变电所交流电源系统交流连接器故障分析

变电所交流电源系统交流连接器故障分析

京九线电源采用先进的电线预处理装置（俗称220v或380v交流电源），具有强大的功能能力，适合远程通信，适合对大型维护后远动监控。2009年12月—2010年6月,京九线变电所交流电源系统时有跳闸停电故障;交流中间继电器、熔断器烧毁,造成交流电源系统全部停电故障,直接影响变电所二次设备、照明动力系统和分相隔离开关电动操作机构正常供电;变电所远动通信系统中断,直流蓄电池过度放电,分相隔离开关不能电动操作;造成变电所直流电源瘫痪,综合自动化系统不能正常工作,影响正常行车安全。因此,应尽量减少或杜绝交流电源系统停电故障的发生。1中间继电器km接口系统失电京九线变电所交流电源系统故障主要原因是:27.5kV或10kV变压器供给交流配电盘上的220V和380V电源(母线电压)瞬时失压,造成中间继电器KA和低压保险烧毁,导致变电所交流二次电源失电。故障可分为交流接触器KM1与KM2失电、中间继电器2KA烧毁、中间继电器KM烧毁、交流空气开关QF跳闸、低压熔断器FU熔断5种类型。(1)中间继电器KM烧毁。交流电源回路未加低压熔断器FU1,FU2(见图1)。在27.5kV母线电压瞬时失压时,1L11线处220V电压随之失压,中间继电器KM失压,KM常闭接点闭合、常开接点断开,220V电源从27.5kV侧切换到10kV(2L11线)侧供电。短时间内27.5kV母线恢复电压,1L11线处220V电压随之有压,中间继电器KM受电动作,KM常开接点闭合、常闭接点断开,在中间继电器KM接点转换过程中,由于拉弧的作用使KM的常开接点和常闭接点同时接通,导致27.5kV侧与10kV侧220V电源形成通路,由于二者电位差实测值为102V,此电压形成的短路电流将中间继电器KM接点烧毁,使交流接触器KM1,KM2全部失电断开,造成全所交流二次电源失电。(2)中间继电器2KA烧毁。在110kV进线失压时,27.5kV侧母线失压,1L11线处220V电压随之失压。PLC装置判断失压后,使中间继电器1KA失电断开,2KA受电闭合,带动交流接触器KM1断开和KM2闭合,由10kV侧380V电源供电。此过程中,由于中间继电器2KA容量小,经过几次断开和闭合后,继电器接点被烧毁,造成全所交流二次电源失电。(3)变电所交流接触器KM失电断开。PLC本体监控模块的交流电源接在图1的10kV电源2L11处,在变电所10kV母线电压瞬时失压时,PLC失去电源,10kV电源恢复有电后,由于电源的冲击作用,使PLC本体模块程序出错而死机,引起中间继电器1KA,2KA失电断开,交流接触器KM1,KM2全部失电断开,造成全所交流二次电源失电。(4)低压保险烧毁(见图1)。在变电所27.5kV母线电压瞬时失压时,中间继电器KM烧毁是由于27.5kV侧与10kV侧二次电源在切换过程中形成短路,形成很大的短路电流。因接触器接点容量大,故此将低压熔断器FU1,FU2熔断,使交流接触器KM1,KM2全部失电断开,造成全所交流二次电源失电。(5)空气开关QF1与QF2全部跳闸。在27.5kV母线电压失压时,PLC延时6s才能启动中间继电器1KA动作,由于母线电压瞬时失压后,在3s内电压恢复正常,1KA没来得及动作,电压又恢复正常,因此交流接触器KM1一直处于闭合供电状态。PLC判断Ⅰ段母线失压后,立即启动中间继电器3KA动作,使母联接触器KM3动作闭合,使27.5kV侧与10kV侧二次电源通过Ⅰ,Ⅱ段母线连在一起,由于27.5kV侧与10kV侧二次电源压差约为100V,迅速形成大的环流,此电流相当100V的短路电流。因此,导致变电所交流空气开关QF1,QF2全部跳闸断开,造成全所交流二次电源失电。2造后交流系统控制回路针对交流接触器KM1与KM2失电、中间继电器2KA烧毁、中间继电器KM烧毁故障,采用主备供电方式(27.5kV电源为主供,10kV电源为备用),空气开关QF1,QF2,QF3处于闭合位置,接触器KM2处于断开位置,接触器KM1与KM3处于闭合位置。采取的应对措施:一是更换故障的中间继电器KA,解体检查其他中间继电器,更换有缺陷的器件。二是将中间继电器KM全部更换为开断容量500VA的交流接触器;在交流电源系统控制回路接线中的的1L11,2L11位置处加5A的熔断器(见图1)。三是改造交流盘PLC电源。改造后交流系统控制回路接线(见图2),从交流逆变器引接一路交流电源NL111为PLC单独供电,确保PLC本体模块电源的可靠性。更改PLC程序,在线路失压PLC延时6s后出现跳闸动作。针对交流空气开关QF跳闸、低压熔断器FU熔断故障,变电所交流系统采用并列分段供电方式(27.5kV电源供Ⅰ段母线,10kV电源供Ⅱ段母线(见图2)),空气开关QF1,QF2,QF3处于闭合位置,母联接触器KM3处于断开位置,电源接触器KM1与KM2处于闭合位置。采取的应对措施:一是取消图1中的交流电源电路,使电源接触器KM1与KM2分别直接连接在交流空气开关QF1,QF2的负载侧。二是将交流中间继电器1KA,2KA,3KA更换成开断容量为500VA的直流中间接触器1KZ,2KZ,3KZ;将母联接触器KM3更换成同容量的直流接触器。三是更改PLC程序,保证交流系统两路电源互投功能。主备方式电源互投设定:27.5kV为主投,失压延时动作时限为6s;互投中母联接触器不断开。在10kV电源供电时,27.5kV来电后,10kV接触器延时6s断开,27.5kV电源接触器再延时6s合上。10kV和27.5kV两路电源均停电后,母联接触器KM3延时25s断开。电源在主备方式运行时,后台机选择两路电源并列运行,PLC检测另一路进线电源有电后,不带延时的断开母联接触器KM3,延时6s投入该路电源接触器。电源在并列方式运行时,PLC检测到其中一路进线电源失电后,经过6s延时自动转入主备供电方式,即先断开失电电源的接触器KM1或KM2,再延时2s合上母联接触器KM3。交流系统失压整定240V,失压延时6s;过压整定420V,延时5s。将10kV,27.5kV二次电源接触器的辅助接点分别接到PLC装置,通过程序达到相互闭锁的作用。3执行效果3.1电源并转主备供电方式试验(1)主备方式电源互投试验。一是确认两路电源同时有电,手动断开主供电源开关后,后备电源自动投入运行。手动合上主供电源开关后,后备电源自动退出运行,主供电源自动投入供电。二是在6s内手动瞬时断开、合上供电电源开关,电源瞬时失压而后电压恢复正常,接触器不动作,保证了此路电源电压瞬时波动后正常供电。(2)并列方式互投试验。一是手动断开一路进线电源开关后,装置自动转入主备供电方式运行。二是在6s内手动瞬时断开、合上一路供电电源开关,试验发现两路电源并列运行方式保持不变。(3)并列方式转主备供电方式试验。一是在两路电源为并列方式运行时,在综合自动化后台机将供电模式改为主备供电方式,交流电源系统迅速转换为主备供电方式运行。二是在两路电源为主备供电方式时,在综合自动化后台机将供电模式改并列供电方式,交流电源系统迅速转换为主备供电方式运行。交流电源互投试验每项进行3次,每次实验动作均正常,达到预期技术要求。3.2触网外部故障经过2个多月运行考验,交流电源系统运行状态良好,并经受了电源变化的考验。(1)10kV或27.5kV电源多次停电,交流电源系统自动投切正常。(2)接触网外部发生瞬时故障,变电所馈线保护跳闸重合成功8次,交流电源系统按设计要求以主备方式正常供电,未发生乱动现象。(3)枣强变电所110kV电源系统由于外部线路故障瞬时失压,在小于6s内电压恢复正常,交流电源系统以主备方式正常供电,未发生乱动现象。(4)深州变电所由于电压互感器爆炸,致使变电所27.5kV母线电源波动并失电,交流电源系统自动切换到10kV侧二次电源供电。(5)深州变电所配电盘着火,致使综合自动化后台主机停电,没有影响交流电源系统正常供电。4交流组成电源系统对交流电源系统采取技术措施完善后