一起备自投误跳变低开关的事件分析与处理

一起备自投误跳变低开关的事件分析与处理
摘要：通过对某110kV变电站在进行站用变切换操作后，10kV分段备自投误动造成变低开关跳闸的事件分析，阐述了保证备自投二次母线电压及出口回路正确接线的重要性。

并有针对性的提出了对该事件暴露问题的解决措施，以及对于老旧设备、回路区别性对待的思维方法。

对于今后的二次设备维护工作具备一定的指导意义。

关键词：备自投、站用变切换、中间继电器、手跳回路
0引言
随着电力系统向着大型化、复杂化的方向发展，为了提高供电的可靠性、简化继电保护配置、节省电力建设投资[1]，变电站广泛采用了备用电源自投装置，可以在工作电源因故障被断开后，能自动且迅速地将备用电源投入工作[2]-[3]。

所以备自投装置能保证间隔的安全稳定运行，因而备自投的验收、定检以及消缺等工作重要性尤为突出。

110kV岗美站10kVⅠ母检修工作结束后，运行人员开始恢复#1主变及
10kVⅠ母相关设备送电。

在此过程中，运行人员发现#1变低501开关跳闸，且备自投装置对应于501开关跳闸的动作指示灯亮。

由于主变为一个变电站的关键设备，分析备自投误动跳变低的原因并提出改进措施显得尤为重要。

1备自投原理
如图1所示，从110kV岗美站的主接线简化图可以看出，该站10kVⅠ母、Ⅱ母正常运行时分列运行，即变低501开关和变低502开关合上，分段512开关是断开的。

图1 110kV岗美站低压侧主接线简化图
1.1备自投动作逻辑
岗美站10kV备自投装置采用北京四方公司CSC-246A型号产品，其10kV分段备自投动作过程如下：Ⅰ段母线失压，跳开501开关，在Ⅱ段母线有压的情况下合512开关。

当501开关或502开关偷跳时，合上512开关保证正常供电。

为防止PT断线时备自投误动，取线路电流作为母线失压的闭锁判据。

以上过程可以分解为下列动作逻辑：
（1）501开关在跳闸位置作为闭锁条件。

Ⅰ段母线失压，Ⅱ段母线有压，线路电流小于有流闭锁电流定值，以3.5S延时跳开501开关。

（2）Ⅱ段母线电压小于有压定值作为闭锁条件。

501开关在跳闸位置，Ⅰ段母线失压作为允许条件，以5S延时合上512开关。

1.2备自投开入
图2 备自投直流回路接线图
如图2所示为备自投的直流回路接线图，从中可以看到开关量的输入回路有两台主变低压侧进线开关和分段开关的辅助接点，它们用于判断开关的位置，确定当前的运行方式。

也有对备自投装置进行闭锁的开入量，有两种情况：（1）当手动操作要停用备自投装置时，切换转换开关，其接点闭合，闭锁备自投。

（2）当变低开关手动跳闸或遥控分闸的时候，手跳继电器STJ动作，常开接点闭合，闭锁备自投。

保护跳变低开关时主变操作箱回路不经STJ，对应的STJ接
点不动作，则不会有闭锁备自投的开入量。

2事件经过及分析
2.1事件经过
2017年3月14日18时，110kV岗美站10kVⅠ母检修工作结束后，运行人员
开始恢复送电。

在完成10kV 51PT、#1变低501开关转运行、10kV分段512开关
转热备用、投入10kV备自投等操作步骤后，开始进行10kVⅠ母元件及馈线送电
操作。

当进行至#1站用变转运行，进行交流屏ATS站用变切换时，501开关跳闸、512开关未合闸。

2.2原因分析
经现场调取后台报文分析，在501开关跳闸同时，后台报“10kV备自投保护
动作”与“10kV分段备自投总闭锁”，对应于501开关跳闸的“装置出口5”动作指示
灯亮，初步认为存在10kV备自投动作使501开关跳闸的可能性。

利用模拟断路
器对10kV备自投装置进行单机调试，开入及逻辑正确，排除备自投装置硬件问题。

2.2.1备自投误跳501开关原因分析
报文显示10kV备自投动作发生在交流失压3.5S左右之后，与备自投动作延
时吻合。

经过核实现场10kV Ⅰ母二次电压回路，发现10kVⅠ母保护电压经过
51PT柜内中间继电器（许继电气DZJ-210）动合接点，DZJ-210为交流操作电磁式
中间继电器，工作电源为220V交流电，包含六对动合接点和两对转换接点。

具
体接线如图3所示。

图3 中间继电器DZJ-210内部接线图
从图4中可以看出，A相交流电经过电压闭锁电源空开1DK到ZJ:7，给中间
继电器供电，从ZJ:8出来再经过闭合的51PT刀闸辅助接点和空开1DK，到达N 相。

当51PT刀闸小车合上时，对应的51PT刀闸辅助开关的常开接点闭合，启动
中间继电器。

此时中间继电器的所有常开接点均闭合，10kVⅠ母保护二次电压经
中间继电器重动接点接至10kV PT并列屏，再引至10kV开关柜顶电压小母线。

10kV备自投Ⅰ母二次电压则取自10kV分段开关柜顶电压小母线。

如图5和图6
所示。

图4 中间继电器DZJ-210工作条件示意图
图5 10kV保护电压重动示意图
图6 10kV分段备自投电压回路示意图
从前文10kV分段备自投动作逻辑中得知：10kV母线二次电压消失是备自投
的启动条件。

从附录的岗美站一次电气主接线图可以看出，#1站用变接10kVⅠ母，#2站
用变接35kV母线。

由于35kV和10kV属于不同等级的电压系统，其二次电压存
在相位差，两者之间不能进行电压并列，因此站内进行站用变切换操作时，采取
站用变变低交流进线开关“先断后合”的步骤，过程中会造成交流输出短时失电。

当51PT小车位置重动中间继电器交流工作电源消失，其线圈掉电返回，常开接
点断开，则造成10kVⅠ母保护二次电压小母线1YMa、1YMb、1YMc电压消失。

另外，由于站用变的切换需要先拉开35kV站用变的低压侧开关，检查380V
配电盘的负荷情况，再合上10kV站用变的低压侧开关，期间交流380V系统失压
造成10kVⅠ母保护二次电压消失时间远大于备自投失压的逻辑判断时间3.5S。

再则，当时10kVⅠ母仅完成#1站用变、#1接地变送电，#1变低所带负荷小，开关CT二次电流未能达到备自投有流闭锁定值，故备自投经整定延时出口跳开501开关。

2.2.2备自投误跳501开关后，512开关未合闸原因分析
经过以上的分析确定了501开关是由10kV备自投跳开，按照备自投的动作逻辑，理应将分段开关512合上，但现场的装置显示512开关一直处于分闸位置，SOE报文也没有512开关合闸的记录。

经分析有以下两种可能：
（1）512开关合闸回路不通
当512开关分位，开关机构箱的合闸回路不通时，保护装置会发“控制回路断线”信号。

控制回路断线信号是由跳位继电器（TWJ）动断接点与合位继电器（HWJ）动断接点串联构成的。

如图7所示。

图7 控制回路断线信号示意图
正常情况下，TWJ及HWJ其中一个励磁，一个失磁，故动断接点也将一个闭合，一个打开。

当某种原因引起跳位继电器与合位继电器同时失磁，动断接点同
时闭合时，就会出现“控制回路断线”信号。

从后台SOE报文可以看出，保护装置未报“控制回路断线”，进一步测量合闸
回路直流电位，512开关机构箱合闸入口处为-110V，证明机构箱部分的回路完好。

故512开关不动作并非合闸回路不通造成的。

此推论不成立。

（2）501开关跳开后，备自投存在闭锁开入
从后台报文及装置动作事件记录看出，在501开关跳闸的同时备自投装置报“备自投总闭锁”，故此推论初步成立。

那么接下来需要确定501开关跳闸后，备
自投闭锁开入的来源。

分析现场501开关跳闸回路，如图8所示，当10kV备自投跳501开关出口
接点TJ闭合，且31LP3出口压板投入时，跳闸命令经R133电缆进入#1变低操作
箱手动跳闸入口（红色虚线处，为错误接线，正确接线如绿色虚线所示），启动STJ继电器，其常开接点闭合使501开关分闸回路导通完成分闸。

然而问题在于，为防止主变停电手动操作变低开关时备自投误动，设计了STJ重动至备自投闭锁
开入的回路，即手分501开关时闭锁备自投。

因此，当备自投动作跳开501开关
同时，备自投收到总闭锁开入放电，造成后续合512开关逻辑条件不满足，不能
完成合闸。

此推论成立。

图8 备自投出口回路错误接线示意图
3措施及建议
110kV岗美站在进行站用变切换时，由于51PT柜内PT小车位置重动继电器
工作电源不满足站内设备运行条件，会造成10kV Ⅰ母二次侧短时失压，存在#1
主变低后备保护、10kV保护装置及10kV备自投误动的风险。

对此，提出以下解
决措施：
3.1改变中间继电器的工作条件
（1）将中间继电器工作电源取自交流不间断电源UPS。

因为UPS通过主机逆变器等模块电路将来自蓄电池的直流电转换成工频交流电，不会因站用变的切换
而出现短时失电的现象，保证中间继电器电源稳定，使采集10kVⅠ母母线电压的
装置如备自投装置等能够正常工作，能够有效规避切换站用变时的交流失压的影
响。

（2）选择将原来的交流型继电器更换为直流型继电器，其工作电源来自直流系统，当直流母线失去整流电源时，可以通过蓄电池保证中间继电器正常运行一
段时间。

满足要求的直流型继电器的型号包括：DZY-210、DZY-211、DZK-210、DZK-211等。

从经济角度出发，可以选择价格相对经济的DZY-210、DZY-211。

如
果对继电器的动作时间的要求更加严格的话，可以选择快速动作电磁式继电器DZK-210、DZK-211。

3.2更换51PT小车辅助开关
根据南方电网反措的要求，电压并列回路的刀闸应取自对应机构的辅助接点。

当51PT小车的辅助接点数量不足时，需扩充其数量，使电压重动前后的接点都
取自51PT小车的辅助开关接点。

这样可以使得电压重动前后的状态不受到中间
继电器的工作状态影响。

对应的中间继电器可以取消。

3.3更改备自投跳501开关出口接入位置
备自投跳501开关出口应该接入主变保护的保护跳闸开入位置。

原本误接入
的主变手跳位置会闭锁备自投，使得备自投无法正确动作。

正确接入至保护跳闸
入口后备自投的动作逻辑才正确。

在改接线后需要重新对备自投进行传动试验，
保证备自投的动作正确出口。

4总结
10kV备自投是保证10kV母线不间断供电的重要设备之一。

在对备自投设备
接线进行设计时要严格依据最新的设计标准，仔细审核好每一张图纸。

在设备自
投产前的验收时，对备自投装置的二次接线要足够重视，特别是备自投的跳闸出
口应该接入保护的保护跳开入位置，合闸出口应该接入保护的手合开入位置。

同
时也要确保备自投动作逻辑、开入开出符合要求，要做到保证各断路器都能按照
预设的逻辑正确动作，要以达到备自投正确动作成功率百分之百为目标。

由于设计图纸依据标准每隔几年就会有修订更新，老设备的设计不一定符合
当前的设计标准。

这要求现场工作人员在平时的工作中，要避免习惯性思维，需
要从实际回路、实际设备出发，彻底了解现场情况后再作判断下结论。

做到在周
期性定检、日常消缺等工作中，确保备自投满足最新的标准。

参考文献:
[1]高祥银. 浅析备自投装置正常运行时的操作注意事项[J]. 通讯世
界,2017,(11):148-149.
[2]余兰,陈芳. 站用变低压备自投装置故障的分析与解决[J]. 电工技
术,2016,(11):76-77.
[3]金鑫锋. 变电站备自投动作条件分析及改进[D].华北电力大学,2015.
[4]郁岩. 中间继电器可靠性实验研究[J]. 企业导报,2012,(22):290.
[5]尹剑烽. 220kV开关操作箱永跳与手跳回路相继动作分析[J]. 机电信
息,2011,(33):18-19.
附录
图9 110kV岗美站电气主接线图
图10 事件发生前后SOE报文(1)
图11 事件发生前后SOE报文(2)。