對(duì)RCS9651備自投裝置一次不正常動(dòng)作方式的研究

王巍 魏國華 范相濤 焦洋 李延龍 王月

【摘要】供電網(wǎng)絡(luò)為了保證供電可靠性，在變電站內(nèi)通常會(huì)配置備用電源自動(dòng)投入裝置，簡稱備自投裝置。當(dāng)系統(tǒng)電源因?yàn)楣收鲜щ姾螅芸焖僮詣?dòng)將備用電源投入使用，保證供電的連續(xù)可靠性。備自投裝置主要用于110kV及以下的中、低壓配電系統(tǒng)中，在純負(fù)荷變電站的220kV供電網(wǎng)絡(luò)中也有配置。當(dāng)變電站低壓側(cè)帶有電源時(shí)，備自投的邏輯將受到影響，無法按照定值設(shè)定的時(shí)間動(dòng)作，對(duì)供電穩(wěn)定性和可靠性帶來了一定的影響。本文結(jié)合某220kV負(fù)荷變電站備自投的實(shí)際動(dòng)作情況，對(duì)這一問題進(jìn)行了分析，并嘗試提出一些解決方案。

【關(guān)鍵詞】備自投；小電廠；聯(lián)切

1.引言

某220kV負(fù)荷變電站一次方式為兩個(gè)進(jìn)線電源各帶一部分負(fù)荷，通過母聯(lián)斷路器互為備用，如圖一所示：高壓側(cè)兩個(gè)進(jìn)線電源各接一段母線，通過高壓側(cè)母聯(lián)互為備用，每段220kV母線帶一個(gè)三卷主變，主變中低壓側(cè)各接到一段母線，中、低壓側(cè)母線直接帶負(fù)荷，同樣通過中低壓側(cè)母聯(lián)斷路器互為備用。

本站特殊性在于#1變中壓側(cè)母線連接了一個(gè)地方小電廠，同時(shí)給系統(tǒng)供電。當(dāng)電源2212因故障失電后，備自投需按設(shè)定時(shí)限及時(shí)動(dòng)作，將2213電源投入使用，縮短#1變壓器所帶負(fù)荷停電時(shí)間，但本變電站因?yàn)橹袎簜?cè)電廠的原因，備自投裝置無法按要求時(shí)間動(dòng)作，而且故障期間供電質(zhì)量不滿足要求，對(duì)供電的安全可靠性造成一定影響。

圖一 某220kV變電站主接線形式

2.自投動(dòng)作實(shí)例分析

2.1 備自投動(dòng)作邏輯

以某變電站220kV側(cè)為例，備自投保護(hù)裝置為RCS9651，自投方式為分段（橋）開關(guān)自投，一次接線如圖二所示。正常運(yùn)行方式下母聯(lián)2245開關(guān)分位，進(jìn)線電源2212、2213開關(guān)均合位運(yùn)行。

圖二 自投邏輯分析圖

2.1.1 備自投充電條件

（1）2212、2213開關(guān)合位，2245開關(guān)分位；

（2）#4母線、#5母線三個(gè)線電壓均大于有壓定值；

（3）保護(hù)無閉鎖開入；

經(jīng)一定延時(shí)充電完成。

2.1.2 備自投放電條件

（1）2245開關(guān)在合位經(jīng)短延時(shí)；

（2）各種閉鎖備自投開入瞬時(shí)；

（3）#4、#5母線的三個(gè)線電壓均小于有壓定值，經(jīng)延時(shí)；

（4）2212、2213、2245開關(guān)任何一個(gè)TWJ異常、使用本裝置操作回路時(shí)控制回路斷線、彈簧未儲(chǔ)能（合閘壓力異常）瞬時(shí)；

（5）2212、2213開關(guān)拒跳瞬時(shí)；

（6）整定控制字或軟壓板不允許#4、#5母線失壓分段自投。

2.1.3 備自投動(dòng)作過程（以#4母線失壓為例）

當(dāng)充電完成后，#4母線三線電壓均小于無壓啟動(dòng)定值、2212開關(guān)電流小于有流閉鎖定值、#5母線三線電壓大于有壓定值則自投邏輯啟動(dòng)，經(jīng)自投方式延時(shí)定值跳開2212開關(guān)，確認(rèn)2212開關(guān)處于分位后且#4母線無壓，經(jīng)固定延時(shí)合2245開關(guān)。若“加速備自投”控制字投入，當(dāng)備自投啟動(dòng)后，若2212已經(jīng)處于分位，則不經(jīng)跳2212的延時(shí)直接合2245。

備自投裝置的應(yīng)用范圍是上級(jí)電源失電，包括2212線路永久故障、2212線路上級(jí)電源故障失電，2212開關(guān)因機(jī)構(gòu)等原因跳閘無法重合等。當(dāng)#4、#5母線以下設(shè)備故障時(shí)，備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作，以防止把故障設(shè)備投入到正常運(yùn)行的系統(tǒng)里，擴(kuò)大故障范圍。

2.2 RCS9651動(dòng)作實(shí)例

2014年3月該站2212線路發(fā)生永久故障三相跳閘，開關(guān)分開10秒后2245備自投裝置才動(dòng)作，此時(shí)低壓側(cè)10kV部分出線已經(jīng)跳閘。經(jīng)檢查錄波報(bào)告發(fā)現(xiàn)，2212開關(guān)分開后220kV#4母線電壓并沒有直接消失，而是由正常電壓慢慢下降，8秒時(shí)下降至備自投定值啟動(dòng)電壓，自投邏輯才啟動(dòng)，延時(shí)2秒后出口。

2.3 不正常動(dòng)作的危害

10kV電容器51低壓保護(hù)定值為35V，高于備自投動(dòng)作電壓30V，所以在10kV#4母線二次電壓降至35V時(shí)，備自投邏輯還未啟動(dòng)，電容器51開關(guān)首先跳開，備自投動(dòng)作后51開關(guān)不能自動(dòng)合閘，需要手動(dòng)操作，影響了供電的連續(xù)性。在2212斷開至2245合上這10秒內(nèi)，#1主變?nèi)齻?cè)所有負(fù)荷由電廠116供電，因出力不足頻率和電壓產(chǎn)生崩潰，供電質(zhì)量嚴(yán)重下降，對(duì)一些用戶的用電設(shè)備以及發(fā)電廠的發(fā)電設(shè)備可能造成損害，影響了供電的可靠性和安全性。

3.解決方案

由以上分析我們知道，備自投不能按定值時(shí)間動(dòng)作，原因主要在于它的啟動(dòng)邏輯只判別母線電壓及進(jìn)線電流，當(dāng)進(jìn)線電源失電但主變中、低壓側(cè)有電源的時(shí)候，這個(gè)電源會(huì)對(duì)主變反充電，主變此時(shí)做升壓變壓器使用，導(dǎo)致自投的電壓判據(jù)無法滿足。通常地方小電廠并網(wǎng)處均設(shè)有低頻解列裝置，以便在大系統(tǒng)產(chǎn)生小擾動(dòng)時(shí)盡快切除小電廠以免故障擴(kuò)大，但當(dāng)大系統(tǒng)中負(fù)載過重，導(dǎo)致失電時(shí)小電廠頻率崩潰時(shí)，有可能因頻率下降過快閉鎖解列裝置，導(dǎo)致本文中討論的備自投不正常動(dòng)作情況出現(xiàn)。針對(duì)這種情況，我們提出了三種解決方案。

3.1 進(jìn)線永跳聯(lián)切

將2212線路保護(hù)操作箱的三相跳閘常開觸點(diǎn)串聯(lián)，通過2212控制屏上的聯(lián)切壓板并聯(lián)接入116電廠開關(guān)的永跳回路，如圖三所示。當(dāng)2212開關(guān)因故障永跳時(shí)，將電廠開關(guān)116同時(shí)切斷，此時(shí)#1主變?nèi)齻?cè)沒有任何電源，220kV#4母線無電壓，2245備自投邏輯可以正常啟動(dòng)，將2213進(jìn)線電源投入，最短時(shí)間內(nèi)對(duì)用戶恢復(fù)供電，避免了發(fā)電機(jī)和用電設(shè)備因電壓和頻率崩潰帶來的損害，三相跳閘觸點(diǎn)串聯(lián)避免了當(dāng)單相故障時(shí)誤切116。考慮到2212開關(guān)停電檢修，其余設(shè)備不停電的情況，此時(shí)的運(yùn)行方式為2245合位運(yùn)行，2213進(jìn)線電源帶全站負(fù)荷，備自投功能自動(dòng)退出，不需要聯(lián)切回路，調(diào)試2212線路保護(hù)時(shí)要避免誤分116開關(guān)，所以在2212屏上設(shè)聯(lián)切壓板，通過此壓板投入或取消這個(gè)回路。

圖三 聯(lián)切回路圖

3.2 升級(jí)保護(hù)版本

以上兩種方法在保證自投正常動(dòng)作的同時(shí)，不可避免的造成了將電廠從系統(tǒng)中切除的情況，如果需要將電廠重新接入系統(tǒng)，則需手動(dòng)操作。因此我們提出了第二種解決方案：升級(jí)保護(hù)版本。升級(jí)后增加的備自投啟動(dòng)邏輯如圖四所示。圖中的短延時(shí)T1是為了防止聯(lián)切開入觸點(diǎn)抖動(dòng)備自投誤動(dòng)作。讓廠家對(duì)裝置邏輯進(jìn)行升級(jí)，增加備自投啟動(dòng)開入觸點(diǎn)，在滿足進(jìn)線開關(guān)無流的情況下，只要觸點(diǎn)開入即可強(qiáng)行啟動(dòng)備自投邏輯，此時(shí)將聯(lián)切回路接到備自投啟動(dòng)開入內(nèi)，即用聯(lián)切回路啟動(dòng)備自投邏輯，備自投啟動(dòng)后的動(dòng)作行為和常規(guī)一致，但是不需要延時(shí)2秒動(dòng)作。若2212保護(hù)永跳但開關(guān)拒跳，因?yàn)楣收蠜]有切除，進(jìn)線開關(guān)有電流，備自投不會(huì)動(dòng)作，不會(huì)將故障元件投入到運(yùn)行系統(tǒng)中。用這種方法強(qiáng)行啟動(dòng)備自投，可以避免切除電廠開關(guān)，最快速無損失的恢復(fù)供電，但保護(hù)邏輯的更改需要反復(fù)的論證和實(shí)際檢驗(yàn)，并不是立即可行的解決方案。

圖四 備自投啟動(dòng)邏輯升級(jí)補(bǔ)丁

3.3 尚待解決的問題

以上三種解決方案都是以2212線路故障永跳或開關(guān)偷跳為前提，無法解決當(dāng)2212線路上級(jí)電源失電、2212開關(guān)本身并未跳閘的情況。當(dāng)上級(jí)系統(tǒng)故障失電時(shí)，本側(cè)變電站暫時(shí)也沒有好的辦法來判別，還需要繼續(xù)研究探索。

4.總結(jié)

在變電站低壓側(cè)帶有電源的特殊方式下，高壓側(cè)備自投保護(hù)無法按照定值設(shè)定時(shí)間正確動(dòng)作，帶來損失負(fù)荷和損害用電、發(fā)電設(shè)備的危險(xiǎn)。本文提出了增設(shè)聯(lián)切回路及升級(jí)保護(hù)邏輯的解決方案，通過切除電廠開關(guān)或備自投強(qiáng)行啟動(dòng)的方式使備自投正確動(dòng)作，避免了電廠過載產(chǎn)生的頻率和電壓崩潰，和因此導(dǎo)致的損失負(fù)荷的問題。解決方案并不完善，但提出了一個(gè)可行的思路，需要實(shí)際應(yīng)用來檢驗(yàn)效果。

參考文獻(xiàn)

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