变电站交流缺相ATS故障原因分析及防范措施

变电站交流缺相ATS故障原因分析及防范措施

杨瑞 杨雄飞 朱小超 吴海 王仲达 张丁见 杨帆

云南电网有限责任公司红河供电局 云南 红河 661100

摘要：变电站站用交流系统由站用变压器、交流进线屏、交流馈线屏等设备组成，其目的是为变电站提供可靠的交流电源，本文通过分析某35kV变电站主供电源故障跳闸后35kV站用变B相跌落熔断器熔断，站用交流系统交流缺相，ATS控制器动作不成功故障分析和相关改进措施，以提高故障判断，防止误操作的发生。

关键词：交流系统；ATS控制器；电源失电；交流缺相；动作不成功；

0　前言

变电站站用交流系统由站用变压器、交流进线屏、交流馈线屏等设备组成，其目的是为变电站提供可靠的交流电源，为直流系统、开关储能、有载调压、站用照明等提供交流电源。本文通过分析某35kV变电站为单进线单变的终端站，站用交流系统由35kV#1站用变和10kV#2站用变供电，当主供电源故障跳闸后，此时35kV#1站用变B相跌落熔断器熔断，导致站用交流系统交流缺相，站用交流系统ATS控制器动作不成功的原因分析和改进措施。

1　情况简介

某35kV变电站由一条35kV线路主供的单线单变终端变电站，站用交流系统由一台35kV站用变和一台10kV站用变供电，低压侧采用两台双电源自动切换（ATS）实现0.4kV备自投功能，正常运行方式两台站用变低压侧空气开关11QF、12QF、21QF、22QF在合上位置，站用交流系统由35kV#1站用变供电，10kV#2站用变空载运行，#1、#2ATS控制器均为自动电源1模式，后台系统显示均合闸在Ⅰ位位置，Ⅱ位为备用位置。

双电源自动切换开关ATS控制器动作原理将负载电路从一个供电电源自动切换至另一个备用供电电源的开关电器，其主要作用是为了保证重要负荷的连续供电，当主电源断电、过压、欠压、缺相时，ATS控制器能够把负载电路自动切换至备用电源供电，主电源重新通电后ATS控制器又能将负载切换至主电源供电，以确保重要负荷的可靠运行。双电源自动切换开关ATS控制器有两种切换模式；一种是自动模式包括了自动投切自动复位和自动投切不自动复位两种情况，对于前者而言，在切换的过程中，备用电源的运行状况对开关切换不会产生任何影响，也就是无论备用电源处于何种情况，开关均会以自动的方式切换至主电源上。而对于后者而言，当主电源出现故障问题，无法正常工作时，开关会自动切换至备用电源，并且在无人干预的情况下，即便主电源故障消除恢复正常运行，开关也不会自动切换回主电源。另一种是手动模式。当ATS从自动模式转换为手动模式后，开关的自动切换功能将会暂时停止。此时需要操作人员手动完成主电源与备用电源之间的切换。

即当35kV站用变停电或缺相时，ATS控制器动作转由10kV站用变供电，如下图所示。

图1　站用交流系统图

2　故障情况

某日因雷雨天气造成该35kV变电站35kV进线故障跳闸重合闸成功，同时35kV#1站用变B相跌落熔断器熔断，35kV#1站用变缺相运行，站用交流系统ATS控制器进行重复切换，最后未能成功切换至10kV#2站用变供电，导致站用交流系统失电，直流系统切换由蓄电池供电的故障情况。

3　故障分析

35kV进线故障跳闸，同时35kV#1站用变B相跌落熔断器熔断，35kV站用变缺相运行，此时ATS控制器到达动作条件，自动切换至10kV#2站用变供电，但是ATS控制器又检测到35kV#1站用变其他两相电压正常，误判断为1路电源仍然能正常供电因此ATS控制器在1、2路电源之间进行重复切换，导致#2ATS控制器二次熔断器熔断，ATS控制器保持在“断开”位置，即中间态位置，两路电源低压侧空气开关均为断开位置，如下图所示，#2ATS控制器A、B路电源均在“0FF”断开位置。

图2　现场ATS实际位置图

从后台监控系统查看，35kV#1站用变低压侧11QF、21QF空气开关在合上位置，10kV#2站用变低压侧12QF、22QF在合上位置，#1ATS控制器保持在Ⅰ位未动作，#2ATS控制器在0位，如下图所示。0.4kVⅠ段母线电压不平衡，0.4kVⅡ段母线电压为零。

图3　故障后交流系统后台机图

现场检查35kV#1站用变B相熔断器熔断，#1ATS未动作保持在Ⅰ路电源，#2ATS动作不成功，#2ATS装置A、B路电源均在“0FF”断开位置，结合跳闸信息和现场设备状况分析，判断为因35kV#1站用变交流缺相运行引起ATS控制器切换动作不成功，导致交流系统失电。

综合分析，当站用交流系统在高压侧电压缺相时低压侧ATS控制器会因为电压不平衡而判断有误导致动作不成功，这样很容易引起站用交流系统失压，结合现场现象和数据分析，当站用交流在高压侧缺相运行时，ATS控制器检测到电压不正确而动作，但因ATS控制器采集电压所用装置存在采集判断误差，因为当站用变高压侧缺相时，低压侧采集的电压数据仅一相电压降低，其他两相电压正常，对于不用三相电压的设备能正常运行，#1ATS控制器不动作，因为其带负荷没有使用三相电压的设备。而#2ATS控制器动作，因为其所带负荷中直流系统的主供电源由Ⅱ段母线供给，#2ATS控制器发生重复动作后，二次熔断器熔断，导致#2ATS控制器保持在中间态，两路站用交流电源均不供电。

4　防范措施

因该35kV变电站为单线单变终端变电站，当35kV进线故障跳闸后，站用交流系统也同时失压，如果重合闸成功，此时站用交流系统恢复正常供电，如果重合闸不成功，此时站用交流系统就失去主供电源，两路电源均失电，ATS控制器不会动作，造成站用交流失压，直流系统切换由蓄电池供电，假如遇到主供线路永久性故障，无法短时恢复站用交流电源供电，将会扩大停电范围，造成更严重的事故事件。

为了保证站用交流系统重要负荷的正常供电，考虑将交流系统主供电源由35kV#1站用变运行供全站负荷，改为由35kV#1站用变供0.4kVⅠ段母线负荷，10kV#2站用变供0.4kVⅡ段母线负荷，此时需要将#1ATS控制器模式保持在自动电源1模式，主供0.4kVⅠ段母线负荷，#2ATS控制器模式由自动电源1模式切换至自动电源2模式，主供0.4kVⅡ段母线负荷，当35kV进线故障无法短时恢复时，因10kV线路可以转供，采用10kV转供10kV母线的方式，恢复10kV#2站用变供电，依次恢复站用交流系统的供电。

针对本站站用变系统的运行方式，调整#2ATS控制器采用自动电源2模式，是为了防止在主供电源故障时，ATS控制器同时故障，无法正常切换，导致停电范围扩大，而引起事故事件的发生，特别是解决当35kV#1站用变交流缺相时，ATS控制器重复切换后引起控制回路保险熔断，ATS控制器保持为中间态两侧均不供电的情况，有效的避免此类情况的发生。

5　结束语

本文通过分析某35kV变电站因主供电源35kV站用变缺相ATS控制器动作不成功而引起的交流系统失电情况，为了保证主要负荷的正常供电，不再出现类似失电情况，及时调整站用交流系统ATS控制器运行模式，将两台站用变分别供一段0.4kV母线的运行方式，能有效的避免此类情况的发生。

参考文献

［1］王晓冬。变电站低压交流系统ATS常见故障处理，电力设备，2019年。

［2］郭华君。站用变系统ATS控制器运行异常分析与改进措施，电工技术，2014年。

［3］曾秀英。双电源自动切换开关(ATS)在站用电系统中的应用分析，企业科技与发展，2017年。