王帅琦，郭万欣，李昱林

（黄河水利水电开发集团有限公司，河南 济源 459017）

西霞院水利枢纽是小浪底水利枢纽的配套工程，位于小浪底工程下游16 km 处。工程于2004-01-10 开工兴建，2007 年下阐蓄水运用，工程开发任务以反调节为主，结合发电并兼顾供水、灌溉等综合利用。装有4 台35 MW 轴流转桨水轮发电机组，采用2 机一变扩大单元接线升压后，经I霞安线、Ⅱ霞安线至220 kV安仁变电站后接入河南电网，总装机容量为140 MW，年发电量5.83 亿kW·h。

西霞院电站厂用电采用GR-B90 备自投及母联保护测控装置，此备自投装置以进线开关互投、母联开关自投及母联开关充电保护为基本配置的成套备自投装置，能实现进线互投（用户可以定制进线自复）和母联自投/自复、母联开关辅助保护及其监控功能，以及母联的测量、控制、谐波分析、故障录波和联网通信远动功能。

1 西霞院电站运行方式

西霞院电站厂用电系统包括35 kV、10.5 kV、400 V 这3 个电压等级。

35 kV 霞东线、35 kV 霞蓼线分别从7 号、8 号机机压母线和9 号、10 号机机压母线取电，并且供电至小浪底水利枢纽东河清110 kV 变电站、蓼坞35 kV 变电站，为小浪底枢纽区供电，同时为小浪底电站10 kV厂用电Ⅰ段供电。西霞院电站10 kV 厂用电系统图如图1 所示。

图1 西霞院电站10 kV 厂用电系统图

西霞院电站10 kV 厂用电I段电源取自7 号、8 号机机压母线，10 kV 厂用电Ⅱ段电源取自9 号、10 号机机压母线，正常情况10 kV 厂用电2 段分段运行，同时配备设置带有备自投功能的10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G。西霞院2 段10 kV 厂用电分别为西霞院水利枢纽闸门系统、发供电设备、检修渗漏排水系统等供电；在单段母线电源异常时，可以通过备自投装置，实现厂用电I段、Ⅱ段互带，提高厂用电的安全性、稳定性。西霞院10 kV 厂用电备自投装置选用的是伊顿电气（中山）有限公司生产的GR-B90 备自投及母联保护测控装置。GR-B90 微机备用电源自投装置是伊顿电气根据中国市场需要研制的一款以进线开关互投、母联开关自投及母联开关充电保护为基本配置的成套备自投装置。可以完成进线互投和母联自投/自复和母联开关辅助保护及其监控功能。该装置具备最优的性能价格比，结构简单、实用、功能强、运行安全可靠，可以完成母联的测量、控制、谐波分析、故障录波和联网通信远动等功能，适用于110 kV 及以下电压等级的进线互投、母联（桥）自投。

2 问题出现

2022-05-06，西霞院水电站4 台轴流转浆式水轮发电机组停机，此时西霞院电站厂用电全部依靠220 kV母线供电。按照工作计划需要分别开展10 kV 厂用电2段母线的停运预试检查工作。

2022-05-08，计划进行10 kV 厂用电Ⅱ段母线及PT清扫、检查、预试工作，上午09：51，值班人员执行操作票：10 kV 厂用电Ⅱ段母线及PT（电压互感器）清扫、检查、预试安措过程中，操作人员将10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 控制方式切至“就地”位，10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 开关小车摇至“试验”位，退出10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 备自投跳合Ⅱ进线投入连片后，与中控室监屏人员联系，远方断开10 kV 厂用电Ⅱ段进线开关F1212。当10 kV 厂用电Ⅱ段进线开关F1212 远方分闸后，现场操作人员发现10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 在“试验”位置自动合闸。此时10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 动作并未影响厂用电正常运行。针对此种异常情况，值班人员暂停现场工作，认真查找设备图纸，针对设备异常现场，分析查找原因。

3 问题查找

根据现场设备情况，值班人员查找资料，初步分析原因，并针对每种原因进行具体的分析和判断。

3.1 上位机或者公用LCU 向联络开关F121G 发出合闸命令

根据设备动作逻辑，上位机或者公用LCU 发出合闸命令，10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 控制方式必须在“远方”位置。但当时已将F121G 控制方式切至“就地”位。因此，上位机和公用LCU 二者均无法实现对联络开关F121G 的远方控制，这期间又没有任何人在上位机或者公用LCU 上做任何与该联络开关相关的操作。

根据上述情况可以判定，此分析不符合现场实际情况，可以排除。

3.2 10 kV 厂用电Ⅰ段、Ⅱ段联络开关F121G 保护动作启动合闸

根据10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 开关柜上的GR-B90 微机备用电源自投装置动作逻辑，由西霞院电站备自投装置动作检测的电压电流情况如图2 所示。当10 kV 厂用电Ⅱ段进线电流、10 kV 厂用电Ⅱ段进线线电压、10 kV 厂用电Ⅱ段母线电压消失，F121G开关柜上备自投跳合Ⅱ进线投入连片在投入、10 kV 厂用电Ⅱ段进线F1212 在分；当10 kV 厂用电I段进线电流、10 kV 厂用电I段进线线电压、10 kV 厂用电I段母线电压正常，10 kV 厂用电Ⅱ段进线开关F1111 在合，则备自投装置动作使10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 合闸。西霞院电站厂用电备自投方式和运行方式如表1 所示。

表1 西霞院电站厂用电备自投方式和运行方式对应表

图2 西霞院电站10 kV 厂变备自投装置接线图1

检查上位机各种信息，未出现其他厂用电保护动作的异常报警信息，此时10 kV 厂用电I 段正常运行，不存在保护动作合闸。根据上述情况可以判定，此分析不符合现场实际情况，可以排除。

3.3 手动合阐按钮[1]

10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 开关柜上设置有现地分、合闸按钮，可以将联络开关F121G 控制方式切至“就地”位置，现地进行开关的分、合闸操作。根据现场情况，在进行10 kV 厂用电Ⅱ段母线及PT 清扫、检查、预试安措执行过程中，操作人员在完成10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 措施后，在10 kV 厂用电Ⅱ段进线开关F1212 前进行远方操作，现场无其他人员，不存在手动合闸情况。根据上述情况可以判定，此分析不符合现场实际情况，可以排除。

3.4 满足联络开关备自投装置动作条件，备自投装置输出合闸命令

根据10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G 开关柜上的GR-B90 微机备用电源自投装置动作逻辑、《GR-B90 备自投及母联保护测控装置产品说明》和“GR-B90 备自投装置说明图”可知：I母为暗备用。装置充好电后，Ⅱ母每个线电压均小于无压定值，I母任一线电压大于有压定值，I2 小于无流定值，装置延时跳2DL，确认2DL 跳开后，合3DL，确认3DL 合上后，备自投动作成功，并生成“母联自投2 动作成功”事件。西霞院电站备自投装置接线如图3 所示。

图3 西霞院电站GR-B90 备自投装置说明图

综合可知，现场操作时，远方断开10 kV 厂用电Ⅱ段进线开关F1212 后，备自投装置检测到“母Ⅱ每个线电压均小于无压定值，母I任一线电压大于有压定值，I2 小于无流定值”，则动作合上10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G。

4 结束语

从上述分析可知，原因1 和2 均因控制方式在“就地”位置而排除，原因3 因不存在手动合闸而排除，原因4 的可能性最大。事后经认真检查发现，确认是备自投开关动作逻辑设计问题，导致在远方10 kV 厂用电Ⅱ段进线开关F1212 时，10 kV 厂用电I段、Ⅱ段联络开关F121G“试验”位置出现自动合闸现象。

西霞院电站10 kV 厂变备自投装置接线图2 如图4所示。由图可知，10 kV 厂用电I段、Ⅱ段进线开关柜上转换开关位置存在“I段进线手跳闭锁备自投”现象。因此，在进行10 kV 厂用电I段、Ⅱ段进线开关分合闸操作时，先将10 kV 厂用电I段、Ⅱ段进线开关柜上的转换开关切至水平，再进行F1212 分闸操作。

图4 西霞院电站10 kV 厂变备自投装置接线图2

10 kV 厂用电系统是电站重要电源的负荷，备自投装置安全稳定运行直接影响厂用电系统供电的安全性、可靠性和稳定性。10 kV 厂用电系统各设备和负荷开关要按要求进行开关设备清扫检查、端子紧固及传动试验，要做到定期检查预试，确保设备位置正确、保护装置设置正确、保护装置动作正常[2]。