變電站備用電源自動投入裝置應(yīng)用

郭青山

摘 要：備用電源自動投入裝置作為變電站的重要組成部分，是電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、正常運作的重要保證。通過介紹備用電源自動投入裝置的基本工作原理，結(jié)合工程實例，探討了備用電源自動投入投裝置在變電站中的應(yīng)用問題，并提出一些切實、有效的改進措施，以供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：變電站；備用電源自動投入裝置；工作原理；改進措施

中圖分類號：TM762.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0015-02

1 對備用電源自動投入裝置的基本要求

根據(jù)《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》（GB 50062—92）規(guī)定：①工作電源不論因為何種原因失電時（例如工作電源故障或被誤斷開等），才能使用備用電源自動投入裝置（以下簡稱“備自投”）。②確保工作電源斷開后，備用電源才能投入使用。這一要求的提出，主要考慮了這兩個因素，一個是防止兩個不同期的電源非同期并列，另一個是防止將故障元件應(yīng)用到備用電源上（比如電源工作故障），擴大事故。③備用電源自動投入裝置只允許動作一次，避免備用電源投入到永久性故障時，繼電保護將其斷開后又重新投入使用。④備用電源自動投入裝置的動作時間應(yīng)盡量短，以利于電動機的啟動。⑤備用電源自動投入裝置在電壓互感器二次側(cè)的熔斷器熔斷時，不應(yīng)動作。⑥備用電源無電壓時，備用電源自動投入裝置不應(yīng)動作。

2 備用電源自動投入裝置的基本工作原理

2.1 備用電源自動投入裝置的基本方式

根據(jù)目前國內(nèi)電網(wǎng)的情況，110 kV及以下電網(wǎng)一般采用開環(huán)運行，變電站的電源運行多為兩個電源，一備一用或互為備用，即一個電源帶全站負荷，另一個電源備用，或兩個電源各帶變電站的一半負荷，兩個電源互為備用。同時，為降低變電站低壓側(cè)短路容量，保證開關(guān)有足夠的遮斷容量，減少故障造成的電壓波動，變電站低壓側(cè)一般考慮為兩主變不并列運行。針對上述情況可知，我們所使用的備用電源自動投入的方式可大致分為四種：①兩個工作電源互為備用的方式，稱為暗備用，也叫母聯(lián)備自投；②正常情況下備用電源不工作的方式，稱為明備用，也叫線路備自投；③正常情況下備用變壓器不工作的方式，稱為主變備自投；④兩臺主變都在運行，低壓母線不并列的方式，稱為低壓母線分段備自投（一般多為110 kV）。

2.2 備用電源自動投入裝置的工作原理

2.2.1 正常運行

1B、2B處于工作狀態(tài)（即1DL、2DL、3DL、4DL處于合位），110 kV的Ⅰ，Ⅱ母線獨立運行（即3DL處于分位），兩段母線電壓正常。

2.2.2 備自投動作

備自投動作，即滿足傳統(tǒng)的備自投動作條件后，跳開主供開關(guān)（2DL或5DL），合上備用開關(guān)（3DL）。

備自投的動作條件有以下幾點：備自投裝置處于正常工作狀態(tài)，Ⅰ段母線或Ⅱ段母線中的一段失電，失電母線進線側(cè)（即主變低壓側(cè)）欠流，另一段母線電壓正常，無手動跳閘和外部閉鎖。

此外，在備自投設(shè)備的使用過程中，對主變高壓側(cè)備自投裝置有壓、無壓的判別，除了使用傳統(tǒng)的PT采集電壓外，還引入了帶電顯示器接點模式，即通過帶電顯示器接點的狀態(tài)，判斷出相關(guān)設(shè)備的帶電狀況。這樣可以省去PT，有利于實現(xiàn)開關(guān)柜的無油化和小型化。

3 常用備用電源自投裝置

隨著備用電源自投在110 kV及以下電網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，備自投的技術(shù)和裝置更新也愈加頻繁。目前，變電站使用的備自投裝置型號繁多，其中以CSB21A型備自投裝置的數(shù)量最多。在此，僅以CSB21A型備自投裝置為例，分析其基本原理和在變電站運行、使用過程中遇到的問題。

3.1 CSB21A型備自投裝置簡介

如圖1所示，CSB21A裝置基本是一個可編程的邏輯控制器，其動作條件是可以整定的。它的動作條件分為三類，即啟動條件、閉鎖條件和檢查條件。當(dāng)啟動條件全部滿足、閉鎖條件不滿足時，動作出口。在出口后200 ms～1.5 s之間，核對、檢查元件：如果條件滿足，則認為動作成功；否則，發(fā)出斷路器拒動、動作失敗的告警信號。每個動作的啟動條件、閉鎖條件和檢查條件都可以在所有的模擬量、開關(guān)量中選擇，過值動作或欠值動作、高電平或低電平都可以靈活選擇。

圖1 CSB21A裝置備自投邏輯圖

3.2 CSB21A型備自投裝置的基本原理

這里僅以某變電站110 kV分段備自投為例，簡述CSB21A型備自投裝置的基本原理。

3.2.1 方式說明

圖2 變一次結(jié)線圖

變一次接線如圖2所示。正常方式下，110 kV線路開環(huán)運行，另一條110 kV線路備用。因為短路容量等原因，3臺主變都不允許并列運行。

3.2.2 基本原理

CSB21A型備自投裝置在實現(xiàn)110 kV分段互投時的動作原理如圖3——某110 kVⅠ，Ⅱ分段互投邏輯圖所示。

注：電壓接線UAR；電流接相電流ⅠA；DL1指Ⅲ1變10 kV開關(guān)；DL2指Ⅲ2變10 kV開關(guān)；DL4指Ⅰ，Ⅱ10 kV分段開關(guān)；DL5ⅡⅢ10 kV分段開關(guān)。

圖3 110 kVⅠ，Ⅱ分段備投邏輯圖

Ⅰ段母線失電時，跳開DL1；在ⅡⅡ段母線有壓的情況下，合DL4。Ⅱ段母線失電時，跳開DL2；在Ⅰ段母線有壓的情況下，合DL4。DL1或DL2偷跳時，合DL1保證正常供電。當(dāng)其中一條母線故障或手動（遙控）跳開關(guān)時，閉鎖備投。

取主變低壓側(cè)電流作為母線失電的閉鎖判據(jù)，可以防止PT

斷線時誤動。

上述的備投過程可分解為4個動作。如果將動作一和動作三稱為正方向備投，則可將動作二和動作四稱為反方向備投。

3.3 CSB21A型備自投裝置在運行、使用過程中遇到的問題

3.3.1 定值整定中遇到的問題

當(dāng)變電站10 kVⅡ母線失壓且符合10 kVⅠ，Ⅱ分段備投與10 kVⅡ，Ⅲ分段備投條件時，綜合考慮負荷情況，擬使10 kVⅡ母線先投到負荷較輕的#3主變，即2個備投同時啟動，10 kVⅡ，Ⅲ分段備投動作成功，然后10 kVⅠ，Ⅱ分段備投因為動作條件不滿足而返回。所以，將備投動作時間整定為：10 kVⅠ，Ⅱ分段備投，7.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)；10 kVⅡ，Ⅲ分段備投，6.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)，其中7.6 s與6.6 s兩方式配合使用，以滿足上述要求。

經(jīng)現(xiàn)場備投試驗發(fā)現(xiàn)，在10 kVⅡ母線失壓的情況下，2個備投同時啟動并都動作成功，就會造成10 kV三段母線并列運行。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在圖3所示的邏輯中，并不是嚴(yán)格按照先動作一（或動作二）再動作三（或動作四）的順序進行，只要滿足其中任意一個動作的全部條件，該動作即啟動。因此，為了保證兩個動作的相互配合，我們在定值上作了調(diào)整，如圖6所示。令2個備投在合備用開關(guān)的時間上有一個級差，10 kVⅠ，Ⅱ分段備投（7.6 s主供開關(guān)，1.0 s合備用開關(guān)），10 kVⅡ，Ⅲ分段備投（6.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)），這樣就解決了上述問題。

3.3.2 對運行方式的限制

運行方式：供#1、#3主變，#2主變停電；#1主變帶10 kVⅠ母線，#3主變帶10 kVⅡ，Ⅲ母線（DL4分位，DL5合位）或#1主變帶10 kVⅠ，Ⅱ母線，#3主變帶10 kVⅢ母線（DL4合位，BL5分位）運行。

現(xiàn)以第一種情況為例進行分析。當(dāng)一線瞬時故障跳閘時，10 kVⅡ，Ⅲ母線失壓，10 kVⅠ母線有壓DL4分位，此時，10 kVⅠ，Ⅱ分段備投中的動作三滿足條件，1.0 s后合DL4。另外，線跳閘2.0 s后重合成功，形成了110 kV線路經(jīng)10 kV環(huán)網(wǎng)的方式（1712，1711，019，020，039，041，1717，1716全部合位），但這種方式是不允許的。

解決方法：由于變電站110 kV三段母線之間沒有開關(guān)，只有刀閘，為了避免出現(xiàn)上述情況，我們對變電站進行了限制，不允許出現(xiàn)變電站負荷的運行方式。

4 結(jié)束語

綜上所述，備用電源自動投入裝置運行的質(zhì)量決定了變電站的供電安全。因此，技術(shù)人員需要加強對備自投裝置的認識，提高備自投裝置在設(shè)計、施工、驗收和使用等環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，特別是設(shè)計和調(diào)試階段，要滿足變電站的供電要求。同時，電站管理人員還應(yīng)定期對備自投裝置進行維修和養(yǎng)護，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患及時解決，從而確保電力系統(tǒng)的質(zhì)量安全。

參考文獻

[1]陳秀娟.220 kV變電站備用電源自動投入裝置的功能及工作原理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（26）.

[2]江霞，錢穎.備用電源自動投入裝置誤動情況分析[J].科技致富向?qū)В?012（02）.

〔編輯：白潔〕

Substation BZT Device Application

Guo Qingshan

Abstract： BZT device as an important part of the substation， power system security， stability and normal functioning of the important guarantee. By introducing BZT basic working principle of the device， combined with engineering examples， discusses the BZT vote means the application of the substation and make some practical and effective measures for improvement for learning and reference.

Key words： substation； BZT device； works； improvements

3.3.1 定值整定中遇到的問題

當(dāng)變電站10 kVⅡ母線失壓且符合10 kVⅠ，Ⅱ分段備投與10 kVⅡ，Ⅲ分段備投條件時，綜合考慮負荷情況，擬使10 kVⅡ母線先投到負荷較輕的#3主變，即2個備投同時啟動，10 kVⅡ，Ⅲ分段備投動作成功，然后10 kVⅠ，Ⅱ分段備投因為動作條件不滿足而返回。所以，將備投動作時間整定為：10 kVⅠ，Ⅱ分段備投，7.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)；10 kVⅡ，Ⅲ分段備投，6.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)，其中7.6 s與6.6 s兩方式配合使用，以滿足上述要求。

經(jīng)現(xiàn)場備投試驗發(fā)現(xiàn)，在10 kVⅡ母線失壓的情況下，2個備投同時啟動并都動作成功，就會造成10 kV三段母線并列運行。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在圖3所示的邏輯中，并不是嚴(yán)格按照先動作一（或動作二）再動作三（或動作四）的順序進行，只要滿足其中任意一個動作的全部條件，該動作即啟動。因此，為了保證兩個動作的相互配合，我們在定值上作了調(diào)整，如圖6所示。令2個備投在合備用開關(guān)的時間上有一個級差，10 kVⅠ，Ⅱ分段備投（7.6 s主供開關(guān)，1.0 s合備用開關(guān)），10 kVⅡ，Ⅲ分段備投（6.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)），這樣就解決了上述問題。

3.3.2 對運行方式的限制

運行方式：供#1、#3主變，#2主變停電；#1主變帶10 kVⅠ母線，#3主變帶10 kVⅡ，Ⅲ母線（DL4分位，DL5合位）或#1主變帶10 kVⅠ，Ⅱ母線，#3主變帶10 kVⅢ母線（DL4合位，BL5分位）運行。

現(xiàn)以第一種情況為例進行分析。當(dāng)一線瞬時故障跳閘時，10 kVⅡ，Ⅲ母線失壓，10 kVⅠ母線有壓DL4分位，此時，10 kVⅠ，Ⅱ分段備投中的動作三滿足條件，1.0 s后合DL4。另外，線跳閘2.0 s后重合成功，形成了110 kV線路經(jīng)10 kV環(huán)網(wǎng)的方式（1712，1711，019，020，039，041，1717，1716全部合位），但這種方式是不允許的。

解決方法：由于變電站110 kV三段母線之間沒有開關(guān)，只有刀閘，為了避免出現(xiàn)上述情況，我們對變電站進行了限制，不允許出現(xiàn)變電站負荷的運行方式。

4 結(jié)束語

綜上所述，備用電源自動投入裝置運行的質(zhì)量決定了變電站的供電安全。因此，技術(shù)人員需要加強對備自投裝置的認識，提高備自投裝置在設(shè)計、施工、驗收和使用等環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，特別是設(shè)計和調(diào)試階段，要滿足變電站的供電要求。同時，電站管理人員還應(yīng)定期對備自投裝置進行維修和養(yǎng)護，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患及時解決，從而確保電力系統(tǒng)的質(zhì)量安全。

參考文獻

[1]陳秀娟.220 kV變電站備用電源自動投入裝置的功能及工作原理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（26）.

[2]江霞，錢穎.備用電源自動投入裝置誤動情況分析[J].科技致富向?qū)В?012（02）.

〔編輯：白潔〕

Substation BZT Device Application

Guo Qingshan

Abstract： BZT device as an important part of the substation， power system security， stability and normal functioning of the important guarantee. By introducing BZT basic working principle of the device， combined with engineering examples， discusses the BZT vote means the application of the substation and make some practical and effective measures for improvement for learning and reference.

Key words： substation； BZT device； works； improvements

3.3.1 定值整定中遇到的問題

當(dāng)變電站10 kVⅡ母線失壓且符合10 kVⅠ，Ⅱ分段備投與10 kVⅡ，Ⅲ分段備投條件時，綜合考慮負荷情況，擬使10 kVⅡ母線先投到負荷較輕的#3主變，即2個備投同時啟動，10 kVⅡ，Ⅲ分段備投動作成功，然后10 kVⅠ，Ⅱ分段備投因為動作條件不滿足而返回。所以，將備投動作時間整定為：10 kVⅠ，Ⅱ分段備投，7.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)；10 kVⅡ，Ⅲ分段備投，6.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)，其中7.6 s與6.6 s兩方式配合使用，以滿足上述要求。

經(jīng)現(xiàn)場備投試驗發(fā)現(xiàn)，在10 kVⅡ母線失壓的情況下，2個備投同時啟動并都動作成功，就會造成10 kV三段母線并列運行。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，在圖3所示的邏輯中，并不是嚴(yán)格按照先動作一（或動作二）再動作三（或動作四）的順序進行，只要滿足其中任意一個動作的全部條件，該動作即啟動。因此，為了保證兩個動作的相互配合，我們在定值上作了調(diào)整，如圖6所示。令2個備投在合備用開關(guān)的時間上有一個級差，10 kVⅠ，Ⅱ分段備投（7.6 s主供開關(guān)，1.0 s合備用開關(guān)），10 kVⅡ，Ⅲ分段備投（6.6 s掉主供開關(guān)，0.5 s合備用開關(guān)），這樣就解決了上述問題。

3.3.2 對運行方式的限制

運行方式：供#1、#3主變，#2主變停電；#1主變帶10 kVⅠ母線，#3主變帶10 kVⅡ，Ⅲ母線（DL4分位，DL5合位）或#1主變帶10 kVⅠ，Ⅱ母線，#3主變帶10 kVⅢ母線（DL4合位，BL5分位）運行。

現(xiàn)以第一種情況為例進行分析。當(dāng)一線瞬時故障跳閘時，10 kVⅡ，Ⅲ母線失壓，10 kVⅠ母線有壓DL4分位，此時，10 kVⅠ，Ⅱ分段備投中的動作三滿足條件，1.0 s后合DL4。另外，線跳閘2.0 s后重合成功，形成了110 kV線路經(jīng)10 kV環(huán)網(wǎng)的方式（1712，1711，019，020，039，041，1717，1716全部合位），但這種方式是不允許的。

解決方法：由于變電站110 kV三段母線之間沒有開關(guān)，只有刀閘，為了避免出現(xiàn)上述情況，我們對變電站進行了限制，不允許出現(xiàn)變電站負荷的運行方式。

4 結(jié)束語

綜上所述，備用電源自動投入裝置運行的質(zhì)量決定了變電站的供電安全。因此，技術(shù)人員需要加強對備自投裝置的認識，提高備自投裝置在設(shè)計、施工、驗收和使用等環(huán)節(jié)的工作質(zhì)量，特別是設(shè)計和調(diào)試階段，要滿足變電站的供電要求。同時，電站管理人員還應(yīng)定期對備自投裝置進行維修和養(yǎng)護，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患及時解決，從而確保電力系統(tǒng)的質(zhì)量安全。

參考文獻

[1]陳秀娟.220 kV變電站備用電源自動投入裝置的功能及工作原理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（26）.

[2]江霞，錢穎.備用電源自動投入裝置誤動情況分析[J].科技致富向?qū)В?012（02）.

〔編輯：白潔〕

Substation BZT Device Application

Guo Qingshan

Abstract： BZT device as an important part of the substation， power system security， stability and normal functioning of the important guarantee. By introducing BZT basic working principle of the device， combined with engineering examples， discusses the BZT vote means the application of the substation and make some practical and effective measures for improvement for learning and reference.

Key words： substation； BZT device； works； improvements