220 k V母聯(lián)分段備自投的原理及運維注意事項探討

劉漢國

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

220 k V母聯(lián)分段備自投的原理及運維注意事項探討

劉漢國

(廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

結(jié)合變電站現(xiàn)場實際運行方式，探討了500 k V變電站220 k V母聯(lián)分段備自投裝置的設(shè)計需求、邏輯原理、邏輯功能測試及運維注意事項。

母聯(lián)分段備自投；設(shè)計需求；邏輯動作；功能測試

0 引言

在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，電網(wǎng)容量越來越大，造成系統(tǒng)的短路電流不斷增大，500 k V變電站除了主變中性點加裝小電抗接地降低220 k V母線的單相短路電流外，220 kV母線分列運行也能有效降低其短路電流。然而母線分列運行后，電網(wǎng)的運行可靠性降低，因此需要配置相應(yīng)的分布式穩(wěn)定控制裝置——220 k V母聯(lián)分段備自投裝置。本文將介紹220 k V母聯(lián)分段備自投的原理及運維注意事項。

1 設(shè)計需求分析

1.1 變電站的運行方式

該500 k V變電站220 k V母線采用雙母雙分段的接線方式，共有4臺1 000 MVA容量的主變，其中壓側(cè)分別接入4段母線，4段母線通過母聯(lián)分段開關(guān)連接(其中#2、#4主變通過1個變高開關(guān)分別接入500 k V 1M、2M）。

由于需要220 k V母線分列運行，當(dāng)任一臺主變跳閘時，有可能造成某段母線負(fù)荷損失，因此為了提高電網(wǎng)運行的可靠性，需要安裝220 k V母聯(lián)分段備自投裝置，備自投邏輯滿足后，延時合上變中所掛母線的母聯(lián)或者分段開關(guān)，避免負(fù)荷損失。如圖1所示。

經(jīng)過對短路電流的計算并結(jié)合運行方式可靠性，該站采取“1+3”的母線分列運行方式，也就是220 k V 1M獨立分列運行，2M、5M及6M并列運行，2012及2015開關(guān)熱備用運行。

圖1 220 kV母線接線方式

1.2 模擬量輸入分析

(2）主變電壓量:#1、#2、#3、#4主變電壓Ua、Ub、Uc，用于判斷主變有無功率。

(3）母線電壓量:220 kV 1M、2M、5M、6M的電壓Ua、Ub、Uc，用于判斷有壓、無壓或者用于2段母線同期。

1.3 開關(guān)量分析

(1）主變開關(guān)量:#1、#2、#3、#4主變變中、變高側(cè)的開關(guān)。因為備自投需要判斷主變變高和變中開關(guān)位置，確定哪個主變出現(xiàn)故障，從而啟動母聯(lián)分段備自投功能，合上可備投的母聯(lián)或者分段開關(guān)。

(2）母聯(lián)分段開關(guān)量:母聯(lián)分段2012、2015、2026、2056開關(guān)。

①開關(guān)檢修壓板未投入；②開關(guān)處于分位；③備投優(yōu)先級非0；④開關(guān)兩側(cè)母線均有壓。

運行狀態(tài):條件①滿足，條件②不滿足，開關(guān)進(jìn)入運行狀態(tài)；可備投狀態(tài):條件①②③④均滿足，開關(guān)進(jìn)入可備投狀態(tài)；不可備投狀態(tài):條件①②滿足，條件③④未均滿足，開關(guān)進(jìn)入不可備投狀態(tài)；檢修狀態(tài):不滿足條件①，開關(guān)進(jìn)入檢修狀態(tài)。

該模塊在設(shè)計和開發(fā)中采用了開放的、可擴(kuò)展的基于服務(wù)的軟件體系結(jié)構(gòu)，使其可以無縫集成到已有的系統(tǒng)以及新開發(fā)的系統(tǒng)當(dāng)中，為其他應(yīng)用系統(tǒng)提供預(yù)警服務(wù)。同時，采用了自適應(yīng)的實時數(shù)據(jù)掃描算法，當(dāng)在需要預(yù)警的時間段內(nèi)未掃描到水雨情數(shù)據(jù)時，引擎會自動縮短數(shù)據(jù)掃描時間，若在一段時間內(nèi)仍未獲取數(shù)據(jù)，才判定數(shù)據(jù)并不存在，恢復(fù)預(yù)設(shè)的掃描時間。此特性可防止因網(wǎng)絡(luò)堵塞或故障帶來的數(shù)據(jù)傳輸延遲而造成數(shù)據(jù)遺漏的情況，同時也保證了預(yù)警數(shù)據(jù)的實時性。

(3）手跳主變開關(guān)及母差，失靈動作將閉鎖備自投裝置。

2 邏輯動作分析

2.1 名詞解釋

(1）有壓:三相電壓均大于定值U1。(2）無壓:三相電壓均小于定值U3。(3）同期:準(zhǔn)備同期的2段母線三相電壓幅值差均小于d Us；A相、B相、C相電壓均大于定值U3；A相電壓相角差和B相電壓相角差均小于d Ts。(4）備投開關(guān):指4個母聯(lián)或分段開關(guān)，分別為2012、2015、2026、2056。

2.2 充電條件

(1）至少有2個備投開關(guān)處于分位或投入檢修壓板。(2）至少有一個備投開關(guān)處于分位且未投入檢修壓板，且此開關(guān)兩側(cè)母線均有壓及此開關(guān)的備投優(yōu)先級不為0。(3）未檢修的所有母線均無電氣量異常。這3個條件全滿足且持續(xù)時間Tc，則判為正常運行方式。

2.3 啟動條件

(1）任一臺主變開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變位(由投運變?yōu)橥＿\）。(2）該主變沒有電氣量異常和HWJ異常。(3）該主變檢修壓板退出。(4）該主變有功功率小于Pty。(5）未檢修的所有母線均無電氣量異常。這5個條件全滿足且持續(xù)時間Tq，則認(rèn)為該主變跳閘，裝置啟動。

2.4 備自投動作過程

(1）跳開跳閘主變的中壓側(cè)開關(guān)。(2）等待Tt延時，在該延時的等待過程中若出現(xiàn)跳開主變中壓側(cè)的HWJ為分位，則判斷進(jìn)入下一步；否則裝置輸出開關(guān)拒跳信號，備自投失敗。(3）檢查當(dāng)前優(yōu)先級n(初始n=1）的備投開關(guān)是否具備備投條件，即開關(guān)在分位且沒有投入檢修壓板。若滿足則進(jìn)入下一步，否則直接進(jìn)入第(6）步。(4）當(dāng)前備投開關(guān)兩側(cè)母線電壓是否滿足兩個備投條件中任一個:1）一段母線有壓，一段母線無壓；2）兩段母線均有壓，且滿足同期條件。(5）若滿足則合該備投開關(guān)，進(jìn)入下一步；若在Ts時間內(nèi)始終未滿足則進(jìn)入第(6）步。(6）若在Th時間內(nèi)檢測到該備投開關(guān)的合位信號且兩側(cè)母線均有壓，則備自投成功；若在Th時間內(nèi)檢測不到備投開關(guān)的合位信號且兩側(cè)母線均有壓，進(jìn)入下一步。(7）令n=n+1，若n≤4，則回到第(4）步迭代過程；若n＞4，則告?zhèn)渥酝妒　?/p>

3 邏輯功能測試

3.1 保護(hù)跳開主變變中開關(guān)，備自投動作合上母聯(lián)(分段）開關(guān)

投入備自投的功能壓板及出口壓板后，分開2015開關(guān)，為了防止測試時失靈保護(hù)動作，退出2201開關(guān)的失靈功能。先手動斷開#1主變變中開關(guān)2201，此時備自投不會動作，再在主變保護(hù)屏用保護(hù)跳開2201開關(guān)，則備自投保護(hù)會先跳開2201，并動作合上2015開關(guān)。

3.2 保護(hù)跳開主變變高開關(guān)，備自投動作跳開主變變中開關(guān)后合上母聯(lián)(分段）開關(guān)

投入備自投的功能壓板及出口壓板后，分開2026開關(guān)，為了防止測試時失靈保護(hù)動作，退出5002及2202開關(guān)的失靈功能。先手動斷開#2主變變中開關(guān)2202，此時備自投不會動作，再用保護(hù)跳開5002開關(guān)，則備自投保護(hù)會先跳開2202，并動作合上2026開關(guān)。該邏輯測試是為了測試主變失壓后，備自投能跳開變中開關(guān)，并合上母聯(lián)(分段）開關(guān)。

4 運維注意事項

4.1 壓板投入注意事項

(1）試驗壓板:投入則裝置可以進(jìn)行開出傳動試驗；退出不可以進(jìn)行開出傳動試驗。(2）備自投功能壓板:投入該壓板，裝置判出邏輯后才可以采取動作措施；退出則閉鎖裝置所有出口邏輯和策略。(3）監(jiān)控信息閉鎖壓板:投入該壓板后不向后臺傳輸監(jiān)控信息；退出則向后臺傳輸監(jiān)控信息。(4）主變檢修壓板:投入則主變檢修；退出則參考主變高壓側(cè)開關(guān)狀態(tài)來確定主變是否檢修。(5）××開關(guān)檢修壓板:投入則認(rèn)為該開關(guān)檢修，裝置根據(jù)其他開關(guān)的跳閘信號進(jìn)行故障判斷；退出則認(rèn)為該開關(guān)運行，裝置根據(jù)該開關(guān)的跳閘信號并結(jié)合其他相關(guān)運行開關(guān)的跳閘信號進(jìn)行故障判斷。(6）××出口壓板:跳閘出口接點。投入則裝置動作后可以通過出口回路跳開該開關(guān)，退出則不能跳開該開關(guān)。

4.2 母線操作注意事項

當(dāng)其中一段母線檢修或試驗時，一定要注意先斷開本屏后上方相應(yīng)的PT空氣開關(guān)，核對裝置顯示的母線電壓確已消失，再進(jìn)行母線的有關(guān)操作。停運的母線恢復(fù)運行后，應(yīng)再合上被斷開的PT空氣開關(guān)。

4.3 邊、中開關(guān)檢修注意事項

對于采用3/2接線方式的線路或主變高壓側(cè)邊開關(guān)或中開關(guān)需要停運檢修時，在一次倒閘操作完成后，需要將相應(yīng)的開關(guān)檢修壓板投入，同時將該開關(guān)的跳閘出口壓板退出；開關(guān)恢復(fù)運行后，須將相應(yīng)的開關(guān)檢修壓板退出，跳閘出口壓板重新投入。

4.4 停用備自投裝置注意事項

先退出出口壓板，然后退功能壓板，再退直流電源，最后斷開電壓空氣開關(guān)。

5 結(jié)語

隨著電網(wǎng)負(fù)荷越來越大，供電可靠性要求越來越高，220 k V母聯(lián)分段備自投將廣泛應(yīng)用于各變電站，其動作邏輯較其他備自投裝置更為復(fù)雜，這就要求我們在投運前充分做好分析及邏輯功能測試，投運后需留意其運維的注意事項，確保備自投裝置能正確動作，保證供電的可靠性。

2014-09-22

劉漢國(1981—），男，廣東茂名人，工程師，從事500 k V變電站運行工作。