恢復到初始狀態。

1.1.1 自動模式

當轉換開關置于“自動AUTO”位置，系統將處于自動切換狀態。

（1）在正常狀態下，（電源U1和U2電壓都正常），則母聯斷路器Q3斷開，斷路器Q1和Q2閉合。

圖1 工作模式

（2）當電源U1失壓，電源U2電壓正常且母聯斷路器Q3處于斷開狀態，則斷路器Q1經t1延時斷開，母聯斷路器Q3在斷路器Q1斷開后經t2延時閉合，則兩路用電均由電源U2提供。

（3）當電源U1恢復正常后，母聯斷路器Q3經t3延時后斷開，斷路器Q1在母聯斷路器Q3斷開后經t4延時閉合。

（4）當電源U2失壓，電源U1電壓正常且母聯斷路器Q3處于斷開狀態，則斷路器Q2經t1延時斷開，母聯斷路器Q3在斷路器Q2斷開后經t2延時閉合，則兩路用電均由電源U1提供。

（5）當電源U2恢復正常時，母聯斷路器Q3經t3延時后斷開，斷路器Q2在母聯斷路器Q3斷開后經t4延時閉合。

1.1.2 關斷模式

當關斷模式下，系統并不考慮電源U1和U2電壓是否正常，斷路器Q1/Q2和母聯斷路器Q3均會處于斷開狀態。

1.2 延時功能（只適用于自動模式）

從接收到電壓存在與否的輸入信號至輸出對斷路器開會的執行命令的時間延遲，由內部的微處理器來實現，可以通過分別調節的4個延時旋鈕來設定所需斷路器開合延時時間，調節范圍為（0.5～30）s，見圖 2時間調節圖。

1.3 報警功能

（1）脫扣報警。當斷路器因電路故障脫扣時，報警燈會閃爍、而相應的脫扣指示燈發光并發出蜂鳴聲。當故障排除后，報警便會自動解除。

（2）缺相報警。當各路電源缺相時，報警燈會閃爍，而相應的缺相指示燈發光并發出蜂鳴聲。

（3）拒執行報警。當DPT/TE發出操作指令后，若任何斷路器未能按要求執行閉合或斷開操作，則系統報警燈會閃爍。并發出聲音報警。（若已設定了延時時間，在延時過程中，則不會發出拒執行報警信號。

圖2 時間調節

1.4 復位功能

如果調試DPT/TE時出現故障、死循環現象時，只需按“復位RESET”按鈕，便可使系統恢復到正常運行狀態。此時，若“運行開關RUN”不在“運行RUN”位置，應將其撥到“運行RUN”位置，系統即恢復到正常運行狀態。

2 低壓母聯備自投雙電源切換裝置應用實例及常見問題處理

數據中心低壓兩路電壓取自低壓進線開關上側電源即變壓器低壓側出口處電源。如果要做真實測試，需要將某段變壓器上口高壓開關柜停電。以某數據中心模塊1與模塊2變電所低壓進線柜及母聯柜二次原理圖為例（圖3、圖4）。

2.1 圖3圖4中圖紙符號含義

（1）1L1，1L2，1L3，1N 取自Ⅰ段進線開關上側電源（變壓器低壓側出口處電源）的三相電壓和零線。

（2）2L1，2L2，2L3，2N 取自Ⅱ段進線開關上側電源（變壓器低壓側出口處電源）的三相電壓和零線。

（3）1QF，2QF，3QF分別代表Ⅰ段進線斷路器、Ⅱ段進線斷路器、母聯斷路器。

（4）1KM，1KA1，1KA2；2KM，2KA1，2KA2；3KM，3KA1，3LA2分別代表Ⅰ段進線柜、Ⅱ段進線柜及母聯柜的中間繼電器。

（5）1QF1-8，QF4-8，3QF4-5分別代表3個低壓柜控制回路中的微型斷路器。

（6）FU1-3代表熔斷器。

（7）1HR，1HG；2HR，2HG；3HR，3HG 分別代表 3 個低壓柜中的紅綠指示燈。

（8）1STP，1ST；2STP，2ST；3STP；3ST 分別代表 3 個低壓柜中的分閘、合閘按鈕。

（9）SA，PJ，TA分別代表旋轉開關、多功能表、電流互感器。

2.2 原理介紹

圖3和圖4中，3個低壓柜中的斷路器控制電源均取自兩段進線開關上側電源（變壓器低壓側出口處電源）。控制電源提供斷路器儲能電機、24 V電源模塊轉換器、分合閘回路、指示回路電源。控制電源為AC 220 V。分合閘回路可以通過轉換開關進行手動、自動轉換。當轉換至自動位置時，母聯柜中雙電源切換裝置DPT/TE開始進行邏輯判斷，觸點通斷工作。并將此信號通過端子排反饋至兩段進線柜和母聯柜斷路器中。低壓斷路器中的一組常開、常閉觸點用于合閘、分閘指示。

由圖3進線柜原理圖可以看出，控制回路相線及零線均取自Ⅰ段、Ⅱ段低壓柜進線開關上側電源A相。相線經過兩個微型斷路器，再經過中間繼電器1KM常開常閉兩個輔助觸點供Ⅰ段低壓開關24 V電源模塊、分合閘及其他控制回路。

零線直接經過中間繼電器1KM常開常閉輔助觸點給各個回路提供零回路，零線不經過微型斷路器。低壓進線開關電動馬達直接通過航空插頭連接至控制母線當中。轉換開關打至手動時，相應轉換開關輔助觸點閉合，同時按下相應的分合閘按鈕，接通了分閘或合閘線圈。此時分閘或合閘線圈得電，低壓進線開關進行分閘或合閘動作。轉換開關打至自動位置時，雙電源切換裝置通過邏輯信號處理，當滿足條件情況下自動分開或合上低壓進線開關。中間繼電器1KA2為報警輔助中間繼電器，其線圈接至斷路器95-98回路中。95-98回路正常狀態為開位，當過流脫扣器脫扣時，導致斷路器分閘的電氣信號觸頭接通，使得95-98回路接通，發出報警信號。1KA2線圈得電，其常開觸點接通接至雙電源自動切換裝置中。進線開關一對常開常閉輔助觸點接至雙電源自動切換裝置中。電壓互感器二次回路經保險接至多功能儀表電壓測量回路，電流互感器二次回路直接接至多功能儀表電流測量回路中。

1KA1中間繼電器為輔助中間繼電器，其線圈與紅燈并聯，常開觸點接至多功能儀表狀態監測單元中。當斷路器合閘時，紅燈亮，同時1KA1得電，1KA1常開輔助觸點閉合。多功能儀表監測其合閘正常。當1KA2線圈得電，1KA2常開觸點閉合，表示報警故障信息接通。此時由于1KA2另一組常開觸點閉合接至多功能儀表，因此，多功能儀表可以反應斷路器正常的工作及故障信息。

Ⅱ段低壓進線柜原理圖及母聯柜二次原理圖與Ⅰ段圖3進線柜原理圖基本一致。只是1KM，1KA1，1KA2中間繼電器換成了 2KM，2KA1，2KA2及 3KM，3KA1，3KA2。

圖3 進線柜原理

圖4 母聯柜原理

2.3 母聯備自投聯鎖試驗

針對模塊1及模塊2變電所，以下簡稱“M1，M2”進行實際停電測試，來驗證原理圖的分析準確性。

2.3.1 符號定義

（1）D1-1AH7，M1變壓器柜高壓開關。

（2）D2-2AH7，M2變壓器柜高壓開關。

（3）M1低壓進線柜，Ⅰ段低壓進線柜。

（4）M2低壓進線柜，Ⅱ段低壓進線柜。

（5）M1，M2 母聯柜，Ⅰ，Ⅱ段母聯柜。

（6）M1-1AA1，M1 低壓進線開關。

（7）M2-1AA1，M2 低壓進線開關M1-1AA8。

（8）M1，M2母聯開關。

2.3.2 試驗及狀態分析

（1）拉開M1變壓器柜D1-1AH7開關。當拉開M1變壓器柜D1-1AH7開關后，雙電源切換裝置檢測到M1失電，經過一定延時后首先跳開M1低壓進線M1-1AA1開關，而后自動合上M1，M2母聯開關。M1變低壓負荷由M2變經母聯開關供電。

（2）在（1）操作后，拉開M2變壓器柜D2-2AH7開關。M1，M2進線柜均失電。M2進線開關和M1、M2母聯開關均不跳開，維持閉合狀態。分合閘指示燈全面。原因為M1，M2均失電，控制電源失電，斷路器不動作，分合閘指示燈回路均無電。

（3）合上M1變壓器柜D2-2AH7開關。M1，M2母聯柜、M2進線柜開關跳閘，M1進線柜開關合閘，M1-M2母聯柜開關復投。狀態指示燈恢復正常。原因：母聯柜雙電源切換裝置在檢測到M1進線柜上口帶電后，首先將母聯開關與M2進線開關同時切斷，經過一定延時后M1開關自動投入，母聯開關復投。

（4）合上M2變壓器柜D2-2AH7開關。母聯開關自動斷開，M2進線開關自動投入。當檢測到M2低壓進線上口來電后，雙電源切換裝置根據自身邏輯微處理器向母聯開關分閘回路發出指令，使母聯開關自動分閘；延時后又向M2進線開關合閘回路發出指令，使M2進線開關自動合閘。恢復至正常工作狀態。

（5）同時拉開M1變壓器柜D1-1AH7開關與M2變壓器柜D2-2AH7開關。M1，M2進線開關，母聯開關均無動作。3個低壓柜中分合閘指示燈全滅，無顏色指示。原因：如原理圖所知，Ⅰ，Ⅱ段電源均失電；控制回路無電源。斷路器無法動作，指示回路無電源，燈全滅。

（6）存在的問題。在進行完前兩步操作后，先送M2進線電源即合上M2變壓器柜D2-2AH7開關時，會出現M2瞬間帶兩段母線的情況。使得帶低壓負載直接送高壓柜，在正常操作中是不允許的。解決方法有2種，一種是在手動拉開M2斷路器開關或是按照原來的停電順序進行送電；另一種是在進線開關上加裝低電壓脫扣裝置

2.4 母聯備自投遇到的常見問題

2.4.1 Ⅰ，Ⅱ段相線或零線斷線

此類故障常由于端子排松動或內部虛接所引起。由于某段相線或零線斷線，導致某臺開關無法正常進行切換，從而將故障信號反饋至母聯柜雙電源切換裝置中，導致兩段進線柜及母聯柜開關均不動作。此類故障常見現象為當某段上側電源停電后，該段指示燈全滅，斷路器不跳閘。

2.4.2 中間繼電器1KM-3KM故障

中間繼電器1KM故障，線圈無法吸合或線路松動線圈失電以及常開常閉觸點接線松動時，都會導致自動切換失敗。因為正常情況下1KM和3KM線圈都是通過Ⅰ段市電上口A相及其零線供電。并利用中間繼電器的常開觸點形成Ⅰ段進線開關和母聯開關的控制回路電源的自保持。中間繼電器的常閉觸點由Ⅱ段市電上口A相及零線接通供電，形成無論哪段停電控制回路均帶電的邏輯方式。Ⅱ段低壓進線開關原理同Ⅰ段進線開關和母聯開關。如果中間繼電器1KM-3KM故障，破壞了原有的邏輯關系，使得雙電源切換裝置接收到故障信息，因此無法動作。

3 結論

雙電源切換裝置動作失敗或產生報警，需要檢查3臺開關的控制回路并加以分析，不能武斷定論。一般情況下，外部接線或端子排松動引發的故障較多。在日常電氣春秋撿時，應加強對開關柜二次回路的檢查。低壓進線開關應該加裝低電壓延時脫扣器，避免當發生兩路市電均失電后，低壓進線開關無法跳閘的現象，減少操作風險。