变电所低压母联备自投原理及运用

赵慧峰，石利宏，梁凤珍

（1.吉林石化公司化肥厂，吉林吉林 132021；2.中国石油吉林数据中心，吉林吉林 132000；3.吉林石化公司机动处，吉林吉林 130021）

0 引言

母联备自投是在母联开关柜中安装的双电源自动切换装置。主要用于两段母线中的进线电源切换，保证一段母线失电后，迅速通过母联及另段进线为失电段回路供电。

1 双电源切换装置产品概述

某数据中心低压母联开关柜中的双电源切换装置为ABB的DPT/TE双电源切换装置。此型号用于带母联断路器的两路市电的自动切换。

1.1 工作原理

DPT/TE装置主要用于控制和自动切换带母线联络断路器的两路电源的供电系统。如图1工作模式图所示；一个2位置转换开关用于设定两种工作模式：自动模式（AUTO）和关闭模式（OFF）。当系统投入运行时，需将运行开关置于“运行RUN”位置，而“复位RESET”按钮可使运行程序恢复到初始状态。

1.1.1 自动模式

当转换开关置于“自动AUTO”位置，系统将处于自动切换状态。

（1）在正常状态下，（电源U1和U2电压都正常），则母联断路器Q3断开，断路器Q1和Q2闭合。

图1 工作模式

（2）当电源U1失压，电源U2电压正常且母联断路器Q3处于断开状态，则断路器Q1经t1延时断开，母联断路器Q3在断路器Q1断开后经t2延时闭合，则两路用电均由电源U2提供。

（3）当电源U1恢复正常后，母联断路器Q3经t3延时后断开，断路器Q1在母联断路器Q3断开后经t4延时闭合。

（4）当电源U2失压，电源U1电压正常且母联断路器Q3处于断开状态，则断路器Q2经t1延时断开，母联断路器Q3在断路器Q2断开后经t2延时闭合，则两路用电均由电源U1提供。

（5）当电源U2恢复正常时，母联断路器Q3经t3延时后断开，断路器Q2在母联断路器Q3断开后经t4延时闭合。

1.1.2 关断模式

当关断模式下，系统并不考虑电源U1和U2电压是否正常，断路器Q1/Q2和母联断路器Q3均会处于断开状态。

1.2 延时功能（只适用于自动模式）

从接收到电压存在与否的输入信号至输出对断路器开会的执行命令的时间延迟，由内部的微处理器来实现，可以通过分别调节的4个延时旋钮来设定所需断路器开合延时时间，调节范围为（0.5～30）s，见图 2时间调节图。

1.3 报警功能

（1）脱扣报警。当断路器因电路故障脱扣时，报警灯会闪烁、而相应的脱扣指示灯发光并发出蜂鸣声。当故障排除后，报警便会自动解除。

（2）缺相报警。当各路电源缺相时，报警灯会闪烁，而相应的缺相指示灯发光并发出蜂鸣声。

（3）拒执行报警。当DPT/TE发出操作指令后，若任何断路器未能按要求执行闭合或断开操作，则系统报警灯会闪烁。并发出声音报警。（若已设定了延时时间，在延时过程中，则不会发出拒执行报警信号。

图2 时间调节

1.4 复位功能

如果调试DPT/TE时出现故障、死循环现象时，只需按“复位RESET”按钮，便可使系统恢复到正常运行状态。此时，若“运行开关RUN”不在“运行RUN”位置，应将其拨到“运行RUN”位置，系统即恢复到正常运行状态。

2 低压母联备自投双电源切换装置应用实例及常见问题处理

数据中心低压两路电压取自低压进线开关上侧电源即变压器低压侧出口处电源。如果要做真实测试，需要将某段变压器上口高压开关柜停电。以某数据中心模块1与模块2变电所低压进线柜及母联柜二次原理图为例（图3、图4）。

2.1 图3图4中图纸符号含义

（1）1L1，1L2，1L3，1N 取自Ⅰ段进线开关上侧电源（变压器低压侧出口处电源）的三相电压和零线。

（2）2L1，2L2，2L3，2N 取自Ⅱ段进线开关上侧电源（变压器低压侧出口处电源）的三相电压和零线。

（3）1QF，2QF，3QF分别代表Ⅰ段进线断路器、Ⅱ段进线断路器、母联断路器。

（4）1KM，1KA1，1KA2；2KM，2KA1，2KA2；3KM，3KA1，3LA2分别代表Ⅰ段进线柜、Ⅱ段进线柜及母联柜的中间继电器。

（5）1QF1-8，QF4-8，3QF4-5分别代表3个低压柜控制回路中的微型断路器。

（6）FU1-3代表熔断器。

（7）1HR，1HG；2HR，2HG；3HR，3HG 分别代表 3 个低压柜中的红绿指示灯。

（8）1STP，1ST；2STP，2ST；3STP；3ST 分别代表 3 个低压柜中的分闸、合闸按钮。

（9）SA，PJ，TA分别代表旋转开关、多功能表、电流互感器。

2.2 原理介绍

图3和图4中，3个低压柜中的断路器控制电源均取自两段进线开关上侧电源（变压器低压侧出口处电源）。控制电源提供断路器储能电机、24 V电源模块转换器、分合闸回路、指示回路电源。控制电源为AC 220 V。分合闸回路可以通过转换开关进行手动、自动转换。当转换至自动位置时，母联柜中双电源切换装置DPT/TE开始进行逻辑判断，触点通断工作。并将此信号通过端子排反馈至两段进线柜和母联柜断路器中。低压断路器中的一组常开、常闭触点用于合闸、分闸指示。

由图3进线柜原理图可以看出，控制回路相线及零线均取自Ⅰ段、Ⅱ段低压柜进线开关上侧电源A相。相线经过两个微型断路器，再经过中间继电器1KM常开常闭两个辅助触点供Ⅰ段低压开关24 V电源模块、分合闸及其他控制回路。

零线直接经过中间继电器1KM常开常闭辅助触点给各个回路提供零回路，零线不经过微型断路器。低压进线开关电动马达直接通过航空插头连接至控制母线当中。转换开关打至手动时，相应转换开关辅助触点闭合，同时按下相应的分合闸按钮，接通了分闸或合闸线圈。此时分闸或合闸线圈得电，低压进线开关进行分闸或合闸动作。转换开关打至自动位置时，双电源切换装置通过逻辑信号处理，当满足条件情况下自动分开或合上低压进线开关。中间继电器1KA2为报警辅助中间继电器，其线圈接至断路器95-98回路中。95-98回路正常状态为开位，当过流脱扣器脱扣时，导致断路器分闸的电气信号触头接通，使得95-98回路接通，发出报警信号。1KA2线圈得电，其常开触点接通接至双电源自动切换装置中。进线开关一对常开常闭辅助触点接至双电源自动切换装置中。电压互感器二次回路经保险接至多功能仪表电压测量回路，电流互感器二次回路直接接至多功能仪表电流测量回路中。

1KA1中间继电器为辅助中间继电器，其线圈与红灯并联，常开触点接至多功能仪表状态监测单元中。当断路器合闸时，红灯亮，同时1KA1得电，1KA1常开辅助触点闭合。多功能仪表监测其合闸正常。当1KA2线圈得电，1KA2常开触点闭合，表示报警故障信息接通。此时由于1KA2另一组常开触点闭合接至多功能仪表，因此，多功能仪表可以反应断路器正常的工作及故障信息。

Ⅱ段低压进线柜原理图及母联柜二次原理图与Ⅰ段图3进线柜原理图基本一致。只是1KM，1KA1，1KA2中间继电器换成了 2KM，2KA1，2KA2及 3KM，3KA1，3KA2。

图3 进线柜原理

图4 母联柜原理

2.3 母联备自投联锁试验

针对模块1及模块2变电所，以下简称“M1，M2”进行实际停电测试，来验证原理图的分析准确性。

2.3.1 符号定义

（1）D1-1AH7，M1变压器柜高压开关。

（2）D2-2AH7，M2变压器柜高压开关。

（3）M1低压进线柜，Ⅰ段低压进线柜。

（4）M2低压进线柜，Ⅱ段低压进线柜。

（5）M1，M2 母联柜，Ⅰ，Ⅱ段母联柜。

（6）M1-1AA1，M1 低压进线开关。

（7）M2-1AA1，M2 低压进线开关M1-1AA8。

（8）M1，M2母联开关。

2.3.2 试验及状态分析

（1）拉开M1变压器柜D1-1AH7开关。当拉开M1变压器柜D1-1AH7开关后，双电源切换装置检测到M1失电，经过一定延时后首先跳开M1低压进线M1-1AA1开关，而后自动合上M1，M2母联开关。M1变低压负荷由M2变经母联开关供电。

（2）在（1）操作后，拉开M2变压器柜D2-2AH7开关。M1，M2进线柜均失电。M2进线开关和M1、M2母联开关均不跳开，维持闭合状态。分合闸指示灯全面。原因为M1，M2均失电，控制电源失电，断路器不动作，分合闸指示灯回路均无电。

（3）合上M1变压器柜D2-2AH7开关。M1，M2母联柜、M2进线柜开关跳闸，M1进线柜开关合闸，M1-M2母联柜开关复投。状态指示灯恢复正常。原因：母联柜双电源切换装置在检测到M1进线柜上口带电后，首先将母联开关与M2进线开关同时切断，经过一定延时后M1开关自动投入，母联开关复投。

（4）合上M2变压器柜D2-2AH7开关。母联开关自动断开，M2进线开关自动投入。当检测到M2低压进线上口来电后，双电源切换装置根据自身逻辑微处理器向母联开关分闸回路发出指令，使母联开关自动分闸；延时后又向M2进线开关合闸回路发出指令，使M2进线开关自动合闸。恢复至正常工作状态。

（5）同时拉开M1变压器柜D1-1AH7开关与M2变压器柜D2-2AH7开关。M1，M2进线开关，母联开关均无动作。3个低压柜中分合闸指示灯全灭，无颜色指示。原因：如原理图所知，Ⅰ，Ⅱ段电源均失电；控制回路无电源。断路器无法动作，指示回路无电源，灯全灭。

（6）存在的问题。在进行完前两步操作后，先送M2进线电源即合上M2变压器柜D2-2AH7开关时，会出现M2瞬间带两段母线的情况。使得带低压负载直接送高压柜，在正常操作中是不允许的。解决方法有2种，一种是在手动拉开M2断路器开关或是按照原来的停电顺序进行送电；另一种是在进线开关上加装低电压脱扣装置

2.4 母联备自投遇到的常见问题

2.4.1 Ⅰ，Ⅱ段相线或零线断线

此类故障常由于端子排松动或内部虚接所引起。由于某段相线或零线断线，导致某台开关无法正常进行切换，从而将故障信号反馈至母联柜双电源切换装置中，导致两段进线柜及母联柜开关均不动作。此类故障常见现象为当某段上侧电源停电后，该段指示灯全灭，断路器不跳闸。

2.4.2 中间继电器1KM-3KM故障

中间继电器1KM故障，线圈无法吸合或线路松动线圈失电以及常开常闭触点接线松动时，都会导致自动切换失败。因为正常情况下1KM和3KM线圈都是通过Ⅰ段市电上口A相及其零线供电。并利用中间继电器的常开触点形成Ⅰ段进线开关和母联开关的控制回路电源的自保持。中间继电器的常闭触点由Ⅱ段市电上口A相及零线接通供电，形成无论哪段停电控制回路均带电的逻辑方式。Ⅱ段低压进线开关原理同Ⅰ段进线开关和母联开关。如果中间继电器1KM-3KM故障，破坏了原有的逻辑关系，使得双电源切换装置接收到故障信息，因此无法动作。

3 结论

双电源切换装置动作失败或产生报警，需要检查3台开关的控制回路并加以分析，不能武断定论。一般情况下，外部接线或端子排松动引发的故障较多。在日常电气春秋捡时，应加强对开关柜二次回路的检查。低压进线开关应该加装低电压延时脱扣器，避免当发生两路市电均失电后，低压进线开关无法跳闸的现象，减少操作风险。