王 龍，任思敏

（國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100）

110 kV變電站站用系統(tǒng)故障分析及改進措施

王 龍，任思敏

（國網(wǎng)寧夏電力公司吳忠供電公司，寧夏 吳忠 751100）

針對一起110 kV變電站站用系統(tǒng)電源切換主接觸器的故障，對其進行原因分析，發(fā)現(xiàn)變電站站用系統(tǒng)存在線路老化，切換不可靠，維護工作量大等問題。通過采用雙電源自動切換開關(guān)裝置對現(xiàn)有的站用系統(tǒng)進行改造。結(jié)果表明：雙電源自動切換開關(guān)裝置不僅簡化了線路，消除了站用系統(tǒng)的安全隱患，而且確保了站用系統(tǒng)安全、可靠運行。

所用系統(tǒng)；接觸器；雙電源自動切換開關(guān)

1 問題提出

2016年8月10 日，某110 kV變電站事故報警：變電站所變失壓故障。監(jiān)控后臺顯示：1號所變主接觸器故障，低壓所變電壓Ua為0 V、Ubb為0 V、Uc為0 V。此110 kV變電站有2臺所變，1號所變接在10 kVⅠ段母線，2號所變接在10 kVⅡ段母線，2臺所變低壓共同為380 V一段母線供電，低壓母線主要向站內(nèi)照明，生活用電，UPS裝置［1-3］，主變壓器風冷系統(tǒng)［4-6］，直流系統(tǒng)［7-8］提供電源。

工作人員接到故障報警后到達現(xiàn)場，通過現(xiàn)場測量、診斷，發(fā)現(xiàn)變電站所變系統(tǒng)1號所變電壓監(jiān)測繼電器［9-10］主接觸器損壞，從而造成全站所用系統(tǒng)失壓，經(jīng)過更換新的接觸器，成功地排除故障。此次故障為本變電站所變系統(tǒng)的常見故障，此110 kV變電站為1990年建設(shè)的老站，所用系統(tǒng)仍然采用電磁式接觸器切換系統(tǒng)，由于年代老舊，易出現(xiàn)問題，給運行維護帶來不便，加大檢修工作量。

2 故障原因分析

此變電站共有2臺容量為160 kVA所用變壓器，分別接在變電站10 kVⅠ、Ⅱ段母線上，2臺所變互為備用，為變電站所用低壓母線安全可靠地提供電源。圖1為所用系統(tǒng)低壓電源切換控制回路圖，如圖1所示，有2組分別來自2臺不同所變的獨立工作電源：電源1號和電源2號，兩路電源互為備用。圖中KMM為交流主接觸器，切換電源回路的執(zhí)行元件；FU為熔斷器，系統(tǒng)回路過流保護元件；CK1為轉(zhuǎn)換開關(guān)，正常運行時1號電源為工作電源，2號電源為備用電源，即CK1的⑤和⑥端連通、⑨和⑩端連通，當1號工作電源失壓時，2號備用電源自動切換供電，從而保證供電可靠性；KX為電壓監(jiān)視繼電器，KX1、KX2用于2組電源的切換控制，其下限整定值為173V，KX3用于監(jiān)視380V母線電壓，其下限整定值為173 V。

圖1 所用系統(tǒng)低壓電源切換控制回路

此次故障發(fā)生后，工作人員到現(xiàn)場首先測量所變2條低壓進線，測量電壓值均正常，然后排查系統(tǒng)回路均無短路和斷路現(xiàn)象，最后通過逐一檢查系統(tǒng)元件，發(fā)現(xiàn)電源切換回路中主接觸器KMM1主觸點不能吸合，造成1號主供電源不能提供電源，同時2號電源回路切換失敗，造成所用低壓母線徹底失壓。通過此次故障發(fā)現(xiàn)此變電站所用系統(tǒng)存在以下問題：

（1）變電站建設(shè)時間久遠，所用系統(tǒng)元件和線路發(fā)生老化，容易發(fā)生故障；

（2）所用系統(tǒng)采用電磁式繼電器切換系統(tǒng)，接線復(fù)雜，需要安裝大量繼電器，切換不可靠；

（3）維護工作量大，投運之后工作人員必須定期檢查系統(tǒng)回路完好。

3 解決方案

目前，35～110 kV無人值守變電站［11-13］中，在有2臺及以上主變壓器的變電所，宜裝設(shè)2臺容量相同互為備用的所用變壓器，2臺所用變壓器可分別接自主變壓器最低電壓級不同母線。現(xiàn)有的所變系統(tǒng)存在的問題已不滿足變電站所用系統(tǒng)安全、可靠的供電，經(jīng)過工作人員的考證，最終決定采用雙電源自動切換開關(guān)［14-17］（ATS：Automatic Transfer Switch）系統(tǒng)提供所用電壓。

3.1 ATS系統(tǒng)接線

圖2為變電站ATS接線，圖2中Ua1、Ub1、Uc1為進線1三相電壓，Ua2、Ub2、Uc2為進線2三相電壓；Ua3、Ub3、Uc3為低壓母線三相電壓，Ia、Ib、Ic為母線三相電流。1QF、2QF分別為進線1和進線2開關(guān)，裝置引入進線電壓、電流、開關(guān)位置及ATS位置用于運行方式判別。

圖2 變電站ATS接線

3.2 ATS系統(tǒng)工作模式

變電站采用的ATS裝置有6種工作模式，分別為固定電源1、固定電源2、自動電源1、自動電源2、自動切換、停止供電。

（1）固定電源1模式。該模式在裝置中選擇“固定電源1”模式，所變低壓380 V小母線由1號電源固定提供，如ATS未返回A位信號，報事件“ATS位置返回異?！?。同理，固定電源2模式對應(yīng)由2號電源固定提供。

（2）自動電源1模式。該模式在裝置中選擇“自動定電源1”模式，1號電源為主供電源，2號電源為備用電源。正常運行狀態(tài)時，ATS切至A位；當1號電源異常、2號電源正常，則ATS切至B位，若1號電源恢復(fù)正常，ATS切回至A位。同理，自動電源2模式也是如此。

（3）自動切換模式。該模式在裝置中選擇“自動切換”模式，此時1號電源和2號電源互為備用，沒有主備之分。當1號電源正常，2號電源正常，則ATS保持原始狀態(tài)；當1號電源正常，2號電源異常，則ATS切至A位；當2號電源正常，1號電源異常，則ATS切至B位；

4 效果評價

（1）改造前，所用系統(tǒng)應(yīng)用的是額定電流為240 A的普通電纜，使用年限過長，線路經(jīng)常發(fā)熱，絕緣老化嚴重。改造后，變電站低壓采用耐火聚乙烯絕緣聚氯乙烯護套NH-YJV22-1-4×240電纜，額定電流為310 A，線路均符合動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗，不再有老化現(xiàn)象。

（2）改造前，由于所變系統(tǒng)接線復(fù)雜，工作人員每月需要定期檢查回路完好性，檢查時間均需1小時，浪費人力物力。改造后的所變系統(tǒng)采用ATS系統(tǒng)，邏輯簡單，接線簡化，不需要大量繼電器，其控制系統(tǒng)、輸入和輸出等模塊均為集成式插件［18］，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，更換效率高，無需定期維護，一年可以節(jié)省5萬元維護費用。

（3）改造前，所用系統(tǒng)由于繼電器可靠性差，切換成功率約為70%，切換時需要檢修人員到現(xiàn)場配合定期輪換試驗。改造后，由于ATS是由2個背靠背的負荷開關(guān)組成，內(nèi)部兼有電氣和機械連鎖，切換安全可靠，很好的避免兩路電源并列［19-20］。為了驗證所用系統(tǒng)切換可靠性，安裝后1年內(nèi)對ATS切換120次，成功率為100%。

（4）更換ATS之前，所變系統(tǒng)每個月均出現(xiàn)1～2次故障，每次故障后，工作人員都要仔細對所變系統(tǒng)回路進行排查，檢修。自從所變系統(tǒng)更換為ATS后，從2016年8月到2017年8月，該變電站所用系統(tǒng)運行正常，未再出現(xiàn)異常和故障，安全可靠的為變電站提供穩(wěn)定的電源。

5 結(jié)論

（1）通過對依靠低壓電磁式繼電器切換電壓，線路老化的所用系統(tǒng)分析，根據(jù)實際運行情況，提出采用ATS裝置和更換低壓電力電纜方法，很好解決了變電站所變失壓故障問題。

（2）ATS裝置控制系統(tǒng)不需要大量繼電器，接線簡化，邏輯簡單，不需要定期維護，進一步簡化運行人員操作和維護。該裝置可以安全可靠地為變電站提供電源，一年內(nèi)運行良好，未發(fā)生任何異常和故障。

（3）ATS裝置電壓切換可靠，投運期間均為出現(xiàn)拒動、誤動等情況，運行良好，動作可靠，完全適應(yīng)無人值守變電站備用電源自動投入裝置的要求，確保電力系統(tǒng)、設(shè)備安全運行。

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Analysis and improvement of standby system failure in110 kV substation

WANG Long,REN Simin
(Wuzhong Power Supply Filiale of State Grid Ningkxia Power Company,Wuzhong 751100,China)

Aiming at the failure of standby power switching over the main contactor in 110 kV substation,analyzes the causes and discovers the problems such as the transmission line ageing,the switch unreliable and the maintenance work loads heavy.By the use of duplicate supply automatic throw-over switch devices improves the current standby power system.The results show that duplicate supply automatic throw-over switch devices not only simplify the line,eliminate the hidden safety trouble of the standby power system,but also ensure the safe and reliable operation of the standby power system.

substation standby power system;contactor;duplicate supply automatic throw-over switch

10.3969/j.issn.1672-3643.2017.05.010

2017-03-13

王龍（1988），男，工學碩士，助理工程師，從事變電運維及檢修技術(shù)工作。

TM 643

B

1672-3643（2017）05-0060-04

有效訪問地址：http://dx.doi.org/10.3969/j.issn.1672-3643.2017.05.010