一起备自投装置动作失败的原因分析及防范措施

刘　华　崔　莉（.新疆工程学院电力工程系，新疆　乌鲁木齐　　83003；.国家电网新疆电力公司培训中心，新疆　乌鲁木齐　83003）

一起备自投装置动作失败的原因分析及防范措施

刘华1崔莉2
（1.新疆工程学院电力工程系，新疆乌鲁木齐830023；2.国家电网新疆电力公司培训中心，新疆乌鲁木齐830013）

摘要：备用电源自动投入装置（简称备自投）作为提高供电可靠性的重要措施，广泛应用在电网中。本文针对乌北变电站35kV所用变电系统的备自投装置发生的一起拒动事故，进行原因分析和探讨，并提出改进意见，对于以后备自投装置的事故分析、技术改造及后期改扩建设计具有一定的借鉴意义。

关键词：备自投；所用变；接地；措施

合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的基础，在实际的电网运行中，为简化电网结构及其继电保护的配置方式，一般遵循以下原则：宜采用环网布置开环运行；宜采用双回线布置，单回线—变压器组运行的终端供电方式。如果取此类运行方式，电网结构简单，继电保护整定配合不会存在死循环和产生事故解列点的问题，但供电可靠性降低，当主供线路事故跳闸，可能会导致变压站失压。因此，为保证电力系统的供电可靠性，220kV及以上电压等级的网络一般采用环形电网，110kV以下电压等级的网络采用备用电源自投入装置。另外，备用电源自投装置也广泛的应用在所用电源（厂用电源）中，为变电站（发电厂）提供可靠的所用电源（厂用电源）。

目前，乌北变电站35kV站用系统备自投为北京四方CSC-246装置。本文将以一起备自投失败导致站用0.4kVⅡ段母线失压的事故为例分析和探讨备自投的动作情况，并对备自投的接线提出改进意见和防范措施。

一、运行接线方式

目前，乌北变电站由于主变没有投运，两路站用电源均为外线路供电，一路为35kV米北线接入带3号所用变，一路为35kV碱北线接入带4号所用变，两路电源互为备用（接线图如图1所示）。正常情况下，3号所用变带0.4kVⅠ段运行，4号所用变带0.4kVⅡ段及备用段运行，0.4kVⅡ段与备用段通过分段4052断路器死连接，分段断路器4051处于热备用状态，当任意母线失压时分段断路器4051会自动投入。

二、事故经过

2008年8月24日，由于天气原因（雷雨天气），35kV米北线不时的发“进线接地”信号，运行人员对35kV米北线站内设备检查未见异常，3号所变高压侧电压表A相电压指示为4.8kV左右，B、C两相电压指示36kV，初步判断为35kV米北线线路A相有接地，及时将此现象向乌市地调汇报。约20分钟后，另一所用电源35kV碱北线由于线路发生相间故障，对侧断路器跳闸，乌北站4号所用变失压，备自投装置未动作，造成站用0.4kVⅡ段母线失压。随后运行人员到现场检查发现4号所变低压侧4004断路器未跳闸，手动拉开4004断路器，合上4051断路器成功。

三、原因分析

在事故发生后，由于备自投未动作，我们就从备自投动作逻辑和当时异常运行情况入手进行分析，查找原因。乌北变电站备自投装置为北京四方公司生产的CSC-246备自投装置，接线形式如图2所示。正常运行时，Ⅰ、Ⅱ母均有电压，1DL，2DL在合位，3DL在分位。

动作逻辑如图3所示。

动作逻辑1：以Ⅱ母失压、线路Ⅱ无流、Ⅰ母有压作为启动条件，2DL分闸、3DL合闸作为闭锁条件，以T2延时跳开2DL断路器。

动作逻辑2：以2DL断路器分闸位置、Ⅱ母失压、Ⅰ母有电压作为启动条件，3DL合闸位置作为闭锁条件，以T3延时合上3DL断路器。

由于乌北变电站所用系统接线与装置的备自投方案有所不同，因此在实际接线时取的输入量有所不同，按照施工设计的要求，1DL开关输入量取自4003断路器，2DL开关输入量取自4004断路器，3DL开关输入量取自4051断路器，Ⅰ母电压取自35kV米北线、Ⅱ母电压取自35kV碱北线电压。当35kV碱北线（米北线）出现故障后，35kV碱北线（米北线）电压消失，4号所变（3号所用变）低压侧无电流，4号（3号）站用变0.4kV进线开关4004断路器跳闸，同时，检35kV米北线（碱北线）有电压时，备自投装置经过T2（T1）时间后，跳开4号（3号）站用变进线开关，在确认此开关跳开后，经T3时间后合上分段4051断路器。

图1　乌北变所用系统接线图

从上面的自投逻辑可以看出，备自投拒动有以下两个方面原因：

（一）装置有闭锁信号输入

图2　内桥形式接线的备自投方式

1　低压分段4051断路器在合位

当4051断路器合闸时，备自投装置放电，此时，无论Ⅰ、Ⅱ段母线是否失压，备自投都不会动作。根据当时的运行情况（4051断路器在热备用状态）判断，此闭锁条件不满足。

2　备自投保护动作出口

因备自投只允许动作一次，在备自投动作一次后将自动退出备自投软压板，针对这种情况，协同保护人员对备自投装置软压板进行检查未见异常。

图3　Ⅱ母失压备投逻辑图

3　有外部闭锁信号

为防止PT断线时备自投误动，装置取线路电流作为母线失压的闭锁判据。是否是由于线路电流过小造成装置判断为PT断线而闭锁？这是重点怀疑的一项原因，但调出报表显示事故前电流值均正常。

（二）装置启动条件不满足

本套备自投装置的启动条件共有四个：1备自投压板投入。2装置控制字投入。34003断路器、4004断路器在合位，4051断路器在分位。435kV米北线、35kV碱北线均有压。

对以上前三个启动条件，4003断路器、4004断路器、4051断路器状态正确，进入装置检查控制字设置正确，备自投压板投入正确，测量压板接触良好，检查未发现问题。

对于第四个启动条件35kV米北线、35kV碱北线均有压，结合当时35kV米北线线路A相有接地现象进行分析，因此怀疑可能是由于线路电压不正常造成了备自投拒动。备自投逻辑判断中，共采集了8路电压回路：Ⅰ、Ⅱ母的三相电压用以判断低压侧无电压，所变高压侧进线电压用以判断备用电源高压侧有电压。查阅设计图纸，发现高压侧有压恰好抽取的是A相电压。

装置的失压门槛为30V，有压门槛为70V，根据PT的变比，可以算出：

一次失压电压UL=30V×35kV/

3 /100V=6.06kV

一次有压电压UH=70V×35kV/

3 /100V=14.1kV

从上可以看出，当A相电压高于14.1 kV时，装置判断为备用电源有压，低于6.1kV时，装置判断为备用电源失压。当时35kV米北线线路A相有接地，A相电压为4.8kV左右，低于失压门槛6.06kV备自投检测3号所用变高压侧无电压从而不启动备自投装置，导致0.4kVⅡ段失压。

四、存在问题及防范对策

由于本站备自投在设计时只采取了八路电压回路：Ⅰ、Ⅱ母三相电压及高压侧进线的A相电压。这种接线存在以下问题：对于35kV系统，线路某一相发生接地时，不会立刻跳开断路器，而是允许非正常运行一段时间。如果出现在3号所用变进线A相接地的期间内发生4号所用变进线失压，就会造成前面所说的备自投动作失败的情况；如果出现了在3号所用变进线B相或C相接地的期间内又发生4号所用变进线失压，则不会影响备自投的正确动作。

为防止这种现象的发生，可将备用电源有压采集量由相电压改为线电压。这样，当发生单相接地时，虽然相电压降低，但线电压却不会改变，从而能在发生单相接地时保证备自投的可靠动作，现在这种方案已报技改项目，该站在主变投运，利用所用工作变接入所用系统的停电机会，对备自投回路进行改造。

结语

电网规模的不断扩大，电力技术的日新月异，备自投装置广泛应用于综合自动化变电站，其可靠性影响整个变电站乃至系统的安全运行。通过该案例对备自投动作失败的原因分析，提出了备自投装置二次接线和逻辑设定的设计以及运行方面应该注意的问题，对于变电站的此类备自投装置的事故分析、技术改造及后期改扩建具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]张志强.CSC-246数字式备用电源自动投入装置说明书[Z].北京：北京四方继电保护自动化股份有限公司，2005.

[2]张国平，陈晖，吕庭钦，王翠霞.倒送电运行方式中备自投动作分析及技术措施[J].电力系统保护与控制，2009（08）：93-94.

中图分类号：TM774

文献标识码：A

作者简介：刘华，女，汉族，大学本科，副教授，51岁，新疆工程学院电力工程系教研室主任。崔莉，女，高级讲师，国家电网新疆电力公司培训中心。