自動(dòng)重合閘與備自投的配合研究

盧昌盛

（中國(guó)三峽新能源有限公司華東分公司，江蘇 南京 210000）

備自投裝置的功能是，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)迅速將備用電源投入，防止線路或用戶斷電，有效提高變電站供電可靠性。上級(jí)線路設(shè)有線路重合閘時(shí)，下級(jí)變電站備自投需在時(shí)間上予以配合。在備自投裝置和重合閘配合的過(guò)程中，由于各種因素可能會(huì)出現(xiàn)一些問題。本文對(duì)備自投與線路保護(hù)重合閘的配合進(jìn)行了分析，并提出具體的配合措施。

1 備自投裝置在投入運(yùn)行后的要求

在實(shí)際應(yīng)用中，備自投裝置應(yīng)符合以下要求。

第一，備自投只有在失去工作電源，或者是斷路器跳開之后，才能夠?qū)溆秒娫赐度?。如圖1所示，圖中斷路器DL2、DL7為分位，其他所有斷路器為合位。一旦線路L1存在故障后，變電站1的保護(hù)將立即動(dòng)作，將DL4斷路器跳開，然后根據(jù)整定的時(shí)間延時(shí)之后在重合閘。變電站2內(nèi)備自投裝置的動(dòng)作過(guò)程是將斷路器DL7合閘，即備用電源投入運(yùn)行。變電站2內(nèi)備自投裝置正確動(dòng)作的前提條件是需要變電站1的斷路器DL4在重合閘失敗之后，將斷路器DL4跳開，變電2全站失壓，之后變電站2的備自投裝置才接著動(dòng)作。因此，變電站2備自投裝置動(dòng)作時(shí)間的整定，必須將斷路器DL4的重合閘時(shí)間進(jìn)行考慮，即備自投裝置動(dòng)作需大于上述動(dòng)作時(shí)間之和。

圖1 變電站一次聯(lián)系圖

第二，當(dāng)變電站的主變、母差等保護(hù)裝置動(dòng)作，或者是手跳開關(guān)引起整個(gè)變電站失壓時(shí)，此時(shí)需要閉鎖備自投動(dòng)作。以某變電站的分段備自投動(dòng)作邏輯來(lái)進(jìn)行舉例，如下圖2所示。圖中，斷路器DL3處于分位，其余斷路器處于合位。假設(shè)變電站內(nèi)#1主變故障引起非電量保護(hù)動(dòng)作，將#1主變兩側(cè)的斷路器DL1、DL4跳閘。一旦此時(shí)主變保護(hù)裝置沒有將備自投裝置的動(dòng)作閉鎖，而是由備自投動(dòng)作自動(dòng)合上斷路器DL3，將備用電源投到發(fā)生故障的#1主變，將會(huì)引起故障范圍擴(kuò)大。而這種事故是絕對(duì)不能夠發(fā)生的，因此在這種特殊情況下，保護(hù)裝置需要向備自投裝置發(fā)出閉鎖命令。

圖2 內(nèi)橋接線變電站一次接線圖

第三，備自投裝置應(yīng)只能動(dòng)作1次，這是為了避免當(dāng)備自投裝置動(dòng)作后，備用電源會(huì)再次投入到故障點(diǎn)。但如果是備自投動(dòng)作后轉(zhuǎn)換了運(yùn)行方式，且這種方式滿足備自投裝置的充電條件以及時(shí)間，則應(yīng)該可以再次正確動(dòng)作，而不因?yàn)殚]鎖不動(dòng)作。

根據(jù)變電站的實(shí)際情況以及備自投裝置的功能，在和其他保護(hù)裝置的配合則還需要進(jìn)行綜合的考慮。

2 備自投與自動(dòng)重合閘之間的配合問題

以圖3為例，圖中為某220kV變電站，其中進(jìn)線1和進(jìn)線2分別掛在Ⅰ母和Ⅱ母上，并且這兩條進(jìn)線的重合閘設(shè)為單重方式。

圖3 220kV變電站接線方式

假設(shè)進(jìn)線1為電源線路，而在點(diǎn)A處發(fā)生故障。進(jìn)線1的繼電保護(hù)裝置將立刻動(dòng)作，將斷路器1QF以及對(duì)側(cè)開關(guān)跳開。

若點(diǎn)A處的故障類型為多相故障，則在繼電保護(hù)裝置在動(dòng)作跳開斷路器之后，線路兩側(cè)的斷路器將不會(huì)重合，該線路失電。當(dāng)設(shè)為進(jìn)線備投方式時(shí)，由于斷路器1QF 跳閘，導(dǎo)致該變電站的Ⅰ母和Ⅱ母同時(shí)失壓，進(jìn)線1在跳閘后沒有電流，根據(jù)進(jìn)線備投的動(dòng)作邏輯，將合上斷路器2QF，由進(jìn)線2為Ⅰ母和Ⅱ母供電，確保變電站不失壓。此時(shí)故障點(diǎn)位于進(jìn)線1，斷路器2QF合閘成功后，并沒有合于之前的故障點(diǎn)，所以線路保護(hù)無(wú)需向備自投裝置發(fā)出閉鎖命令。假如備自投裝置設(shè)為分段備自投方式，斷路器1QF跳開后，將會(huì)合上斷路器3QF，來(lái)確保變電站的正常供電，同樣不能將分段備自投閉鎖掉。

若故障點(diǎn)A為單相瞬時(shí)故障，則進(jìn)線1兩側(cè)開關(guān)會(huì)在跳開后，經(jīng)延時(shí)后進(jìn)行重合，進(jìn)線1恢復(fù)正產(chǎn)運(yùn)行。當(dāng)變電站的備自投裝置設(shè)為進(jìn)線備自投方式時(shí)，在重合閘動(dòng)作之前進(jìn)線備自投的動(dòng)作條件是滿足的。如果保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間整定不恰當(dāng)，極可能會(huì)導(dǎo)致備自投裝置發(fā)生誤動(dòng)作，而將斷路器2QF提前合上。當(dāng)斷路器2QF合上之后，并不會(huì)對(duì)重合閘的充放電邏輯具備影響，進(jìn)線1的斷路器1QF以及其對(duì)側(cè)開關(guān)仍會(huì)正常重合閘。這樣就會(huì)導(dǎo)致220kV電網(wǎng)發(fā)生非預(yù)期的合環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，可能會(huì)引起嚴(yán)重的后果。如果備自投裝置設(shè)成分段備自投方式，在由于故障開關(guān)跳開后、線路重合閘動(dòng)作之前，是滿足分段備自投動(dòng)作邏輯的。如果保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間整定不恰當(dāng)，極可能會(huì)導(dǎo)致備自投裝置誤動(dòng)作而將斷路器3QF提前合上。斷路器3QF合上之后，并不會(huì)對(duì)重合閘的充放電邏輯具備影響，進(jìn)線1的斷路器1QF以及其對(duì)側(cè)開關(guān)仍會(huì)正常重合閘，同樣會(huì)導(dǎo)致220kV電網(wǎng)發(fā)生非預(yù)期的合環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。

若故障點(diǎn)A為單相永久性故障，則進(jìn)線1兩側(cè)斷路器在跳閘后，經(jīng)單相重合閘延時(shí)再重合，再加速跳開斷路器，進(jìn)線1失電。當(dāng)備自投裝置設(shè)為進(jìn)線備自投方式，在跳兩側(cè)開關(guān)跳開后到重合閘動(dòng)作前的這段時(shí)間內(nèi)，如果保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間整定不恰當(dāng)，備自投裝置依然大概率誤動(dòng)作，而將斷路器2QF合上，在斷路器1QF重合上的瞬間造成220kV電網(wǎng)非預(yù)期合環(huán)運(yùn)行狀態(tài)。與此同時(shí)，由于電網(wǎng)的運(yùn)行方式短時(shí)間內(nèi)快速變化，也可能導(dǎo)致備自投裝置發(fā)生拒動(dòng)，即斷路器1QF發(fā)生跳閘后斷路器2QF卻無(wú)法合閘。進(jìn)而導(dǎo)致變電站全站失壓，后果更加惡化。如果備自投裝置處于分段備自投方式，在重合閘動(dòng)作之前，如果保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間整定不恰當(dāng)，備自投裝置依然大概率誤動(dòng)作，而將斷路器3QF合上，在斷路器1QF重合上的瞬間造成220kV電網(wǎng)非預(yù)期合環(huán)運(yùn)行狀態(tài)，同樣可能會(huì)導(dǎo)致備自投裝置拒動(dòng)，即斷路器1QF發(fā)生跳閘后斷路器2QF卻無(wú)法合閘，進(jìn)而導(dǎo)致變電站全站失壓，后果更加惡化。

如果故障發(fā)生圖示B點(diǎn)時(shí)，220kV備自投裝置在不同的備自投邏輯下，同樣會(huì)遇到上述故障點(diǎn)A所存在的問題。

3 結(jié)語(yǔ)

備自投裝置是保證變電站在特殊情況下供電可靠性的重要設(shè)備，其動(dòng)作邏輯需和線路保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限相配合，以避免備自投裝置出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)的情況時(shí)，導(dǎo)致發(fā)生更加嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。為解決備自投裝置與線路保護(hù)之間的配合問題，不能簡(jiǎn)單地使用線路保護(hù)動(dòng)作來(lái)閉鎖備自投的方案，而應(yīng)通過(guò)適當(dāng)整定備自投的動(dòng)作跳閘時(shí)限，使其大于線路保護(hù)各邏輯的動(dòng)作時(shí)間之和，以解決備自投裝置與線路保護(hù)的相互配合問題。在線路保護(hù)動(dòng)作完成后，電網(wǎng)運(yùn)行方式不會(huì)再產(chǎn)生變化，此后備自投裝置才進(jìn)行動(dòng)作，以確保繼電保護(hù)設(shè)備動(dòng)作的獨(dú)立性和正確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]武瓊,寧國(guó)麗,曹永進(jìn),左軍,王新銘．備自投與重合閘失配引起的誤動(dòng)分析及防范措施[J]．電工技術(shù),2016，(07):85-86,89．

[2]孫濤．線路重合閘引起的不同備自投裝置間配合問題的研究[J]．科技與創(chuàng)新 ,2016,(01):99-100．

[3]袁惠．備自投及重合閘裝置在電磁環(huán)網(wǎng)中的配合[J]．農(nóng)村電氣化,2015,(03):53-54．

[4]楊宏智．110kV備自投裝置及重合閘未動(dòng)作的原因分析[J]．貴州電力技術(shù),2013,16(08):33-34．

[5]陳秀蓮．淺談110kV備自投合閘回路的接線方式選擇[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2009,37(12):132-134．