備自投的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法舉例

摘要：結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中遇到的問題，從較為簡單的內(nèi)橋接線方式時(shí)的進(jìn)線備自投入手，對(duì)備自投的設(shè)計(jì)及調(diào)試方法進(jìn)行了分析及探討。

關(guān)鍵詞：備自投 跳閘 閉鎖 可靠性

1 概述

“備自投”是備用電源自動(dòng)投入裝置和備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置的簡稱。“備自投”裝置可以大大改進(jìn)電網(wǎng)的供電能力，減輕重載線路的負(fù)荷，對(duì)短路電流進(jìn)行限制，以確保正常地、連續(xù)地供電。近些年來，電網(wǎng)供電系統(tǒng)有了進(jìn)一步的發(fā)展，“備自投”裝置也從技術(shù)和應(yīng)用方面有了很大的改進(jìn)。但在實(shí)際應(yīng)用過程中，這種裝置的運(yùn)行模式以及邏輯關(guān)系都達(dá)不到電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)范，因此有的電網(wǎng)系統(tǒng)即便已安裝了備自投裝置，卻無法使其發(fā)揮真正的作用。筆者在本文中就進(jìn)線備自投設(shè)計(jì)時(shí)不得不注意的幾個(gè)問題進(jìn)行可深入的分析，同時(shí)根據(jù)問題產(chǎn)生的根源制定了一系列解決問題的方案，并且對(duì)調(diào)試方法進(jìn)行了舉例分析。

2 內(nèi)橋接線方式進(jìn)線備自投的動(dòng)作過程分析

首先對(duì)較常見的內(nèi)橋接線方式的進(jìn)線備投進(jìn)行詳細(xì)的闡述。如圖1

當(dāng)1DL分位，2DL、3DL合位，2#進(jìn)線處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，1#進(jìn)線為2#進(jìn)線備用，稱為進(jìn)線備投方式。

對(duì)于進(jìn)線備投，當(dāng)正常運(yùn)行時(shí)，1#進(jìn)線處于熱備用，2#進(jìn)線處于運(yùn)行狀態(tài)，3DL合位，此時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)：

①開關(guān)量的特點(diǎn)為1DL為分位，2DL、3DL為合位。

②電氣特點(diǎn)為1、2#母線電壓為正常電壓，1、2#進(jìn)線線路電壓正常，我們把以上電氣量與開關(guān)量的狀態(tài)稱為允許備投啟動(dòng)狀態(tài)，就是我們常說的充電狀態(tài)。

取一種最簡單常見的故障，當(dāng)2#進(jìn)線對(duì)側(cè)發(fā)生故障，對(duì)側(cè)開關(guān)跳閘（兩側(cè)都不投重合閘），本側(cè)開關(guān)尚未跳開時(shí)，稱為狀態(tài)二，此時(shí)系統(tǒng)的特點(diǎn)：

①開關(guān)量特點(diǎn)應(yīng)為1DL為分位，2DL、3DL為合位。

②電氣量特點(diǎn)應(yīng)為1、2母線失壓，同時(shí)進(jìn)線2無壓。

那么此時(shí)備自投就應(yīng)該立即啟動(dòng)，去跳開本側(cè)2#進(jìn)線開關(guān)，同時(shí)合上1#進(jìn)線開關(guān)恢復(fù)正常供電。由于出現(xiàn)狀態(tài)2以后備自投即啟動(dòng)動(dòng)作，所以把狀態(tài)2稱作備投啟動(dòng)狀態(tài)。

以上即為進(jìn)線備投的一個(gè)簡單準(zhǔn)備、啟動(dòng)、動(dòng)作過程。但是備自投在實(shí)際應(yīng)用中還要與線路（變壓器）保護(hù)及重合閘配合使用，因此還有許多需要注意的地方。

3 備投在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的問題

3.1 備自投裝置應(yīng)保證只動(dòng)作一次

當(dāng)工作母線發(fā)生永久性故障或引出線上發(fā)生永久性故障，且沒有被出線斷路器切除時(shí)，由于工作母線電壓降低，備自投裝置動(dòng)作，第一次將備用電源或備用設(shè)備投入，因?yàn)楣收先匀淮嬖?，備用電源或備用設(shè)備上的繼電保護(hù)會(huì)迅速將備用電源或備用設(shè)備斷開，此時(shí)再投入備用電源或備用設(shè)備，不但不會(huì)成功，還會(huì)使備用電源或備用設(shè)備、系統(tǒng)再次遭受故障沖擊，并造成擴(kuò)大事故、損壞設(shè)備等嚴(yán)重的后果。實(shí)現(xiàn)方法：當(dāng)系統(tǒng)滿足狀態(tài)一時(shí)，控制備用電源或設(shè)備斷路器的合閘脈沖，使之只動(dòng)作一次，就是我們通常稱之為的充電狀態(tài)。

3.2 進(jìn)線備自投跳閘回路的設(shè)計(jì)問題

一般情況下，我們可以運(yùn)用手跳和保護(hù)跳閘兩個(gè)辦法來實(shí)現(xiàn)進(jìn)線備自投的跳閘，在這一過程應(yīng)該注意下列幾點(diǎn)問題。

①若通過保護(hù)跳閘的方式實(shí)現(xiàn)現(xiàn)進(jìn)線備自投的跳閘，首先將閉鎖重合閘問題作為關(guān)鍵步驟來對(duì)待。這主要由于利用這種方式使工作線路開關(guān)跳開以后，不啟動(dòng)KKJ，保護(hù)裝置會(huì)將其視為開關(guān)偷跳而啟動(dòng)重合閘，重新將原本跳開的線路開關(guān)閉合。這樣一來就沒辦法將發(fā)生故障的原工作線路隔離開來，備自投裝置也因此無法發(fā)揮作用。鑒于此，我們判斷要閉鎖這條線路保護(hù)的重合閘應(yīng)該通過另一副跳閘輸出接點(diǎn)來完成。因此，筆者提出在設(shè)計(jì)線路時(shí)應(yīng)該通過這種辦法接線，但部分廠家在設(shè)計(jì)備自投裝置時(shí)僅安排了一副跳閘輸出接點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)該仔細(xì)查看設(shè)計(jì)圖上有幾副跳閘輸出接點(diǎn)，如果只有一副應(yīng)立即責(zé)令廠家另外再配一副。

②若是手動(dòng)跳閘就不必考慮閉鎖重合閘的問題。因?yàn)檫@個(gè)問題已在手動(dòng)跳閘、遙控跳閘的操作回路中被解決了。但這種設(shè)計(jì)方案也有利有弊，簡單易操作是其，但由于備自投裝置的設(shè)計(jì)原則的限制，它不具備“手分閉鎖備自投”的功能，因?yàn)樵谌藶槭址止ぷ骶€路開關(guān)時(shí)（如變電站需要全停時(shí)）備自投裝置將備用線路開關(guān)閉合是不合理的。保護(hù)合后繼電器接點(diǎn)與備自投裝置想連接以后才具備了此項(xiàng)功能，所以一定要加入“手分閉鎖備自投”的回路。加入加入“手分閉鎖備自投”的回路這種方式并不適合所有的跳閘途徑，例如手動(dòng)跳閘就不合適，否則，備自投裝置將工作線路跳開后，也會(huì)導(dǎo)致備自投裝置被“手分閉鎖備自投”回路閉鎖，出現(xiàn)不能合備用線路的矛盾邏輯，所以不能將“手分閉鎖備自投”回路加入手動(dòng)跳閘的操作模式中，也就是取消保護(hù)合后繼電器接點(diǎn)接入備自投裝置，使備自投裝置真正發(fā)揮其作用。需要注意一點(diǎn)，人為手分工作線路開關(guān)時(shí)難免出現(xiàn)備自投誤投備用線路的情況，為盡量避免此類問題產(chǎn)生，操作時(shí)管理人員應(yīng)監(jiān)督工人規(guī)范操作流程，必須先退出備自投裝置再通過人力將工作線路開關(guān)斷開。

3.3 進(jìn)線備自投合閘回路的設(shè)計(jì)問題

進(jìn)線備自投的合閘回路可接在手合或不經(jīng)手合（如接在重合閘回路）兩種方式實(shí)現(xiàn)，備自投合閘的接法是根據(jù)保護(hù)裝置實(shí)際進(jìn)行選取的。

①在取保護(hù)裝置的合后繼電器來實(shí)現(xiàn)“手分閉鎖備自投”的功能時(shí)，必須將備自投合閘與手合回路相連接，因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置的合后繼電器已連接了手合回路，合后繼電器的操作就通過手合來完成，備自投裝置只有接收了保護(hù)的合后繼電器動(dòng)作信號(hào)才可以開始工作。

②早期的微機(jī)保護(hù)，很多廠家在設(shè)計(jì)時(shí)并未加入合后繼電器，當(dāng)這些保護(hù)要通過備自用裝置來完成，會(huì)制約備自投裝置發(fā)揮“手分閉鎖備自投”的作用，備自投的合閘回路對(duì)手合或不經(jīng)手合沒有太多的要求，但一定要通過電源實(shí)現(xiàn)備自投裝置的后合繼電器輸入接點(diǎn)短接，否則備自投裝置就達(dá)不到設(shè)計(jì)要求而裝置閉鎖。

3.4 備自投裝置開關(guān)位置的接入接點(diǎn)

大部分備自投裝置僅需要取開關(guān)位置的一個(gè)常閉接點(diǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)我們可以利用開關(guān)機(jī)構(gòu)箱的開關(guān)常閉接點(diǎn)及保護(hù)裝置的TWJ接點(diǎn)來獲取。為簡化施工步驟，力求以最少的投入達(dá)到預(yù)期的效果，設(shè)計(jì)者一般會(huì)取保護(hù)裝置的TWJ繼電器接點(diǎn)，因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置與備自投裝置都是集中在一起放置在繼保室的，施工接線時(shí)電纜短并且易于施工，相比取安裝在開關(guān)場(chǎng)的開關(guān)機(jī)構(gòu)箱，這一方法就大大降低施工的工作量，這就是取TWJ繼電器接點(diǎn)的重要原因。還有，多數(shù)備自投裝置廠家圖紙?jiān)陂_關(guān)量輸入端都標(biāo)取進(jìn)線TWJ接點(diǎn)，這也是誤導(dǎo)設(shè)計(jì)人員取TWJ接點(diǎn)的原因之一。但是在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)備自投在取用開關(guān)位置接點(diǎn)時(shí)，必須要結(jié)合重合閘來選取采用的接點(diǎn)位置。

下面介紹一下取TWJ接點(diǎn)備自投動(dòng)作時(shí)將閉鎖備自投的一個(gè)實(shí)例。

110kV望村變電站備自投動(dòng)作失敗分析

當(dāng)運(yùn)行線路汾望I回發(fā)生永久故障時(shí)，汾望I回線路的光纖縱差保護(hù)動(dòng)作不經(jīng)延時(shí)跳開汾望I回線路兩側(cè)開關(guān)望村側(cè)126和汾陽站側(cè)113，這時(shí)126重合成功，113則因重合于故障線路再次跳開，母線I因此而失壓，這時(shí)備自投滿足動(dòng)作要求（母線失壓，運(yùn)行汾望I線線路無流），將再次發(fā)跳開126命令，126即被再次跳開，此時(shí)因126保護(hù)TWJ繼電器動(dòng)作回路串聯(lián)開關(guān)儲(chǔ)能接點(diǎn)（通常TWJ用來監(jiān)視合閘回路的正常性，而合閘回路是與開關(guān)儲(chǔ)能接點(diǎn)是串聯(lián)在一起的），只有當(dāng)儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)儲(chǔ)能完成時(shí)儲(chǔ)能接點(diǎn)接通TWJ繼電器才動(dòng)作，所以當(dāng)運(yùn)行汾望I回線路保護(hù)重合閘動(dòng)作成功后，126開關(guān)機(jī)構(gòu)處于合閘儲(chǔ)能過程中（這一過程大約要8—10秒的時(shí)間），儲(chǔ)能接點(diǎn)沒有接通，此時(shí)備投裝置動(dòng)作跳汾望I回線路開關(guān)126后，沒有及時(shí)收到開關(guān)分位信號(hào)，而閉鎖投備用線123開關(guān)信號(hào)，從而造是備自投裝置不能正常動(dòng)作，全站失壓的事故。

因此如果本側(cè)開關(guān)保護(hù)存在重合閘，備自投需要與重合閘配合使用時(shí)，備自投裝置開關(guān)位置的接入應(yīng)取開關(guān)機(jī)構(gòu)箱的接點(diǎn)，這樣才能夠第一時(shí)間且正確地反映開關(guān)的合分位狀態(tài)，而不受其它因素的影響，從而保證備自投的正確動(dòng)作性。

以上主要列舉了備自投在設(shè)計(jì)安裝時(shí)需要注意的幾點(diǎn)問題，那么怎樣才能判斷備自投在設(shè)計(jì)和安裝上正確完善呢？以下列舉了110kV南武變電站備自投的調(diào)試方案。

4 試驗(yàn)方法舉例分析

110kV南武變電站備自投

主接線方式：內(nèi)橋接線

保護(hù)型號(hào)：DSA2361

157為進(jìn)線一，158為進(jìn)線二

進(jìn)線備投：

充電條件（邏輯“與”）：

①進(jìn)線一備自投投入

②1DL分位

③2DL合位

④3DL合位

⑤I母有壓

⑥II母有壓

⑦進(jìn)線一有壓

放電條件（邏輯“或”）：

①進(jìn)線一備自投退出

②1DL合位

③2DL分位

④3DL分位

⑤進(jìn)線一無壓

備自投啟動(dòng)條件（邏輯“與”）：

①I母有壓

②II母無壓

③進(jìn)線二無流

④進(jìn)線一有壓

⑤2DL合位

試驗(yàn)項(xiàng)目：進(jìn)線備投方式一

（以下項(xiàng)目均為充電條件滿足時(shí)）

①拉開兩母電壓器空開，備投正確動(dòng)作，跳開158，合上157（模擬線路故障時(shí)，對(duì)側(cè)開關(guān)跳開，本側(cè)開關(guān)尚未跳開的現(xiàn)象）。

②點(diǎn)跳158，后將兩母電壓空開拉下，此時(shí)備投放電，不能動(dòng)作（不滿足充電條件，同時(shí)也不符合正常故障時(shí)，電壓先下降，開關(guān)后跳開的動(dòng)作邏輯）。

③先拉空開，然后點(diǎn)跳158，備投正確動(dòng)作，合上157（滿足正常故障順序，先是電壓降低繼而相關(guān)保護(hù)裝置跳開運(yùn)行線路開關(guān)）。

④拉開空開，然后使2#主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開158、100，備投正確動(dòng)作合上157開關(guān)(采用與實(shí)際運(yùn)行一致的試驗(yàn)方法，模擬主變故障差動(dòng)保護(hù)跳開高壓側(cè)和高分段開關(guān))。

⑤差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開158、100開關(guān)，備投瞬時(shí)放電，拉下空開，備投仍動(dòng)作。

⑥拉開空開，后差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開158、100，備投未放電，又合上空開，備投放電（5、6是為了觀察開關(guān)變位與電壓變化對(duì)備自投動(dòng)作的影響）。

注：在做試驗(yàn)時(shí)，為了判斷開關(guān)變位與電壓升降對(duì)備自投的影響，將備投動(dòng)作延時(shí)增加到最長的10秒，發(fā)現(xiàn)備投啟動(dòng)后，開關(guān)變位不會(huì)放電，但是電壓恢復(fù)正常卻會(huì)瞬時(shí)放電。

以上試驗(yàn)項(xiàng)目通過模擬內(nèi)橋接線方式時(shí)，主變或線路發(fā)生的故障，分析了電氣量以及開關(guān)量的不同變化對(duì)備自投動(dòng)作情況的影響，檢驗(yàn)了備自投設(shè)計(jì)以及二次接線的正確性。

5 結(jié)束語

近年來，呂梁電網(wǎng)110kV變電站備自投裝置針對(duì)以上問題在設(shè)計(jì)及安裝上進(jìn)行了大量改進(jìn)，結(jié)合投入運(yùn)行后的實(shí)際動(dòng)作結(jié)果來看，備自投均能正確動(dòng)作，切實(shí)提高了供電可靠性，并減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)：

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