備用電源自動投入裝置的應(yīng)用

陶蘇東（山東省電力學校，山東 泰安 271000）

0 引言

備用電源自投入（簡稱備自投）裝置在變電站中得到廣泛應(yīng)用，備自投是保證電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。備自投一般用于110 kV及以下雙電源供電回路，通過110 kV變電站典型接線，介紹備自投應(yīng)用情況。

1 備用電源自投入裝置的自投方案

圖1所示為110 kV變電站典型接線，高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線，變電站采用雙電源供電，高、低壓側(cè)配置備用電源自動投入裝置。

1.1 高壓側(cè)備自投方案

自投方案1：進線1WL帶高壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段運行，即斷路器lQF、3QF在合位，斷路器2QF在分位時，進線2WL是備用電源。

充電條件：

1）高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，進線2WL線路有壓。

2）斷路器lQF、3QF在合位，斷路器2QF在分位，經(jīng)15 s后充電完成。

放電條件：

1）進線2WL線路無壓。

2）斷路器2QF合上。

3）手動跳斷路器1QF。

4）其他外部閉鎖信號。

5）斷路器lQF、2QF、3QF的跳閘位置繼電器異常。

6）備用電源自動投入裝置整定控制字不允許2WL進線斷路器自投。

動作過程：當充電完成后，工作電源線路1WL發(fā)生永久線故障時，線路1WL對側(cè)斷路器跳閘，重合閘動作不成功，使高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均失壓，備用電源進線2WL有壓。斷路器1QF無電流通過，備用電源自投入裝置延時跳開1QF，裝值確認1QF跳開后，自動合上2QF。

跳工作電源斷路器的同時，聯(lián)跳低壓母線上連接的小電源和電容器，防止合上備用電源時對這些設(shè)備的沖擊。

圖1 變電站典型接線

自投方案2：進線2WL帶高壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段運行，即斷路器2QF、3QF在合位，斷路器 1QF在分位時，進線lWL是備用電源。該方案的充電條件、放電條件和動作過程參考自投方案1。

自投方案3：進線1WL帶高壓側(cè)Ⅰ段運行，進線2WL帶高壓側(cè)Ⅱ段運行，即斷路器1QF、2QF在合位，斷路器3QF在分位時，兩電源進線互為備用，裝置選擇橋斷路器自投方案。

充電條件：

1）高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓。

2）斷路器1QF、2QF在合位，斷路器3QF在分位。經(jīng)15 s后充電完成。

放電條件：

1）斷路器3QF在合位。

2）高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均三相無壓。

3）手跳斷路器1QF或2QF。

4）其他外部閉鎖信號。

5）斷路器1QF、2QF、3QF的跳閘位置繼電器異常。

動作過程：當充電完成后，當為高壓側(cè)Ⅰ母無壓，進線1WL無流，高壓側(cè)Ⅱ母有壓，自投整定控制字允許，則經(jīng)延時后，備自投入裝置跳斷路器1QF，裝置確認斷路器1QF跳開后，自動合上斷路器3QF；當為高壓側(cè)Ⅱ母無壓，進線2WL無流，高壓側(cè)Ⅰ母有壓，自投整定控制字允許，則經(jīng)延時后，在備用電源自投入裝置跳斷路器2QF，裝置確認斷路器2QF跳開后，自動合上斷路器3QF。

1.2 低壓側(cè)備自投方案

正常運行時，主變壓器1T帶低壓側(cè)Ⅰ段母線運行，主變壓器2T帶低壓側(cè)Ⅱ段母線運行，即斷路器4QF、5QF在合位，斷路器6QF在分位時，兩臺變壓器互為備用，裝置選擇分段斷路器自投方案。

充電條件：

1）低壓側(cè)I段母線、II段母線均三相有壓。

2）斷路器4QF、5QF在合位，斷路器6QF在分位。 經(jīng)15 s后充電完成。

放電條件：

1）斷路器6QF在合位。

2）低壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線均無壓。

3）有外部閉鎖信號。

4）手跳斷路器4QF或5QF。

5）控制回路斷線，彈簧未儲能，斷路器4QF、5QF、6QF的跳閘位置繼電器異常。

動作過程：當充電完成后，主變壓器1T內(nèi)部故障，差動和氣體保護動作，切除故障或高壓側(cè)電源故障造成低壓側(cè)Ⅰ段母線失壓，斷路器4QF進線無流，低壓側(cè)Ⅱ段母線有壓，備自投裝置則經(jīng)延時跳開斷路器4QF（如差動和瓦斯保護動作，斷路器4QF已跳開），確認斷路器4QF跳開后合上斷路器6QF；主變壓器2T內(nèi)部故障，差動和瓦斯保護動作，切除故障或高壓側(cè)電源故障造成低壓側(cè)Ⅱ段母線失壓，斷路器5QF進線無流，低壓側(cè)Ⅰ段母線有壓，備用電源自投入裝置則經(jīng)延時跳開斷路器5QF（如差動和瓦斯保護動作，斷路器5QF已跳開），確認斷路器5QF跳開后合上斷路器6QF。

2 備用電源自投裝置的外部閉鎖

備用電源自投裝置應(yīng)有閉鎖功能，以防止備用電源投到故障的元件上，以圖1為例說明。

2.1 主變主保護閉鎖備自投

1）自投方案1、2，以自投方案1說明。

若主變壓器1T故障，差動保護動作或氣體保護動作主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，若斷路器1QF和3QF跳開，則應(yīng)自投斷路器2QF；若斷路器3QF拒跳，則應(yīng)閉鎖備自投，防止備用電源合閘到故障變壓器上，此時造成全站停電。

若主變壓器2T故障，差動保護動作或氣體保護動作主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，則應(yīng)閉鎖高壓側(cè)備自投。

目前應(yīng)用的備自投裝置，當工作電源斷路器拒跳時，閉鎖備自投。對工作電源線路故障造成失壓時，備自投啟動，跳工作電源斷路器，若斷路器拒跳應(yīng)閉鎖備自投，這是正確的，可防止合閘到故障線路上。但主變壓器保護動作，工作電源斷路器拒跳，閉鎖備自投會造成不必要的全站停電，因此，只要主變壓器保護動作，橋斷路器跳閘，無論工作電源斷路器是否跳閘，都不應(yīng)閉鎖備自投，這是需要改進的地方。

2）自投方案3。 任一主變壓器故障，差動保護或氣體保護動作應(yīng)閉鎖高壓側(cè)備自投。當?shù)蛪簜?cè)開關(guān)拒動時，閉鎖低壓側(cè)備自投。

2.2 主變壓器后備保護閉鎖備自投

主變壓器后備保護是指復(fù)合電壓閉鎖過流保護，如圖1接線，主變壓器兩側(cè)一般均裝設(shè)過電流保護，低后備和高后備，低后備動作跳主變壓器低壓側(cè)斷路器，高后備跳主變壓器兩側(cè)斷路器，保護范圍是往下延伸的。

主變壓器后備保護動作是否閉鎖備自投應(yīng)根據(jù)具體情況確定。當主變壓器低后備保護動作時，一定是低壓母線或出線發(fā)生了故障，因此必須可靠閉鎖低壓側(cè)自投，以防止備自投動作合于故障點。當主變壓器高后備保護動作時，因高后備既是主變壓器主保護的后備，也是相鄰元件母線和出線保護的后備，故障點不能判斷，應(yīng)閉鎖低壓側(cè)備自投，例低壓母線故障，主變壓器低后備保護拒動，主變壓器高后備動作，如不閉鎖低壓側(cè)備自投，造成備自投動作合于故障點。高后備動作是否閉鎖高壓側(cè)備自投與變壓器主保護動作相同，可能閉鎖備自投，也可能不閉鎖備自投。

3 備用電源自投入裝置的整定

3.1 與自動重合閘的配合

一般情況下，線路故障應(yīng)先由線路自動重合閘恢復(fù)供電，如為永久性故障，重合閘不成功，由備自投恢復(fù)供電。自投方案1、2、3，備自投動作跳運行斷路器的時間，按下式整定：

跳運行斷路器的時間≥Δt+線路對側(cè)保護Ⅱ段時間+線路對側(cè)重合閘時間

Δt應(yīng)大于線路對側(cè)主保護動作切除故障的時間。

特殊情況下，如變電站供電負荷對斷電時間有特殊要求，且系統(tǒng)允許，線路可不裝設(shè)重合閘，由備自投恢復(fù)供電，可將停電時間縮短。備自投動作跳運行斷路器的時間，按下式整定：

跳運行斷路器的時間≥Δt+線路對側(cè)保護Ⅱ段時間

3.2 上下級自投動作時間的配合

如變電站高壓側(cè)（上級）和低壓側(cè)（下級）均裝設(shè)備自投，下一級備自投動作跳運行斷路器時間，按下式整定：

跳運行斷路器時間≥Δt+上一級備自投動作時間

對自投方案1、2不存在上下級自投動作時間的配合問題，因只有高壓側(cè)備自投動作后，低壓側(cè)才滿足備自投動作條件。

對自投方案3，當高壓側(cè)一條電源線發(fā)生故障時，高壓側(cè)和低壓側(cè)備自投同時滿足動作條件，如下一級備自投動作跳運行斷路器時間短，造成低壓側(cè)先動作，由一臺主變壓器帶低壓側(cè)兩段母線運行，可能出現(xiàn)的問題是：一是可能造成主變壓器過載，二是高壓側(cè)備自投仍動作，對另一臺主變壓器空載充電，必須經(jīng)過倒閘操作才能恢復(fù)一條電源線帶兩臺主變壓器運行的方式。

只有對斷電時間有特殊要求、供電要求高的用戶可不考慮時間配合。

3.3 備自投與其它保護動作時間的配合

低壓側(cè)線路故障，線路斷路器拒動，低壓側(cè)母線故障或低壓側(cè)母線故障主變壓器低壓側(cè)過流保護拒動，不希望備自投動作，因此一般用主變過流保護出口閉鎖低壓側(cè)備投，此時備自投在動作時間上要求慢于主變壓器過流保護動作時間，按下整定：

低壓側(cè)自投跳閘時間≥Δt+主變壓器過流保護跳低壓側(cè)斷路器時間。如主變壓器高、低壓側(cè)均裝設(shè)過電流保護，取主變壓器高壓側(cè)過流保護跳低壓側(cè)斷路器時間；如主變壓器只低壓側(cè)裝設(shè)過電流保護，取低壓側(cè)過流保護跳低壓側(cè)斷路器時間。

帶電容器合主變會造成系統(tǒng)諧振，因此當運行母線失壓時，須保證在合備用變壓器前，切除運行母線上的電容器，如跳工作電源斷路器不聯(lián)跳低壓母線上連接電容器，低壓側(cè)電容器失壓跳閘時間按下整定：

低壓側(cè)電容器失壓跳閘時間≤主變壓器自投合備用電源時間。

3.4 無流定值

無流定值應(yīng)小于本站最小負荷電流，否則TV斷線時，滿足備自投動作條件，將使備自投誤動作。無流定值一般按下限整定：

最小負荷電流＞無流定值＞裝置最小精確測量電流值，若無流定值無法整定，則應(yīng)采用其他特殊方案，如將PT三相斷線時聯(lián)動的接點接入閉鎖備自投回路。

3.5 過負荷減載

備自投動作后，當備用電源容量不足時，應(yīng)切除一部分次要負荷，以確保供電安全。

備自投合閘動作后整定時間內(nèi)，若備用電源電流大于過負荷減載電流定值，則減載功能投入，直到備用電源電流小于過負荷聯(lián)切定值的95%或各輪減載均動作后，過負荷減載才退出，下次備自投動作后才能再次投入。對于兩路電源分別設(shè)置過負荷減載電流定值，適應(yīng)兩個備用電源容量不同的情況。

4 結(jié)束語

通過對備自投裝置的的自投方案、閉鎖方案、整定計算介紹，特別是對外部閉鎖探討，對電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，對現(xiàn)場人員正確分析備自投裝置動作行為及確定故障點有一定的借鑒意義。