一起备用电源自动投入装置误动作的分析探讨

(唐山三友化工股份有限公司纯碱公司，河北 唐山 063305)

电气系统的稳定性一直是电气技术人员和运行人员重点关注的问题。双电源单母线分段系统是指两路电源进线，中间利用断路器分段。此系统的特点是可靠性高。当其中一路进线出现故障时，此进线断路器断开后可通过手动或者自动投入分段断路器(也称母联断路器)，由另一段电源供电。对于对供电恢复需求高的系统一般使用备用电源自投装置(简称备自投)。备自投是一种检测有停电回路时自投投入备用母线的装置。

1 备自投的一般要求

备自投装置能在工作电源断开或者故障后自动且快速将备用电源投入使用，此过程中为了防止发生二次事故以及事故扩大化。备自投对于自投条件有一系列要求。备自投需先充电(备自投准备好)，充电条件为：①Ⅰ段母线、Ⅱ段母线均三线有电压；②Ⅰ、Ⅱ段进线断路器合位，分段断路器分位。如有条件缺失则备自投装置放电(不作备自投准备)，放电条件为：①Ⅰ段母线、Ⅱ段母线均三线无电压；②有外部闭锁信号；③TV异常(不能因TV控制回路断线或者保险熔断误动作)；④进线Ⅰ、Ⅱ段断路器拒跳；⑤进线Ⅰ、Ⅱ段断路器跳位异常；⑥分段断路器跳位异常；⑦分段备自投动作；⑧分段断路器处于合闸位置；⑨Ⅰ、Ⅱ段母线失压自投压板退出。

当备自投充电完成后，Ⅰ段检测到无压无流后，Ⅱ段有压条件下经自定义延时后跳开Ⅰ段进线断路器并确认断开后，如进线断路器拒动，自投失败。经自定义时间后合分段断路器。如分段断路器跳闸(无论何种原因)不再进行合分段断路器。分段断路器再备自投动作后跳闸后不能再次合闸是防止失电母线发生了故障，而造成备用段再次跳闸而造成的事故扩大化。

备自投装置对进线断路器和母联断路器都有控制。备自投进线断路器有跳闸控制，对母联断路器为合闸动作。同时为了防止两路电源非同期合闸情况的发生，两路进线断路器和母联断路器三个断路器不能同时处于合闸位置，因此采用了电气联锁控制此情况的发生。由此可见备自投装置必须确认失电段进线断路器处于分闸位置才会进行动作。

2 事故过程

我公司某新建配电室，电气系统送电之前进行了各级保护的试验以及保护定值校验。对备自投进行了模拟试验，试验过程为先将Ⅰ段、Ⅱ段给入二次电流电压。进线断路器合位、母联分位。断开Ⅰ段电流、电压，经延时后母联断开进线断路器，确认进线断开后母联合闸成功，之后只断开Ⅰ段二次电流或二次电压，备自投不动作。Ⅱ段进行了同样的试验动作均正常。

我公司高压系统如图1所示。正常运行时QF1、QF2断路器合位，QF3断路器分位，进线采用电缆进线至进线开关柜。当公司电气系统大检修时，为了不影响正常供电，请示上级用电单位并由上级用电单位在同期情况下，解除进线、母联三个断路器不能同时合闸的联锁，合QF3断路器，此时然后断开检修段进线断路器。当发生事故时如Ⅰ段进线失电则由备自投(充电完成)检测Ⅰ段无压无流，Ⅰ进线断路器低电压动作，同时备自投也发出断开QF1动作信号，确认QF1分位后，投入QF3母联断路器。此过程中为了防止电压波动造成的误动作，一般设置无压定值为25%额定电压。同时增加0.5 s延时发出断开QF1断路器信号。但合QF3的延时为0 s。

事故过程：新变电所投用初期，负荷未大量使用，此时发现部分设备功率显示异常，经检查Ⅰ段电压小母线相序错误。为了倒小母线相序，需停PT二次侧电压至电压小母线的断路器。采取Ⅰ段进线解除了图2中的LP2跳闸压板，防止进线低电压动作。但在断开PT二次断路器后Ⅰ段母线仍然跳车，显示低电压保护动作，同时备自投保护动作，因母联断路器位于试验位，Ⅱ段电源未投入使用，造成了Ⅰ段停电。

图1 双电源进线原理图

3 原因分析

此事故的发生，表面现象为进线断路器低压保护动作，分析事故时一度怀疑LP2跳闸压板未起作用，怀疑压板接线存在错误。可进行了图纸分析以及现场接线检查后并未发现问题。从图2中可见LP2跳闸压板解除之后，小母线造成低电压保护TFDJ-1保护跳闸接点虽然闭合，但因LP2跳闸压板处于断开位置无法启动跳闸线圈。但手动跳闸接点STJ-1还起作用进行跳闸。而事故操作过程中未进行手动跳闸。但备自投跳Ⅰ段进线并联在手动跳闸处。由此分析是因备自投对Ⅰ段进线发出了跳闸信号造成了进线跳闸。但此时备自投只是失去了电压信号，此时Ⅰ段有负荷也就是说有电流应该不符合备自投动作条件。经查综保说明书也没有定义电流消失信号值。经与厂家沟通，厂家未开放进线无流值用户设定，而是综保系统默认的0.4倍二次额定电流。而进线断路器互感器变比为1 500/5,因此当进线电流低于120 A时备自投认为进线已经失流。此时变电所刚投用负荷还未全部使用，实际电流确实低于120 A。

经上述分析可知，人为的Ⅰ段电压小母线断开，且因负荷过小进线实际电流小于120 A，而Ⅱ段母线有电压。全部满足了备自投动作条件。备自投则进行了对Ⅰ段母线的分闸信号发出。同时Ⅰ段进线虽保护跳闸硬压板解除，但低电压保护节点动作，Ⅰ段断路器也因备自投分开。所以造成了进线低电压保护动作的假象。

图2 备自投控制原理图

4 总 结

此次事故的发生因处于试车阶段未造成影响，且在正常使用过程中也因负荷电流一般大于120 A不会发生这种情况。这种事故的分析的初期只是按事故现象认为先发生的进线低电压动作造成了备自投动作，而未考虑到是由备自投造成了进线断路器的动作。设备试验阶段未考虑到综保无流的真实情况。针对此情况我们建议综保厂家对无流定值开放用户自定义，并要求维护人员进行维护操作前对进线微机综保的低电压软压板解除，同时对母联断路器备自投解除软压板，并将正常运行电气系统的母联断路器投入到工作位置。希望通过此情况的发生以及分析对电气技术人员以及维护人员再次面对类似情况时有所帮助。

[1] 刘屏周.工业与民用供配电设计手册[M].北京：中国电力出版社，2016