電源備自投裝置測試儀必要性

摘要:
備用電源自投裝置可以提高供電的可靠性和連續(xù)性，但生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的許多備自投裝置由于運(yùn)行方式和邏輯關(guān)系不符合要求，而無法正式投入運(yùn)行，從運(yùn)行方式和邏輯關(guān)系等方面確保電源自投裝置正確性，其中手段之一是對(duì)電源自投裝置進(jìn)行全面的檢驗(yàn)。在目前的生產(chǎn)實(shí)際中對(duì)電源自投裝置的檢驗(yàn)沒有專門測試儀，一般測試借用其它鋪助裝置進(jìn)行，這樣就存在許多測試不準(zhǔn)，漏項(xiàng)、配合困難等，從而埋下安全隱患，這是電力生產(chǎn)中是不允許的。

1、引言
備用電源自動(dòng)投入和備用設(shè)備自動(dòng)投入，在現(xiàn)場一般簡稱“備自投“。備自投能夠提高
電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的供電能力，減少重載線路的負(fù)何，限制短路電流，提高供電可靠性和連續(xù)性，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，備用電源自投裝置的作用和地位越來越來重要。對(duì)該裝置測試必須做到可靠、安全，消除其中存在的安全隱患。本文在此針對(duì)備用電源自投裝置的測試存在困難及缺陷進(jìn)行分析后，提出一可以測試該裝置儀器，望為對(duì)存在安全隱患有所作為。

2、復(fù)雜接線與復(fù)雜邏輯方式
①復(fù)雜接線：備用電源自投裝置由于要面對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行方式的多種變化，造成備用電源自投裝置邏輯關(guān)系復(fù)雜，接線方式也復(fù)雜。就邏輯關(guān)系的復(fù)雜性在如深圳地區(qū)電網(wǎng)高達(dá)70余鐘組合方式。如：降壓變電站的典型接線是2條進(jìn)線、2臺(tái)主變分裂運(yùn)行或一運(yùn)行一備用，但變電站接線種類繁多。又如：有3臺(tái)或更多主變，高壓進(jìn)線可能有3條或更多；高壓側(cè)雙母接線；高壓側(cè)擴(kuò)大內(nèi)橋接線；低壓側(cè)分段開關(guān)兼做旁路開關(guān)等。復(fù)雜的接線帶來了多種復(fù)雜的備自投方式，這就要求各自投裝置能自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)運(yùn)行方式，自動(dòng)選擇相應(yīng)的備自投方案。
②備自投的邏輯：a．備自投充電。當(dāng)工作電源運(yùn)行在正常供電狀態(tài)、備用電源工作在熱備用狀態(tài)(明備用)，或兩者均在正常供電狀態(tài)(暗備用)時(shí)，備自投裝置根據(jù)所采集的電壓、電流及開關(guān)位置信號(hào)來判斷一次設(shè)備是否處于這一狀態(tài)，經(jīng)過10s～15s延時(shí)后，完成充電過程。b．備自投放電。當(dāng)備自投退出運(yùn)行，工作斷路器由人為操作跳開，備用斷路器不在備用狀態(tài)，斷路器拒跳、拒合，備用對(duì)象故障等不允許備自投動(dòng)作的情況下，將備自投放電，使其行為終止。c．備自投充電后，滿足其啟動(dòng)條件，經(jīng)或不經(jīng)延時(shí)執(zhí)行其跳閘邏輯(可能斷路器已跳開)，跳閘對(duì)象可能有多個(gè)。d．備自投執(zhí)行完跳閘邏輯后，滿足其合閘條件，經(jīng)或不經(jīng)延時(shí)執(zhí)行其合閘邏輯，合閘對(duì)象也可能有多個(gè)。

3、電源備自投其它方面問題
①斷路器拒動(dòng)檢查和自動(dòng)(遠(yuǎn)方手動(dòng))復(fù)歸問題：斷路器拒動(dòng)是指備自投動(dòng)作邏輯正確，但由于斷路器原因斷路器未動(dòng)作，主供電源斷路器未斷開或備用電源斷路器未合上，使備用電源裝置處于等待狀態(tài)。有兩種處理辦法：一是保持跳合閘脈沖，裝置不復(fù)歸，直到斷路器動(dòng)作或人員干預(yù)整組復(fù)位進(jìn)行重啟動(dòng)；二是裝置從發(fā)出跳合閘脈沖后計(jì)時(shí)一定時(shí)間內(nèi)如果斷路器不動(dòng)則收回跳合閘脈沖并同時(shí)發(fā)出信號(hào)。筆者曾遇到一種情況：某廠生產(chǎn)的備自投裝置在主供電源斷路器跳開后，備用電源斷路器拒動(dòng)，從而使備自投裝置程序進(jìn)入等待合閘的死循環(huán)，不能收回跳主供電源斷路器的跳閘令，造成主供電源不能恢復(fù)和跳閘線圈燒毀。一般來說，斷路器操作回路中有跳閘自保持繼電器，備自投動(dòng)作跳閘后只要輸出跳閘脈沖200ms就可以啟動(dòng)該繼電器。后要求廠家對(duì)備自投邏輯進(jìn)行完善：發(fā)出主供電源跳閘令200ms后及時(shí)收回，備用電源斷路器合閘失敗后，應(yīng)具備斷路器拒動(dòng)告警、備自投裝置自動(dòng)復(fù)歸和遠(yuǎn)方手動(dòng)復(fù)歸功能。
②斷路器偷跳的處理問題：對(duì)母線無PT的變電站，啟動(dòng)備自投有兩種辦法：利用進(jìn)線PT三相電壓分別經(jīng)進(jìn)線斷路器位置觸點(diǎn)串連后代替母線PT電壓接入和利用斷路器位置啟動(dòng)備自投。筆者不建議采用斷路器位置啟動(dòng)的方式，該方式受直流電源的影響并且單一的斷路器輔助觸點(diǎn)相對(duì)可靠性較差，容易因振動(dòng)等造成備自投誤動(dòng)作。
③合閘過程中投入母聯(lián)保護(hù)問題：對(duì)單母線分段接線進(jìn)線保護(hù)，一般短延時(shí)跳分段開關(guān)，長延時(shí)跳進(jìn)線開關(guān)。備用電源投到故障母線上時(shí)，必須快速切除故障段母線，減小短路沖擊和防止保護(hù)越級(jí)造成兩段母線停電。為此有的廠家生產(chǎn)的備自投裝置在合閘過程前中就將母聯(lián)開關(guān)速斷保護(hù)短時(shí)投入，這樣當(dāng)備用電源投到故障母線速斷保護(hù)時(shí)就會(huì)快速切除。這種設(shè)計(jì)相當(dāng)于母聯(lián)保護(hù)雙重化，對(duì)防止事故擴(kuò)大有積極作用，但備自投必須引入母聯(lián)電流，其接線和邏輯復(fù)雜，實(shí)際運(yùn)行動(dòng)作表明該方式的相對(duì)可靠性差。我們認(rèn)為，如果站內(nèi)可以利用母線保護(hù)或母線后備保護(hù)(如主變復(fù)合電壓閉鎖過流等)出口觸點(diǎn)閉鎖備自投，則不必增設(shè)母聯(lián)速斷；如果不便利用母線保護(hù)或母線后備保護(hù)(如主變復(fù)合電壓閉鎖過流等)出口觸點(diǎn)閉鎖備自投，則必須考慮合閘過程中投入母聯(lián)保護(hù)來避免事故擴(kuò)大。
④備用電源的PT斷線監(jiān)視功能：備用電源的線路PT斷線或保險(xiǎn)熔斷將使檢有壓條件為假，造成備自投啟動(dòng)后自投失敗。因此，備用電源線路PT斷線監(jiān)視功能十分重要。原理上發(fā)生三相PT斷線或只裝設(shè)單相PT時(shí)，斷線與對(duì)側(cè)停電只依靠檢驗(yàn)電壓是不能區(qū)分的，所以應(yīng)同時(shí)監(jiān)視PT二次回路的空氣開關(guān)輔助觸點(diǎn)，但從根本上來講應(yīng)加強(qiáng)PT二次回路的可靠性。
⑤多級(jí)備自投的配合問題：當(dāng)系統(tǒng)中存在多級(jí)備自投時(shí)，應(yīng)考慮各級(jí)備自投間的關(guān)系。原則上高電壓等級(jí)、高可靠性、影響面大的備自投先動(dòng)作，低電壓等級(jí)的、低可靠性、影響面小的備自投按躲過上級(jí)備自投整定。但是，低電壓等級(jí)線路事故率高，在可靠性要求很高的情況下，為了縮短延時(shí)，筆者主張各備自投可以同時(shí)動(dòng)作，并且從運(yùn)行方式上考慮避免多級(jí)備自投順序自投。
⑥目前采用的微機(jī)型備用電源自投裝置，在110kV電壓等級(jí)系統(tǒng)變電站廣泛使用，在110kV電壓等級(jí)系統(tǒng)變電站的母線大部分沒有安裝母線差動(dòng)保護(hù)，無母差保護(hù)動(dòng)作后開入閉鎖備自投，此時(shí)是無法判別是線路故障還是母線故障造成的母線失電。這樣，在母線及其相連設(shè)備（如電壓互感器）故障造成母線失電時(shí)，備用電源自投裝置會(huì)動(dòng)作，將備用電源自動(dòng)投入，對(duì)故障母線再次沖擊，擴(kuò)大故障。例如：某110kV變電站因110kV母線電壓互感器因過電壓造成電壓互感器發(fā)熱損壞而引起主供電源跳閘，備用電源自投裝置動(dòng)作，將備用電源自動(dòng)投入，引起電壓互感器爆炸，擴(kuò)大事故。

4、備自投裝置驗(yàn)收及定檢中存在的問題
按照繼電保護(hù)技術(shù)監(jiān)督的要求，新投產(chǎn)的備自投裝置以及備自投裝置的定期檢驗(yàn)，必須經(jīng)帶開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)合格,以確保裝置的可靠性和外部回路的正確性。從而確保在工作電源或設(shè)備因故障等原因斷開以后，裝置能夠正確動(dòng)作，保證供電。同時(shí)，按照繼電保護(hù)試驗(yàn)的慣例，在做開關(guān)傳動(dòng)試驗(yàn)前，先要進(jìn)行模擬試驗(yàn)，確保裝置本身可靠以提高試驗(yàn)效率，同時(shí)還可以減少開關(guān)動(dòng)作次數(shù)，以有利于一次設(shè)備的安全運(yùn)行。在變電站分期建設(shè)而一次接線不完全和投產(chǎn)后開關(guān)正常運(yùn)行狀態(tài)下的定期檢驗(yàn)，矛盾更為突出，根本無法進(jìn)行傳動(dòng)試驗(yàn)。在實(shí)際現(xiàn)場，并沒有合適的模擬試驗(yàn)手段和設(shè)備。備自投裝置的邏輯及其回路的可靠性、正確性無法保證。

5、綜合分析
在電力生產(chǎn)和供應(yīng)過程中,為確保供電可靠性,最大限度減少對(duì)用戶停電,變電站和重要用戶一般采用雙電源或多電源互為備用供電方式,備用電源自動(dòng)投入裝置是實(shí)現(xiàn)此功能的智能控制設(shè)備,其安全可靠運(yùn)行是保證電源備投成功的關(guān)鍵。
由于上述各方面問題及缺陷的存在，導(dǎo)致備自投裝置拒動(dòng)和誤動(dòng)而造成的停電事故在電力系統(tǒng)停電事故中仍然占相當(dāng)?shù)谋壤?，因?yàn)椴捎秒p電源或多電源系統(tǒng)供電的設(shè)備關(guān)聯(lián)復(fù)雜，運(yùn)行方式多變，備自投裝置的現(xiàn)場實(shí)際模擬試驗(yàn)因需要改變供電方式或停電而無法進(jìn)行。整組傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)多，接線復(fù)雜而費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且容易出錯(cuò)，因此判定和驗(yàn)證備自投裝置能否正常動(dòng)作，是一項(xiàng)非常繁瑣和困難的工作。GMT3101備自投測試儀，很好地解決了備自投裝置現(xiàn)場檢驗(yàn)的難題，填補(bǔ)了備自投裝置校驗(yàn)儀器的國內(nèi)空白，也極大地方便了設(shè)備調(diào)試人員的現(xiàn)場工作。
GMT3101備自投測試儀能夠根據(jù)變電站和供電系統(tǒng)各類備投回路的一次接線，提供和顯示各種方式下的線路和開關(guān)的電氣與位置信號(hào)，模擬在各種運(yùn)行方式下的異常情況，為裝置長期運(yùn)行維護(hù)管理提供依據(jù)。