变电所交流操作电源故障分析及完善措施

2011-05-04田立中

铁道机车车辆 2011年2期

田立中

(北京铁路局石家庄供电段,河北石家庄050000)

在牵引变电所中,交流操作电源系统作为一二次设备、通讯机械室的唯一交流电源,其作用是非常重要的。但是,石家庄供电段京九线牵引变电所交流电源在运行中存在一些问题,造成变电所交流电源失电、交流自投回路工作不正常等故障现象,使交流电源系统的供电可靠性降低,直接影响着远动系统操作和一二次设备正常运行。

1 交流电源基本情况

京九线牵引变电所交流操作电源是通过PLC可编程控制器来实现变电所主电源(来自27.5 kV)、备电源(来自10 kV)电源自动投切,是比较先进、功能比较齐全的交流电源之一,具备两路交流电源自动投切、电源失压自动报警、远方控制投切、远方实时监控、人机对话操作系统和界面显示功能。

京九线电气化开通运行以来,变电所交流电源在实际应用中存在如下问题,直接影响交流电源的正常供电。

(1)在清河城变电所运行中,交流电源系统的主、备交流电源之间出现频繁投切现象,使交流电源系统不能正常工作。

(2)变电所交流系统两路交流电源空气开关同时跳闸,全所交流失电。

(3)运行中多次发现,在主电源瞬间失压时,备用电源不能自动投入,交流电源失电。多个变电所均出现PLC装置控制回路中间继电器烧毁。

2 交流电源问题原因分析

2.1 主、备交流电源频繁投切

(1)PLC装置在对电源线电压判断失压或过压时启动投切。实际检测主电源线电压的波动范围很大,一般变化范围在390～410 V之间,其中线电压高于400 V的次数很频繁,但持续时间较短为2～3 s。主、备电源交流失压整定值为280 V,过电压整定值为400 V。主、备交流电源失压或过压延时投切时间为0 s。

(2)主、备交流电源的投切原理是当主电源失压(低于280 V)、过压(高于400 V)时,PLC交流电源装置自动投入备用电源供电,当主电源线电压有压(280～400 V),电源装置又自动切回主电源供电。

从以上分析可以看出,交流电源过电压整定值(400 V)在主电源电压变化范围(380～410 V)之间。根据交流电源的投切原理,在主电源电压波动时,必然会造成主、备电源频繁投切的结果。

2.2 交流电源系统空气开关同时跳闸

经过对交流系统的查找分析,初步确定交流系统空气开关同时跳闸的原因是由于主、备电源投切时,延时投切时间设定为0 s。当电压波动引起两路电源投切时,在投切过程中由于没有延时,两路电源之间不能完全隔离开,致使27.5、10 kV主备电源并相;由于两路电源之间存在电压差,并相后电压差产生的电流引起空气开关过流跳闸,变电所交流电源失电。

2.3 主、备交流电源不能可靠投切

经过分析查找,初步确定不能可靠投切的原因是PLC装置自用电源存在设计问题。

(1)PLC自用电电源的基本原理是为了保证在一路电源失电的情况下,PLC装置能够正常工作,设计中为PLC装置提供两路自用电电源(如图1)。一路为27.5 kV电源;另一路为10 kV电源。正常情况下由27.5 kV电源供电,27.5 kV电源停电后,由交流10 kV电源供电,从而保证了PLC装置的正常工作。

图1 PLC装置自用电电源示意图

(2)交流主、备电源投切原理:当交流主电源失压时,PLC装置的自用电电源同时失压无电,同时控制回路中间继电器释放,接触器全部断开,经过1～2 s后PLC装置自用电切换到备用电源,PLC重新启动后再投入备用电源控制回路接触器,备用电源供电。当交流主电源送电后,PLC装置的自用电由备用切回主电源,同样PLC装置的自用电电源先失电,同时控制回路中间继电器释放,接触器全部断开,经过1～2 s后PLC装置自用电切回到主电源,再投入主电源接触器,备用电源供电。

此工作过程造成PLC装置、中间继电器、接触器频繁受到冲击和动作。我们在交流电源系统多次进行主电源失压试验,也得到了验证。

从上面分析可以看出,造成主、备交流电源不能可靠投切的主要原因,一是PLC装置自用电电源输入有设计问题;二是中间继电器选型不合理,接点容量小,回路切换时接点不能切断电弧,接点粘连导致中间继电器烧毁。