110kV變電所備用電源自投保護(hù)的若干問題探討
摘要：針對110kV變電所繼電保護(hù)設(shè)計中備用電源自投裝置的若干問題進(jìn)行總結(jié)，提出在二次設(shè)計中對備自投裝置跳閘回路、閉鎖回路、采樣電壓的選取等技術(shù)要點需要注意的幾點事項。
關(guān)鍵詞：備用電源自投；110kV變電所；繼電保護(hù)；設(shè)計；
隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，電網(wǎng)建設(shè)對供電可靠性的要求也越來越高，備用電源自投裝置（下稱備自投裝置）作為一種花錢少、增加供電可靠性見效快的措施，其應(yīng)用也已越來越廣泛，既增加了供電的安全可靠性，同時縮小了停電范圍,保證了用戶經(jīng)濟(jì)建設(shè)的持續(xù)穩(wěn)定。鎮(zhèn)江地區(qū)目前110kV變電所大多數(shù)均為內(nèi)橋接線的終端變電所，一般在110kV部分裝設(shè)了備自投裝置，筆者近年在工作中遇到一些對備自投原理認(rèn)識不深或限于對常規(guī)式備自投的理解，在回路設(shè)計中會造成錯誤，現(xiàn)將有關(guān)問題綜述如下。
1. 備自投裝置閉鎖回路
要確保備自投正確、可靠安全動作，除了考慮上級故障失電情況外，還必須考慮斷路器手動、遙控操作、開關(guān)偷跳、下級故障等情況對備自投的影響。故備自投裝置設(shè)置了閉鎖回路以滿足特定的條件下閉鎖備自投。一般應(yīng)考慮：1)手分、遙分跳開進(jìn)線電源，備自投不應(yīng)動作。2)內(nèi)部故障時應(yīng)閉鎖備自投，以防止備供電源又投在故障上，擴大事故范圍。但并不是不問青紅皂白一股腦將所有閉鎖信號并聯(lián)接入閉鎖回路即可，還必須根據(jù)一次主接線及運行的方式作出合理的設(shè)計。
典型110kV變電所大部分為終端變電所，采用110kV內(nèi)橋接線，中低壓為單母線分段接線，110kV部分主接線圖如圖1�！ �
因為一般都在110kV進(jìn)線設(shè)置備用電源自投裝置，故設(shè)計人員也習(xí)慣于將主變的保護(hù)動作信號和斷路器手動操作輔助接點一起并聯(lián)接入備自投的閉鎖回路。這種接線方式在常規(guī)的2組變壓器解列運行時是合理的，但當(dāng)進(jìn)線運行方式改為一線帶兩變時，如果主變故障保護(hù)動作，跳開主供線路斷路器,同時保護(hù)閉鎖備用電源自投裝置動作，造成備供線路不能合上，將造成全所停電并延誤了電力的持續(xù)供給。例如，110kV西郊變電所110kV部分采用標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)橋接線，供電方式為220kV官塘變110kV塘西714線供110kV西郊變?nèi)控?fù)荷,220kV五洲變110kV洲西772線供110kV作為西郊變的備供電源,110kV西郊變一次方式為:702、700開關(guān)運行1、2號主變由714線供電,701開關(guān)熱備用,110kV備自投啟用,投701開關(guān)。2000年8月6日10時15分110kVⅡ段母線A相電壓互感器由于匝間短路,引起西郊變2號主變差動保護(hù)動作，跳開2號主變?nèi)齻?cè)開關(guān)并閉鎖備自投從而造成西郊變?nèi)ｋ�。因此如果設(shè)計為當(dāng)#1變壓器故障閉鎖#1進(jìn)線和分段的斷路器的備自投合閘，而當(dāng)#2變壓器故障即閉鎖#2進(jìn)線和分段的斷路器的備自投合閘，則可將701開關(guān)合上，保住1號主變的正常運行和大部分的負(fù)荷，避免全所失電并減少損失。
當(dāng)一次主接線發(fā)生變化時,備自投的閉鎖條件也相應(yīng)的要進(jìn)行調(diào)整。比如110kV汝山變的110kV部分為2回進(jìn)線，線變組接線，低壓10kV為單母線分段接線�？紤]當(dāng)某一條110kV線路失電或主變故障時，對應(yīng)的一段10kV母線將失去電源，故在該變電所的10kV側(cè)配置了一套備用電源自投裝置。此種接線形式，就不能將主變的所有保護(hù)動作信號接入備自投的閉鎖回路了。因為如果主變發(fā)生了內(nèi)部故障，保護(hù)動作跳開兩側(cè)開關(guān)并閉鎖低壓備自投裝置，則原本沒有故障的低壓母線也被迫不能切換到備供電源，擴大了事故的影響范圍。所以針對此接線僅需將主變的低后備保護(hù)和手動操作閉鎖備自投即可。
根據(jù)一次主接線及運行方式選擇合適的閉鎖備自投合閘的方案,使其在不同的主接線運行方式下，合理的選擇閉鎖方案，才能讓其正確的動作，將變電所的失電范圍減至最小，充分發(fā)揮安裝備自投裝置的作用,提高供電可靠性。
2. 備自投裝置采樣電壓回路
備自投的啟動條件中需檢測工作母線無電壓，失電線路無電壓，備供線路有壓，根據(jù)主接線方式、自投方式以及電壓回路接線的不同正確選用采樣電壓，是備自投成功應(yīng)用的前提條件。
對標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)橋接線的變電站，檢母線無壓應(yīng)選取母線PT3PT、4PT的二次電壓，檢進(jìn)線有無電壓應(yīng)取進(jìn)線1PT、2PT二次不經(jīng)切換的電壓A611、B611、C611。但有時考慮節(jié)約一次設(shè)備的投資，母線處不裝設(shè)PT,僅在進(jìn)線處裝設(shè)三相PT，電氣主接線如圖2。
如果母線未裝設(shè)PT，一般考慮兩種設(shè)計方案：
A)備自投裝置只檢測線路電壓，對于母線電壓則由裝置默認(rèn)其符合運行要求，不進(jìn)行檢測。
B)將進(jìn)線1PT、2PT的電壓信號根據(jù)一次接線的運行情況經(jīng)繼電器重動后模擬為母線電壓信號，再進(jìn)行相應(yīng)的判斷。電壓切換回路如圖3。圖中1DL,2DL,3DL不僅僅是指斷路器輔助節(jié)點，還應(yīng)該串聯(lián)了該回路的隔離開關(guān)的輔助節(jié)點。特別需要注意的是，如PT帶有專用隔離開關(guān)，備自投裝置檢進(jìn)線有無電壓選取的A611、B611、C611實際是應(yīng)該經(jīng)過PT隔離開關(guān)輔助節(jié)點后的電壓信號。考慮裝置動作判斷的準(zhǔn)確性，一般應(yīng)采用第二種設(shè)計方案更為合理。
為防止PT二次斷線引起誤動，裝置內(nèi)部邏輯設(shè)計時應(yīng)考慮PT斷線閉鎖。對單相或兩相PT斷線，檢無壓判據(jù)；如果三相電壓Ua、Ub、Uc同時均小于門檻電壓，則必須通過檢測進(jìn)線CT無流條件閉鎖，具備條件的變電站應(yīng)盡可能接入電流閉鎖條件。
3. 備自投裝置跳閘回路
設(shè)計人員在設(shè)計備自投跳閘回路時，如考慮閉鎖重合閘，往往直接將跳閘回路接至斷路器控制回路的手跳回路，導(dǎo)致備自投動作跳開主供線路后，手跳回路反過來閉鎖了備自投裝置，備自投裝置閉鎖后，無法合上備供線路，備自投動作失敗。因此備自投裝置的跳閘回路應(yīng)接至斷路器控制回路的保護(hù)跳閘回路。
備自投裝置在實現(xiàn)電源自動切換功能的同時，還要根據(jù)供電的負(fù)荷情況作一些聯(lián)跳的設(shè)計。A)在很多場合備供電源容量不能滿足負(fù)荷全部供電容量要求，則應(yīng)在自投于備供電源前有選擇地切除部分不重要的負(fù)荷，同時應(yīng)閉鎖這些線路的重合閘；B)如原負(fù)荷段饋線含有小電廠線等有源線路，則必須考慮避免備供線路與小電廠線非同期合并，故必須在自投于備供電源前切除小電廠線或?qū)渥酝兜哪妇�檢無壓定值及動作時間定值和小電廠低壓解列相關(guān)定值配合，備自投動作躲開小電廠低壓解列時間后再啟動�？紤]很多余熱小電廠規(guī)模較小，設(shè)備狀況不理想，為避免小電廠不能及時解列，一般推薦在備自投裝置動作跳閘時，聯(lián)跳小電廠聯(lián)絡(luò)線的設(shè)計方案。
4. 備自投裝置啟動延時整定
備自投裝置切斷主供線路后，如果無延時動作合上備供線路，而主供線路重合閘動作又合上主供電源，將造成主供線路和備供線路合環(huán)運行。因此為躲開主供線路的重合閘時間，備自投裝置往往被設(shè)計為延長一個重合閘動作周期啟動。同時，其跳閘時間和合閘時間還要根據(jù)負(fù)荷情況躲開電容器組低電壓保護(hù)動作時間和小電廠低壓解列的動作時間。但是往往有一些對供電可靠性要求較高的企業(yè)希望能夠盡量地縮短備自投的切換時間，這種情況下可以考慮備自投和對側(cè)保護(hù)配合，跳開失電進(jìn)線斷路器，并閉鎖其重合閘，經(jīng)過較短的延時時間再切換至備供線路，盡快地恢復(fù)供電，滿足客戶的需求。但此方案僅為特殊要求下采取的特殊方案，對電網(wǎng)的容載量和健壯程度等要求較高，且需考慮和對側(cè)保護(hù)的通信等問題的解決，成本較高，不宜推廣。
5. 結(jié)束語
備自投裝置的動作正確與否將直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和供電可靠性，雖然它的原理很簡單，但是要將它很好的運用到實際設(shè)計和運行中卻并不簡單，需要我們設(shè)計人員加深對其原理的認(rèn)識和理解，根據(jù)主接線的不同，裝置本身采用的邏輯原理的不同，設(shè)置正確的定值，作出更加合理的設(shè)計，將更加有利于電網(wǎng)的安全和供電的穩(wěn)定可靠。
參考文獻(xiàn)：
[1]阮愛民,李民,湯大海.保護(hù)閉鎖備自投的運用.江蘇電機工程,2003,(7)
