站用變低壓配電系統(tǒng)多電源自動(dòng)投切裝置改造存在問題及對(duì)策

杜濤 曹沖 姜豐 葉蒙

湖北孝感供電公司 湖北 孝感 432000

0 引言

站用交流電源系統(tǒng)是由站用變壓器電源、站用變壓器、380V低壓配電屏、保護(hù)測(cè)控、交流供電網(wǎng)絡(luò)組成的系統(tǒng)，目的是為了給變電站提供可靠的交流電源。站用交流電源系統(tǒng)是保證變電站安全可靠輸送電能的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，為主變壓器提供冷卻電源，為斷路器提供操作、儲(chǔ)能、加熱電源，為隔離開關(guān)提供操作、加熱電源，為蓄電池、給排水系統(tǒng)提供電源，為變電站通風(fēng)、空調(diào)、檢修、試驗(yàn)、照明、生活用電等提供電源［1］。

如果站用交流電源系統(tǒng)失效將嚴(yán)重影響變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，甚至引起系統(tǒng)停電和設(shè)備損壞事故。隨著無人值守變電站增多，站用交流電源系統(tǒng)可靠性顯得越來越重要。安裝低壓配電系統(tǒng)多電源自動(dòng)投切裝置（以下簡稱：低壓備自投）作為提高站用電可靠性有效手段逐漸普及。

1 改造前低壓備自投裝置存在的問題

孝感電網(wǎng)220kV變電站2010年開始全面實(shí)行綜合自動(dòng)化改造，低壓備自投裝置也同期進(jìn)行安裝。變電站自動(dòng)化改造之前低壓配電裝置設(shè)備老舊，原先圖紙技術(shù)資料由于設(shè)備交接與存檔過程中問題，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員現(xiàn)勘資料不齊全，結(jié)果造成設(shè)計(jì)圖紙與現(xiàn)場不符［2］。使改造工作難以進(jìn)行。由施工人員對(duì)220kV上廟及姚家沖低壓配電裝置進(jìn)行二次回路摸索工作后，由開關(guān)柜實(shí)際二次回路如圖1、圖2所示：

發(fā)現(xiàn)變電站原始低壓配電系統(tǒng)存在如下問題：

1.1 低壓配電系統(tǒng)未裝設(shè)低壓備自投裝置

從圖1、圖2低壓配電系統(tǒng)二次回路圖發(fā)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)都是未裝設(shè)低壓備自投裝置，低壓配電電源的切換主要是通過人工操作來完成，只符合國網(wǎng)的變電站無人值班及低壓系統(tǒng)一體化設(shè)計(jì)的要求，在一臺(tái)站變因故停用時(shí)無法自動(dòng)切換到備用電源，有造成變電站交流系統(tǒng)失電的可能。

圖1 改造前上廟低壓配電系統(tǒng)二次回路圖

圖2 改造前姚家沖電壓配電系統(tǒng)二次回路圖

1.2 開關(guān)柜無遠(yuǎn)方分合閘回路

由圖1、圖2可以看出，大部分低壓開關(guān)的分合閘都是采用的就地分合的方式，并未實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方分合。在現(xiàn)在的變電站運(yùn)維方式的調(diào)整下，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場安全的要求，改造已迫在眉睫。

1.3 低壓控制回路交直流混用

低壓配電回路中有的控制回路電源使用的交流電源，這樣如果在站用變失電的條件是無法實(shí)現(xiàn)分合閘功能。

1.4 低壓備自投裝置保護(hù)跳閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)問題

低壓側(cè)過流保護(hù)是母線支路故障的后備保護(hù)，應(yīng)閉鎖備自投，有效防止故障擴(kuò)大。如400V母線分支故障，低壓側(cè)過流保護(hù)動(dòng)作，不閉鎖備自投分支線路故障擴(kuò)大［3］。

1.5 低壓配電開關(guān)的合閘電流問題

220kV彭灣低配改造中，送電過程中發(fā)現(xiàn)有跳空氣開關(guān)現(xiàn)象，經(jīng)檢查低配開關(guān)合閘電流太大，達(dá)到20A，原通過KK把手操作合閘，故未體現(xiàn)其缺點(diǎn)，電路板操作箱無法滿足要求。HQ合閘線圈電阻為 9Ω，合閘電流 I=220/（9+1*）=22A （1* 為操作回路電阻）。

2 變電站站用變加裝低壓備自投裝置

2.1 加裝低壓自投裝置

為實(shí)現(xiàn)低壓配電裝置的綜合自動(dòng)化改造，加裝低壓備自投裝置是必須的。針對(duì)變電站二次回路特征加裝PCX（400V進(jìn)線開關(guān)操作箱），并與低壓備自投裝置配合實(shí)現(xiàn)站用變綜合自動(dòng)化改造，如圖3所示。并將遠(yuǎn)方合閘回路接入PCX操作箱，將就地分合閘按鈕通過PCX裝置移至遠(yuǎn)方，能夠很好的降低就地分合閘的風(fēng)險(xiǎn)。

圖3 站用變加裝低壓備自投裝置

另外為了與保護(hù)裝置配合實(shí)現(xiàn)保護(hù)跳閘后閉鎖低壓備自投功能，通過在低壓備自投裝置上引入保護(hù)跳閘繼電器ZJ的一對(duì)輔助接點(diǎn)，在保護(hù)動(dòng)作之后通過ZJ2接點(diǎn)的信號(hào)引入來閉鎖備自投裝置動(dòng)作。

2.2 低壓備自投與交流回路配合

改造前的低壓配電設(shè)備型號(hào)各異，并且廠家多為小廠出品，設(shè)計(jì)不規(guī)范與斷路器操作箱無法配合。而新操作箱為直流，為實(shí)現(xiàn)控制回路直流的交流分開，通過加裝跳合閘中間繼電器完成與新操作箱配合，將合閘中間繼電器的輔助觸點(diǎn)HJZ引入合閘電機(jī)，跳閘中間繼電器的輔助觸點(diǎn)TZJ引入分閘線圈。從而順利的實(shí)現(xiàn)控制、合閘回路的交直流分開，如圖4所示：

圖4 改造后控制、合閘回路交直流分開

如圖4的改造實(shí)現(xiàn)了綜自后臺(tái)遙控跳合閘功能，但由于開關(guān)動(dòng)力電源為交流，且因?yàn)榍懊嫠龊祥l電流問題引起無法與低壓備自投配合，主要體現(xiàn)在：

1）由于380V開關(guān)動(dòng)力電源取自進(jìn)線端，當(dāng)10kV高壓側(cè)跳閘，進(jìn)線失壓，開關(guān)無法補(bǔ)跳，備自投動(dòng)作失敗。

2）由于380V分段開關(guān)動(dòng)力電源取自低配II母，當(dāng)?shù)团銲I母失壓，備自投動(dòng)作，由于380V分段開關(guān)無動(dòng)力電源而無法合閘，同樣備自投動(dòng)作失敗。

2.3 改進(jìn)低壓備自投實(shí)現(xiàn)合閘配合

改進(jìn)方案為加裝合閘繼電器，并從直流屏引專用合閘電源至合閘線圈，如圖5所示。

圖5 改進(jìn)后的低壓備自投合閘回路

通過圖5的改造合閘電源取至單獨(dú)的合閘回路，且電源取至單獨(dú)的合閘電源，這樣不會(huì)合閘電流不足造成低壓備自投裝置拒動(dòng)。

3 結(jié)論

變電站低配就地保護(hù)配置多樣，與低壓備自投配合困難，使低壓備自投選擇性變差。低壓備自投安裝是為了提高低壓電源可靠性，但安裝不當(dāng)，反而會(huì)降低電源可靠性，擴(kuò)大事故范圍。

3.1 低配進(jìn)線開關(guān)就地配置保護(hù)作用［4］

大多數(shù)低配進(jìn)線開關(guān)都配有就地保護(hù)。配置就地保護(hù)，解決了站用變保護(hù)（站用變高壓側(cè)過流保護(hù)）、站用電母線（低配進(jìn)線開關(guān)就地配置保護(hù)）、站用電支路保護(hù)（反時(shí)限過流保護(hù)）的開關(guān)極差配置問題，實(shí)現(xiàn)了三級(jí)開關(guān)保護(hù)功能。

高壓側(cè)過流速斷保護(hù)（電流速斷保護(hù)按躲過系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)，流過高壓側(cè)的短路電流來整定），高壓側(cè)定時(shí)限過流保護(hù)（過電流保護(hù)按躲過可能出現(xiàn)的最大過負(fù)荷電流來整定）。在低配支路或母線故障不在高壓側(cè)過流速斷保護(hù)保護(hù)區(qū)內(nèi)。安裝就地保護(hù)在有效減少故障時(shí)間，減少損失有重大意義。

3.2 低配進(jìn)線開關(guān)就地配置保護(hù)與低壓備自投配合的問題及其危害［5］

低配就地配置保護(hù)多樣，如彭灣DW15-630具有過流熱繼電器，欠壓脫扣保護(hù)功能；上廟就地安裝過流保護(hù)。彭灣低配就地過流熱繼電器由于無接點(diǎn)輸出閉鎖備自投，就有可能出現(xiàn)低配永久性故障，就地?zé)崂^電器動(dòng)作跳開進(jìn)線開關(guān)，因無閉鎖接點(diǎn)輸出，備自投動(dòng)作，分段合閘于永久性故障點(diǎn)，造成變電站低配交流全停事故。

3.3 低配進(jìn)線開關(guān)就地配置保護(hù)與低壓備自投配合的問題解決方案

1）取消原配置保護(hù)，加裝帶接點(diǎn)輸出的過流繼電器，保護(hù)動(dòng)作同時(shí)閉鎖低壓備自投，能有效閉鎖上述可能出現(xiàn)事故擴(kuò)大的問題。

2）低配進(jìn)線開關(guān)輔助接點(diǎn)閉鎖低配備自投，即低壓備自投在低配開關(guān)偷跳、手分、就地保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)備自投不動(dòng)作。只有10kV母線失壓、高壓側(cè)開關(guān)偷跳時(shí)備自投動(dòng)作。

［1］楊柳青.變電站站用變備自投優(yōu)化探討［J］.貴州電力技術(shù)，2008，（2）：67-69.

［2］成展鵬，胡左.一種特殊接線方式下的站變備自投故障分析與解決［J］，繼電器，2007，35（19）：66-69.

［3］尹雪敏，馮凝，李文娟.咸寧變電站所用變備自投改造

［J］.湖北電力，2011，35（3）：53-55.

［4］林長青.110kV變電站備自投裝置概述［J］.電力與能源，2012，（15）.

［5］徐攀，甘宗躍.一例站用電備自投運(yùn)行方式的變更及建議［J］.廣西電力，2009，（1）：53-56.