10kv備自投過負(fù)荷閉鎖功能應(yīng)用及整定分析

王建華 王東明

摘 要：10kv備自投裝置是提高電網(wǎng)供電可靠性的重要措施之一。但當(dāng)110千伏及220千伏變電站負(fù)荷較重，其中一臺(tái)主變失壓時(shí)，10千伏分段備自投動(dòng)作將失壓主變負(fù)荷備投至運(yùn)行主變，將會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行主變嚴(yán)重過負(fù)荷。文章分析了10kv備自投裝置過負(fù)荷閉鎖功能的原理及整定過程中應(yīng)注意的問題，并提出了改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：10kv備自投；整定計(jì)算；過負(fù)荷閉鎖

備用電源自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱“備自投”），是電力系統(tǒng)故障或其他原因?qū)е鹿ぷ麟娫磾嚅_后，能迅速將備用電源或備用設(shè)備或其他正常工作的電源自動(dòng)投入工作，使原工作電源所帶用戶能迅速恢復(fù)供電的一種自動(dòng)控制裝置，對(duì)提高多電源供電負(fù)荷的供電可靠性，保證連續(xù)供電有重要作用[1]，隨著電力系統(tǒng)的負(fù)荷日益增長(zhǎng)，110千伏及220千伏變電站負(fù)荷較重，當(dāng)其中一臺(tái)主變失壓時(shí)，10千伏分段備自投動(dòng)作將失壓主變負(fù)荷備投至運(yùn)行主變，導(dǎo)致運(yùn)行主變嚴(yán)重過負(fù)荷，甚至導(dǎo)致運(yùn)行主變過流保護(hù)動(dòng)作，從而擴(kuò)大停電范圍。因此對(duì)于一般低壓側(cè)備自投，由于變壓器的容量限制，就需要考慮備自投動(dòng)作后變壓器的過負(fù)荷問題。近期逐漸普及應(yīng)用的一種10kv備自投過負(fù)荷閉鎖功能，能有效解決以上因備自投動(dòng)作后造成主變過負(fù)荷運(yùn)行的問題。

1 備自投過負(fù)荷閉鎖基本原理及邏輯要求

要有效防止備自投動(dòng)作后造成主變過負(fù)荷，需要備自投裝置本身自動(dòng)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行判斷，根據(jù)負(fù)荷情況對(duì)備自投閉鎖或開放[2，3]。主要思路是：裝置取兩臺(tái)主變的負(fù)荷電流之和，分別同主變?cè)试S的最大負(fù)荷電流進(jìn)行比較，如果負(fù)荷電流之和大于允許的最大負(fù)荷電流，則經(jīng)延時(shí)閉鎖備自投，即在裝置中增設(shè)“檢合流閉鎖”功能。防止在負(fù)荷高峰情況下，發(fā)生備自投動(dòng)作后造成變壓器的過載運(yùn)行，避免進(jìn)一步引發(fā)系統(tǒng)事故。

以兩臺(tái)兩卷變的110kv變電站典型接線為例，如圖1。具體邏輯[4]可表示為：IL1+IL2>Izdjx。IL1、IL2為備自投裝置主變電流判別的電流采集值，Izdjx是主變過負(fù)荷電流定值（由保護(hù)整定人員整定）。

1.1 備自投方式定義

（1）方式一：II母失壓無流，I母有壓，備自投動(dòng)作合分段開關(guān)；（2）方式二：I母失壓無流，II母有壓，備自投動(dòng)作合分段開關(guān)。

1.2 定值項(xiàng)設(shè)置要求

（1）過負(fù)荷閉鎖投退控制字：KGgf；（2）進(jìn)線1過負(fù)荷定值：Izdjx1；（3）進(jìn)線2過負(fù)荷定值：Izdjx2；（4）進(jìn)線1CT變比： Nct1（考慮到裝置整定精度，一二次取kA單位）；（5）進(jìn)線2CT變比： Nct2（考慮到裝置整定精度，一二次取kA單位）；（6）閉鎖延時(shí)定值：Tzd

1.3 過負(fù)荷閉鎖備自投方式的基本原理

1.3.1 閉鎖方式一：

2 10kv備自投整定原則

2.1 電壓判據(jù)

2.2 電流判據(jù)

無流檢測(cè)

（1）I段母線失壓，則跳II乙段變低開關(guān)；（2）III段母線失壓，則跳II甲段變低開關(guān)。

2.4 過負(fù)荷閉鎖電流值

1.2Ile、主變變低進(jìn)線柜額定電流、總刀閘額定電流三者取最小值（Ile為主變變低額定電流一次值），時(shí)間取5S閉鎖備自投。

3 10kv備自投實(shí)際整定中的特殊處理

目前大部分110kv變電站的接線方式都如圖2所示，3臺(tái)主變，4段10kv母線，其中#1變低帶10kv I段母線，#2變低帶10kv II甲段和II乙段母線，#3變低帶10kv III段母線，以此結(jié)線方式為例，介紹備自投過負(fù)荷閉鎖功能的整定注意事項(xiàng)。

3.1 避免10kv備自投動(dòng)作，造成10kv母線全部失壓時(shí)的處理原則

3.1.1 問題的提出

A站一次接線見圖3，因110kv KA線和KC線掛同一段母線，故如果母線故障會(huì)造成110kv A站1M、3M同時(shí)失壓。500備自投動(dòng)作跳開501開關(guān)后，合上500開關(guān)，再有均分負(fù)荷功能將502乙開關(guān)跳開。在500備自投動(dòng)作的同時(shí)，550開關(guān)也執(zhí)行著同樣的相同邏輯，即跳開503開關(guān)后，合上550開關(guān)，均分負(fù)荷功能將502甲開關(guān)跳開。由此造成了A站全站的10kv母線失壓。

3.1.2 解決的辦法

（1）兩套備自投裝置設(shè)置動(dòng)作時(shí)間差

為避免全站的10kv母線失壓，可采取將兩套備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間設(shè)置時(shí)間差的辦法來避免。一般情況下500備自投跳失壓母線主變變低開關(guān)時(shí)間為3S，550備自投跳失壓母線主變變低開關(guān)時(shí)間為3.5S。如果方式部門有要求，可以設(shè)置為重要用戶所在的10kv母線段對(duì)應(yīng)的備自投跳失壓母線主變變低開關(guān)時(shí)間為3S，這樣可以保證重要用戶先恢復(fù)供電。

（2）引入第三母電壓

增加均分負(fù)荷啟動(dòng)條件（或閉鎖條件），引入第三母母線電壓。即對(duì)500備自投引入3M電壓，550備自投引入1M電壓。以A站為例，當(dāng)500備自投執(zhí)行均分負(fù)荷功能跳502乙開關(guān)時(shí)，3M已經(jīng)失壓，如在500備自投中引入3M電壓，則裝置將判不滿足均分負(fù)荷的啟動(dòng)條件（或閉鎖條件滿足），裝置放電。

3.2 備自投過負(fù)荷閉鎖過流值的整定

如圖4所示，假設(shè)#1主變?nèi)萘縎n1為50MVA，#2主變?nèi)萘縎n2為63MVA，#3主變?nèi)萘縎n3為40MVA，501變低開關(guān)額定電流Ie1為3150A，502甲、502乙變低開關(guān)的額定電流Ie2為3150A，總刀閘5020的額定電流Ie0為4000A，503變低開關(guān)的額定電流Ie3為4000A。

對(duì)于500備自投的整定：

但是，在實(shí)際整定過程中要考慮501變低開關(guān)的額定電流Ie1。故要取1.2*IL1和Ie1兩者中的最小值，因Ie1為3150A，則實(shí)際整定結(jié)果Izdjx1=3150A。

進(jìn)線2過負(fù)荷定值：

但是，在實(shí)際整定過程中要考慮502甲變低開關(guān)的額定電流Ie2和5020總刀閘的額定電流Ie0。故要取1.2*IL21、Ie2和Ie0三者中的最小值，因Ie2為3150A、Ie0為4000A，則實(shí)際整定結(jié)果。

同理可得550備自投的整定：

進(jìn)線1過負(fù)荷定值：

但是，在實(shí)際整定過程中要考慮503變低開關(guān)的額定電流Ie3。故要取1.2*IL3和Ie3兩者中的最小值，因Ie3為4000A，則實(shí)際整定結(jié)果Izdjx1=2634A。

進(jìn)線2過負(fù)荷定值：

但是，在實(shí)際整定過程中要考慮502乙變低開關(guān)的額定電流Ie2和5020總刀閘的額定電流Ie0。故要取1.2*IL22、Ie2和Ie0三者中的最小值，因Ie2為3150A、Ie0為4000A，則實(shí)際整定結(jié)果Izdjx1=3150A。

4 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的安全可靠供電尤為重要。10kv備自投裝置增加過負(fù)荷閉鎖功能，優(yōu)化了備自投邏輯功能，能夠在主變不過載的情況下盡可能多地恢復(fù)失電負(fù)荷，提高了地區(qū)電網(wǎng)的供電可靠性。

參考文獻(xiàn)

[1]余濤，胡細(xì)兵，黃煒，等.地區(qū)電網(wǎng)廣域備自投控制系統(tǒng)研制[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2011，31（3）：121-125.

[2]許正亞電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置[M].北京：水利水電出版社，2006.

[3]卞超，李軍.大型電力變壓器過負(fù)荷能力計(jì)算[J].江蘇電機(jī)工程，2005，24（2）：12-14

[4]ISA-358G備用電源自動(dòng)投入裝置技術(shù)說明書[R].長(zhǎng)園深瑞繼保自動(dòng)化有限公司.

作者簡(jiǎn)介：王建華（1978-），女，遼寧朝陽人，工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)。