110 kV進(jìn)線備用電源自動(dòng)投入裝置應(yīng)用問題及改進(jìn)措施

馬玉玲，廖洪濤

（寧東供電局，銀川 750411）

110 kV進(jìn)線備用電源自動(dòng)投入裝置應(yīng)用問題及改進(jìn)措施

馬玉玲，廖洪濤

（寧東供電局，銀川 750411）

110 kV進(jìn)線備用電源自動(dòng)投入裝置多用在終端負(fù)荷變電站，由于站內(nèi)母線不配置母線差動(dòng)保護(hù)，當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，一般為永久性故障，無法閉鎖備自投裝置，導(dǎo)致備用電源自動(dòng)投入裝置動(dòng)作，使備用電源合閘故障母線，對(duì)變電設(shè)備造成多次沖擊。以單母分段進(jìn)線備用電源自動(dòng)投入裝置為例，提出根據(jù)進(jìn)線側(cè)線路電流的變化判斷母線是否故障的方法，以此作為是否閉鎖備自投工作的條件。

進(jìn)線；備用電源自動(dòng)投入裝置；母線故障；進(jìn)線電流；閉鎖備用電源自動(dòng)投入

0 引言

在110 kV供電系統(tǒng)中，備用電源自動(dòng)投入裝置（以下簡稱備自投裝置）以其動(dòng)作邏輯簡單、實(shí)現(xiàn)方便等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。110 kV終端站多采用2條電源線路1用1備的供電方式，110 kV母線不配置母線差動(dòng)保護(hù)。進(jìn)線備自投裝置作為其中的一種備用電源投入方式，多在采用單母線分段接線方式時(shí)使用，在運(yùn)行線路發(fā)生永久性故障時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)跳閘運(yùn)行開關(guān)、合閘備用開關(guān)的邏輯。但當(dāng)運(yùn)行母線發(fā)生永久性故障時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)備自投裝置閉鎖功能，使備用電源線路合閘故障母線。本文通過分析備自投裝置動(dòng)作邏輯、系統(tǒng)運(yùn)行方式、保護(hù)裝置配合，提出了進(jìn)線備自投裝置在應(yīng)用中的改進(jìn)措施。

1 備自投裝置動(dòng)作邏輯

110 kV某變電站接線如圖1所示。變電站進(jìn)線1運(yùn)行，進(jìn)線2備用，即開關(guān)1DL，3DL在合位，2DL在分位，2臺(tái)主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)采用間隙接地方式。站內(nèi)無110 kV母線差動(dòng)保護(hù)，配置進(jìn)線備自投裝置。

1.1 運(yùn)行進(jìn)線故障時(shí)備自投裝置動(dòng)作邏輯

當(dāng)進(jìn)線1電源因故障或其他原因被斷開時(shí)，進(jìn)線2備用電源自動(dòng)投入。具體判據(jù)為：當(dāng)充電完成后，Ⅰ段母線、Ⅱ段母線均無壓，Ux2有壓（檢線路電壓控制字投入），進(jìn)線1無電流，經(jīng)延時(shí)t1跳閘開關(guān)1DL，確認(rèn)開關(guān)1DL跳閘后，經(jīng)延時(shí)t2合閘2DL。

圖1 110 kV某變電站系統(tǒng)接線

1.2 母線故障時(shí)備自投裝置動(dòng)作邏輯

當(dāng)故障發(fā)生在該變電站I段母線上時(shí)，進(jìn)線備自投裝置動(dòng)作邏輯同1.1章節(jié)，當(dāng)備自投裝置動(dòng)作合閘開關(guān)2DL后，故障仍然存在，系統(tǒng)再次受到故障電流的沖擊，只能依靠進(jìn)線2電源側(cè)延時(shí)保護(hù)動(dòng)作切除故障。

2 進(jìn)線備自投裝置邏輯改進(jìn)措施

2.1 不同故障點(diǎn)故障電流特點(diǎn)

以進(jìn)線1運(yùn)行、進(jìn)線2備用為例，系統(tǒng)如圖2所示，分別分析進(jìn)線1在不同點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)的故障電流特點(diǎn)。

圖2 進(jìn)線1運(yùn)行、進(jìn)線2備用時(shí)系統(tǒng)接線

2.1.1 d1點(diǎn)故障

（1）故障時(shí)變壓器中性點(diǎn)間隙未擊穿。CT1處于故障點(diǎn)背側(cè)，由于變電站為終端負(fù)荷站，發(fā)生故障時(shí)故障點(diǎn)到變電站無正序、負(fù)序及零序通路，故不能向d1點(diǎn)提供故障電流，因此在發(fā)生各種故障時(shí)，流過CT1處的故障電流為0（忽略負(fù)荷電流的影響）。

（2）故障時(shí)變壓器中性點(diǎn)間隙發(fā)生擊穿。變壓器中性點(diǎn)間隙擊穿后，變壓器中性點(diǎn)接地，變電站由不接地系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成接地系統(tǒng)，改變了系統(tǒng)的零序序網(wǎng)圖。在相間短路故障時(shí)，系統(tǒng)正、負(fù)序網(wǎng)圖均未變化，因此CT1處的故障電流仍為0。而當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，以單相接地為例，復(fù)合序網(wǎng)如圖3所示。

圖3 復(fù)合序網(wǎng)

利用復(fù)合序網(wǎng)圖計(jì)算故障短路電流，計(jì)算步驟如下。

綜合正序阻抗

綜合負(fù)序阻抗

綜合零序阻抗

短路點(diǎn)的各序分量電流為

CT1處流過的只有零序電流，故各相故障電流大小及相位均相等。發(fā)生兩相短路接地故障時(shí)，可得到同樣的結(jié)論。

2.1.2 d2點(diǎn)故障

d2點(diǎn)故障，CT1處于故障點(diǎn)正側(cè)，故障電流由大電源系統(tǒng)提供，故障電流具有以下特點(diǎn)。

（1）若變電站高壓側(cè)中性點(diǎn)未擊穿，CT1處故障相電流較大，非故障相電流為0。

（2）若變電站高壓側(cè)中性點(diǎn)擊穿，發(fā)生相間短路故障時(shí)，故障電流與中性點(diǎn)未擊穿時(shí)故障電流相同；

CT1處流過的故障電流為而發(fā)生接地短路故障時(shí)，非故障相電流不再為0。

2.2 備自投邏輯改進(jìn)措施

在動(dòng)作邏輯判據(jù)中，進(jìn)線備自投裝置可利用進(jìn)線和母線故障時(shí)，CT1處故障電流所呈現(xiàn)出的不同特點(diǎn)來區(qū)分故障發(fā)生位置。當(dāng)判斷為母線（或引流線）故障時(shí)，備自投裝置放電，從而避免備自投裝置動(dòng)作將備用電源合閘故障母線。

備自投裝置需采集2條進(jìn)線開關(guān)CT的三相電流，且設(shè)置Id1，Id2，t3個(gè)整定項(xiàng)目：Id1用來判別變電站是否發(fā)生了母線故障，取值應(yīng)保證對(duì)變電站母線發(fā)生各種故障有足夠的靈敏度且大于正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流值；Id2用來判別運(yùn)行線路是否發(fā)生了接地故障，取值應(yīng)保證對(duì)運(yùn)行進(jìn)線發(fā)生故障且變電站變壓器間隙擊穿時(shí)有足夠的靈敏度；t為母線從發(fā)生故障到切除故障的時(shí)間，取值應(yīng)不大于運(yùn)行線路電源側(cè)能夠保護(hù)本線路全長的Ⅱ段時(shí)間定值。

仍然以進(jìn)線1運(yùn)行、進(jìn)線2備用為例，正常運(yùn)行時(shí)，CT1處電流為正常負(fù)荷電流，發(fā)生故障時(shí)，CT1處電流發(fā)生突變，若電流突變后大于整定值Id1，并且持續(xù)時(shí)間達(dá)到t，備自投裝置進(jìn)入放電邏輯判斷程序。而在進(jìn)線發(fā)生故障時(shí)，若變電站變壓器因中性點(diǎn)過電壓而發(fā)生間隙擊穿，CT1處的接地故障電流可能會(huì)大于整定值Id1，為了避免備自投裝置在這種情況下誤放電，在邏輯判據(jù)中加入以下判據(jù)：若Ia＝Ib＝Ic＝I0＞Id2，則終止備自投裝置放電邏輯判據(jù)。改進(jìn)后的邏輯判據(jù)如圖4。

圖4 改進(jìn)后的邏輯判據(jù)

滿足以上邏輯判據(jù)后，當(dāng)備自投裝置判斷故障發(fā)生在運(yùn)行線路以外時(shí)，閉鎖備自投裝置動(dòng)作，備自投裝置放電。

3 結(jié)論

通過對(duì)比不同故障點(diǎn)的故障電流特點(diǎn)，在備自投裝置中加入簡單的電流邏輯判據(jù)，區(qū)分線路故障和母線故障，從而使備自投裝置能夠在母線故障時(shí)自動(dòng)放電，避免一次設(shè)備多次受到故障電流的沖擊，提高備自投裝置動(dòng)作的正確率。

［1］DL／T 584—2007 3 kV～110 kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程［S］.

［2］國家電力調(diào)度通信中心.國家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)培訓(xùn)教材［M］.北京：中國電力出版社，2009.

［3］張豐，郭碧媛.備自投裝置在單母分段接線中應(yīng)用存在的問題及解決措施［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2011，4（7）：133-135.

［4］王寧.基于PLC備用電源自動(dòng)投入裝置的實(shí)現(xiàn)［J］.華電技術(shù)，2008，30（3）：33-36.

［5］高文.備用電源自動(dòng)投入裝置異常情況分析及處理［J］.華電技術(shù)，2009，31（6）：65-66.

［6］梁國柱.備用電源自動(dòng)投入裝置的應(yīng)用及改進(jìn)［J］.華電技術(shù)，2012，34（2）：53-54.

（本文責(zé)編：弋洋）

TM 762.1

：B

：1674-1951（2015）02-0050-02

馬玉玲（1983—），女，寧夏固原人，助理工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的工作（E-mail：mayuling2000＠163. com）。

2014-06-17；

2014-10-12

廖洪濤（1979—），男，寧夏銀川人，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)方面的工作（E-mail：nxlht_79＠163.com）。