110?kV內(nèi)橋接線方式下主變保護(hù)閉鎖備自投分析及改進(jìn)

楊 甫，伏祥運(yùn)

(連云港供電公司，江蘇 連云港 222004)

110?kV內(nèi)橋接線方式下主變保護(hù)閉鎖備自投分析及改進(jìn)

楊 甫，伏祥運(yùn)

(連云港供電公司，江蘇 連云港 222004)

伴隨“三集五大”體系的深化實(shí)施，變電站的運(yùn)方調(diào)整將由調(diào)控中心來完成，但主變保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投壓板不能相應(yīng)調(diào)整，將導(dǎo)致變電站在單線帶雙變運(yùn)行方式下，主變保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投，造成變電站全所停電的安全風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)110 kV內(nèi)橋接線方式下主變保護(hù)閉鎖備自投原理的詳細(xì)分析，總結(jié)了主變保護(hù)與備自投的閉鎖關(guān)系，提出了主變保護(hù)閉鎖備自投的改進(jìn)方案。

備自投；主變保護(hù)；閉鎖；改進(jìn)

0 引言

備自投裝置在當(dāng)工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動(dòng)地將備用電源或備用設(shè)備投入工作，使用戶不至于停電的一種裝置。備自投裝置應(yīng)符合以下要求：(1)保證在工作電源或設(shè)備斷開后，才投入備用電源或設(shè)備；(2)在工作電源或設(shè)備上的電壓無論因何原因消失時(shí)，自動(dòng)投入裝置均應(yīng)動(dòng)作；(3)自動(dòng)投入裝置保證只動(dòng)作一次。特別要求備自投裝置不能自投到故障設(shè)備上，故備自投裝置動(dòng)作的正確性顯得尤為重要。本文將對(duì)110 kV變電站內(nèi)橋接線方式下主變保護(hù)閉鎖備自投進(jìn)行詳細(xì)分析，并提出其改進(jìn)方案。

1 備自投運(yùn)行方式及閉鎖條件

1.1 主接線方式及備自投運(yùn)行方式

110 kV變電站采用內(nèi)橋接線方式(見圖1)，即橋開關(guān)710在進(jìn)線701、702開關(guān)的內(nèi)側(cè)，靠近變壓器側(cè)。主變高壓側(cè)配置差動(dòng)、高后備和非電量保護(hù)，其中差動(dòng)、非電量零時(shí)限，高后備過流一段延時(shí)1.7 s跳相應(yīng)高壓側(cè)、橋和低壓側(cè)開關(guān)。主變低后備保護(hù)為過流Ⅰ段保護(hù)，作為10 kV母線和母線上出線保護(hù)Ⅰ段的后備保護(hù)，它有2個(gè)動(dòng)作時(shí)限，第一時(shí)限1.1 s跳開10 kV橋開關(guān)，第二時(shí)限1.4 s跳開10 kV本側(cè)開關(guān)。為了保證供電可靠性，裝設(shè)2套備自投裝置，型號(hào)為國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公司生產(chǎn)的PSP 642數(shù)字式備用電源自投裝置，可以實(shí)現(xiàn)110 kV進(jìn)線及橋開關(guān)備自投，主變及10 kV橋備自投。

PSP 642數(shù)字式備自投裝置可以實(shí)現(xiàn)以下進(jìn)線及橋備自投。

圖1 110 kV變電站內(nèi)橋接線

進(jìn)線二備自投：當(dāng)進(jìn)線一701開關(guān)、7011刀閘、7013刀閘、橋710開關(guān)、7101刀閘、7102刀閘在合閘位置，進(jìn)線二702開關(guān)處于熱備用狀態(tài)（702開關(guān)分位，7021、7023刀閘合位），即進(jìn)線一通過701、710開關(guān)帶2臺(tái)主變運(yùn)行，啟用進(jìn)線二702開關(guān)備自投。

橋開關(guān)備自投：當(dāng)進(jìn)線一701開關(guān)、7011刀閘、7013刀閘，進(jìn)線二702開關(guān)、7021刀閘、7023刀閘在合閘位置，橋710開關(guān)處于熱備用狀態(tài)（710開關(guān)分位，7101、7102刀閘合位），即進(jìn)線一通過701開關(guān)帶1號(hào)主變運(yùn)行，進(jìn)線二通過702開關(guān)帶2號(hào)主變運(yùn)行，橋開關(guān)710熱備用，啟用橋710開關(guān)備自投。

1.2 備自投裝置的閉鎖條件

為保證備自投動(dòng)作的正確性，防止備自投裝置重合于故障而造成對(duì)系統(tǒng)的二次沖擊，備自投裝置只允許動(dòng)作一次，并且在一定情況下需對(duì)備自投裝置進(jìn)行放電，即閉鎖備自投。閉鎖備自投的條件如下，只要其中有一個(gè)條件滿足，備自投就放電：

（1）手動(dòng)拉開運(yùn)行狀態(tài)的開關(guān)；

（2）手動(dòng)合上熱備用的自投開關(guān)；

（3）備自投開關(guān)合閘彈簧未儲(chǔ)能；

（4）備自投開關(guān)控制回路斷線；

（5）備自投裝置已經(jīng)動(dòng)作；

近年來，網(wǎng)絡(luò)上關(guān)于大學(xué)教育的熱點(diǎn)問題特別引人關(guān)注。比如，某某大學(xué)校長(zhǎng)在畢業(yè)典禮上的勵(lì)志演講獲得臺(tái)下學(xué)生的數(shù)十次歡呼，某某大學(xué)教授的勵(lì)志演說獲得了幾百次的掌聲，等等。這些熱點(diǎn)說明了一個(gè)道理，不論高校行政人員還是從事學(xué)術(shù)研究的教授，都應(yīng)走下讓學(xué)生有些望塵莫及的行政級(jí)別或尖端學(xué)術(shù)領(lǐng)域的“神壇”，以一種親和的態(tài)度對(duì)待每一位擁有熾熱夢(mèng)想的青年學(xué)子。在他們心中，你的一些不經(jīng)意的措辭、一些勵(lì)志的話語(yǔ)都會(huì)觸動(dòng)他們敏感的神經(jīng)，進(jìn)而極大地激發(fā)他們積極的情感，并轉(zhuǎn)化為為之奮斗的目標(biāo)。

（6）備自投硬壓板退出；

（7）備自投軟壓板退出；

（8）主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作。

條件(8)是本文分析的重點(diǎn)。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)PSP 642數(shù)字式備用電源自投裝置僅能實(shí)現(xiàn)外部開入量總閉鎖，即110 kV變電站主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作，通過主變保護(hù)屏上相應(yīng)閉鎖備自投壓板，開入到110 kV進(jìn)線及橋備自投裝置的總閉鎖端子X3-1，從而導(dǎo)致只要主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作，就會(huì)同時(shí)閉鎖進(jìn)線一701、進(jìn)線二702及橋710開關(guān)備自投，使備自投裝置不能正確動(dòng)作，進(jìn)而導(dǎo)致全站停電的安全隱患。

2 主變保護(hù)閉鎖備自投分析

2.1 橋開關(guān)備自投分析

橋710開關(guān)備自投充電條件：進(jìn)線一701、進(jìn)線二702合位，橋710開關(guān)分位，且110kVⅠ、Ⅱ段母線均有壓，經(jīng)整定延時(shí)，完成橋710開關(guān)備自投裝置充電。

橋710開關(guān)備自投啟動(dòng)條件：進(jìn)線一701開關(guān)無流，110 kVⅠ段母線失壓且110 kVⅡ段母線有壓；進(jìn)線二702開關(guān)無流，110 kVⅡ段母線失壓且110kVⅠ段母線有壓。

當(dāng)1號(hào)主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作，跳開701、101開關(guān)后，雖然橋開關(guān)備自投裝置滿足啟動(dòng)條件，但同時(shí)主變保護(hù)開入備自投裝置總閉鎖端子，進(jìn)行橋710開關(guān)備自投裝置放電，從而閉鎖了橋710開關(guān)備自投裝置，有效地避免了系統(tǒng)向故障點(diǎn)的再次沖擊，保證了2號(hào)主變及其負(fù)荷的正常運(yùn)行。

當(dāng)2號(hào)主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作，跳開702、102開關(guān)，同樣橋開關(guān)備自投裝置滿足啟動(dòng)條件，但同時(shí)主變保護(hù)動(dòng)作閉鎖橋710開關(guān)備自投裝置，從而避免了系統(tǒng)向故障點(diǎn)的再次沖擊，保證了1號(hào)主變及其負(fù)荷的正常運(yùn)行。

因此在雙線帶雙變的運(yùn)行方式下，主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作應(yīng)當(dāng)閉鎖橋開關(guān)備自投。

2.2 進(jìn)線開關(guān)備自投分析

以進(jìn)線二702開關(guān)備自投為例進(jìn)行分析。

充電條件為：進(jìn)線一701、橋710開關(guān)合位，進(jìn)線二702開關(guān)分位，且110 kVⅠ、Ⅱ段母線均有壓，經(jīng)整定延時(shí)完成進(jìn)線二702開關(guān)備自投裝置充電。

進(jìn)線二702開關(guān)備自投啟動(dòng)條件：701開關(guān)無流，110 kVⅠ、Ⅱ段母線均失壓。

當(dāng)2號(hào)主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作，跳開702、710、102開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了故障點(diǎn)隔離。因110 kVⅠ段母線仍有電壓，進(jìn)線二702開關(guān)備自投不滿足啟動(dòng)條件，故進(jìn)線二備自投不動(dòng)作，1號(hào)主變及其負(fù)荷仍能正常運(yùn)行。

當(dāng)1號(hào)主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作，跳開701、710、101開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了故障點(diǎn)隔離。此時(shí)進(jìn)線二702開關(guān)備自投雖然滿足其啟動(dòng)條件，但是1號(hào)主變動(dòng)作跳主變兩側(cè)開關(guān)同時(shí)閉鎖110 kV進(jìn)線備自投，進(jìn)線二702開關(guān)備自投不能動(dòng)作，導(dǎo)致110 kV變電站全停的事故發(fā)生。

因此在單線帶雙變運(yùn)行方式下，主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作不應(yīng)閉鎖進(jìn)線開關(guān)備自投。

3 主變保護(hù)閉鎖備自投改進(jìn)

3.1 閉鎖改進(jìn)方案一

運(yùn)行人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)方調(diào)整時(shí)，在投110 kV橋自投時(shí)，同時(shí)投入1號(hào)及2號(hào)主變保護(hù)屏上差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)閉鎖備自投壓板；在110 kV橋自投退出時(shí)，同時(shí)退出1號(hào)及2號(hào)主變保護(hù)屏上差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)閉鎖備自投壓板。

為了避免現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)遺漏投退硬壓板，需將相應(yīng)的操作步驟寫入典型票，或在主變保護(hù)屏和備自投屏進(jìn)行就地標(biāo)簽提示。但隨著所轄變電站的數(shù)量越來越多，特別是在事故處理等緊急情況發(fā)生時(shí)，相應(yīng)的管理方法存在很大的安全風(fēng)險(xiǎn)性，故此方案不宜長(zhǎng)期采用。

3.2 閉鎖改進(jìn)方案二

因現(xiàn)有備自投裝置為南自PSP 642，僅可實(shí)現(xiàn)外部開關(guān)量閉鎖總備投方式，導(dǎo)致調(diào)控人員在調(diào)整變電站為單線帶雙變運(yùn)方時(shí)有很大的安全隱患，故需對(duì)現(xiàn)有備自投裝置進(jìn)行邏輯改造：

(1) 當(dāng)選擇橋開關(guān)自投時(shí)，添加橋開關(guān)分位邏輯，實(shí)現(xiàn)主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)開入閉鎖備自投有效；

(2) 當(dāng)選擇進(jìn)線備投時(shí)，添加橋開關(guān)合位邏輯，實(shí)現(xiàn)主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)開入閉鎖備自投無效。圖2中粗線標(biāo)記部分為改進(jìn)的邏輯部分。

圖2 主變保護(hù)閉鎖備自投改進(jìn)二

3.3 閉鎖改進(jìn)方案三

更換110 kV備自投裝置，要求新裝置能實(shí)現(xiàn)備自投總閉鎖、進(jìn)線一自投閉鎖、進(jìn)線二自投閉鎖和橋自投閉鎖4種方式，并將主變保護(hù)屏上主變差動(dòng)/高后備/非電量保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)直接開入到備自投裝置的橋自投閉鎖端子，如圖3所示。

圖3 主變保護(hù)閉鎖備自投改進(jìn)三

3.4 進(jìn)線備投動(dòng)作邏輯改進(jìn)

上述3種閉鎖備自投改進(jìn)方案均可實(shí)現(xiàn)主變保護(hù)僅閉鎖橋開關(guān)備自投，而不閉鎖進(jìn)線備自投。但在進(jìn)線備自投方式下，主變保護(hù)動(dòng)作且橋710開關(guān)拒動(dòng)，此時(shí)進(jìn)線備自投將動(dòng)作于故障點(diǎn)，造成系統(tǒng)的再次沖擊，故在進(jìn)線備自投方式下還應(yīng)確認(rèn)主變保護(hù)動(dòng)作后橋710開關(guān)分閘位置。因此對(duì)進(jìn)線備自投動(dòng)作邏輯進(jìn)行完善，如圖4所示。

圖4 進(jìn)線備自投邏輯改進(jìn)

其中粗線標(biāo)記部分為進(jìn)線備投邏輯改進(jìn)，即在進(jìn)線備投啟動(dòng)與動(dòng)作之間進(jìn)一步完善進(jìn)線備投動(dòng)作邏輯：加入主變保護(hù)動(dòng)作和橋開關(guān)分位判據(jù)，從而保證了進(jìn)線備自投裝置動(dòng)作的正確性。

4 結(jié)論

通過對(duì)110 kV內(nèi)橋接線方式下主變保護(hù)閉鎖備自投原理的詳細(xì)分析，得出在110 kV內(nèi)橋接線方式下，主變保護(hù)動(dòng)作僅需閉鎖橋開關(guān)備自投，而不需閉鎖進(jìn)線備自投。分別從現(xiàn)場(chǎng)操作、利用現(xiàn)有備自投及新備自投3方面提出了對(duì)主變保護(hù)閉鎖備自投的改進(jìn)方案，同時(shí)考慮了橋開關(guān)拒動(dòng)情況下進(jìn)線備自投的動(dòng)作邏輯，從而進(jìn)一步保證了備自投裝置動(dòng)作的正確性。

以上分析同樣適用于主變低后備保護(hù)閉鎖主變及10 kV母聯(lián)備自投，故10 kV備自投需同步參照上述改進(jìn)方案進(jìn)行低后備閉鎖備自投改造。

隨著110 kV GIS和10 kV中置柜設(shè)備的大量推廣，死區(qū)(橋開關(guān)與橋流變)故障發(fā)生的幾率大大降低，故未考討論死區(qū)故障導(dǎo)致全站停電的情況。

為保證“三集五大”模式下調(diào)控及運(yùn)維人員調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)方的安全和便捷，避免人工投退主變保護(hù)閉鎖備自投壓板的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)從設(shè)計(jì)階段，完善備自投閉鎖及動(dòng)作邏輯，進(jìn)而保證供電的持續(xù)可靠性。

1 陶蘇東．國(guó)家電網(wǎng)公司生產(chǎn)技能人員職業(yè)能力培訓(xùn)專用教材，變電運(yùn)行(110 kV及以下)[M]．北京：中國(guó)電力出版社，2010.

2 賀家李．電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)[M]．北京:中國(guó)電力出版社，2009.

2013-08-19）