淺析站用電備自投裝置在特高壓變電站中的應(yīng)用

摘要：隨著我國(guó)電力行業(yè)的快速發(fā)展，人們對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性要求越來(lái)越高，站用電備自投作為保障變電站穩(wěn)定可靠運(yùn)行的一個(gè)重要裝置有著廣泛應(yīng)用。現(xiàn)以某特高壓變電站站用電備自投裝置為例，對(duì)其基本原理、充放電條件、動(dòng)作邏輯等進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：備自投;基本原理;動(dòng)作邏輯

1 站用電系統(tǒng)配置分析

某特高壓變電站站用電系統(tǒng)主要由110 kV 111B站用變、110 kV 112B站用變、10 kV 1號(hào)站用變、10 kV 2號(hào)站用變、35 kV 0號(hào)站用變及其控制保護(hù)系統(tǒng)組成。其中，10 kV 1號(hào)站用變電源引自站內(nèi)1號(hào)主變低壓側(cè)110 kV 111B站用變，通過(guò)10 kV 1號(hào)站用變401開關(guān)與400 V Ⅰ母線連接;10 kV 2號(hào)站用變電源引自站內(nèi)3號(hào)主變低壓側(cè)110 kV 112B站用變，通過(guò)10 kV 2號(hào)站用變402開關(guān)與400 V Ⅱ母線連接;35 kV 0號(hào)站用變電源引自某110 kV變電站35 kV線路，通過(guò)35 kV 0號(hào)站用變403開關(guān)、431開關(guān)、432開關(guān)與400 V Ⅰ母線和400 V Ⅱ母線連接。該站用電在正常運(yùn)行方式下，10 kV 1號(hào)、10 kV 2號(hào)站用變均處于運(yùn)行狀態(tài)，35 kV 0號(hào)站用變處于充電狀態(tài)。當(dāng)運(yùn)行的站用變失電退出時(shí)，備用站用變應(yīng)能自動(dòng)投入，為失電母線繼續(xù)供電。

2 站用電備自投裝置基本配置及動(dòng)作原則

站用電備自投采用許繼電氣生產(chǎn)的WBT-851/P型數(shù)字式備用電源自動(dòng)投切裝置，可實(shí)現(xiàn)各種保護(hù)邏輯，具備保護(hù)邏輯開發(fā)可視化、事故分析透明化、軟硬件設(shè)計(jì)可靠性高等特點(diǎn)，能滿足各種接線方式下的備自投保護(hù)功能。其基本功能包括A分支備自投、B分支備自投、A分支電流后加速保護(hù)、B分支電流后加速保護(hù)、TV斷線檢測(cè)、斷路器位置異常告警等。

當(dāng)某段400 V母線非PT斷線而造成負(fù)荷設(shè)備失電，在滿足備自投啟動(dòng)條件下才能啟動(dòng)備自投。為了防止電壓波動(dòng)而導(dǎo)致備自投誤動(dòng)作，備自投的啟動(dòng)會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間延時(shí)，其動(dòng)作時(shí)間一般都較為迅速，以免負(fù)荷設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間失電。

當(dāng)備用電源發(fā)生永久性故障時(shí)，備自投裝置動(dòng)作可能會(huì)將備用電源投于故障，此時(shí)相關(guān)保護(hù)裝置會(huì)可靠動(dòng)作，再次將備用電源切斷，切斷后備自投不會(huì)再次啟動(dòng)，以免多次將備用電源投于故障，造成設(shè)備損壞和更加惡劣的影響。

3 備自投充放電條件分析

3.1 ? ?充電條件

以A分支備自投為例，備自投裝置只有在滿足下列所有充電條件后，才可能啟動(dòng)或動(dòng)作。

（1）401開關(guān)合位;（2）431開關(guān)分位;（3）400 V Ⅰ母線有壓;（4）430開關(guān)合位時(shí)，判別0號(hào)站用變低壓側(cè)有壓，或430開關(guān)分位時(shí)，判別0號(hào)站用變高壓側(cè)有壓。

以上條件均滿足，15 s后A分支備自投充電。

3.2 ? ?放電條件

以A分支備自投為例，備自投裝置只要滿足下列條件之一時(shí)，均立即使備自投放電，備自投無(wú)法啟動(dòng)或動(dòng)作。

（1）A分支備自投軟壓板退出;（2）備自投硬壓板退出;（3）430開關(guān)合位時(shí)，0號(hào)站用變低壓側(cè)無(wú)壓后，經(jīng)無(wú)壓放電延時(shí)后放電，或430開關(guān)分位時(shí)，判別0號(hào)站用變高壓側(cè)無(wú)壓或0號(hào)站用變低壓側(cè)有壓后，經(jīng)放電延時(shí)后放電;（4）431開關(guān)合位;（5）403開關(guān)分位;（6）431開關(guān)位置異常;（7）401開關(guān)位置異常;（8）400 V Ⅰ母線TV斷線（可經(jīng)“TV斷線不放電”控制字投退）;（9）閉鎖A分支備自投開入;（10）1號(hào)站用變低壓側(cè)拒跳;（11）A分支合閘。

以上條件任意一項(xiàng)滿足，A分支備自投瞬時(shí)放電。

4 備自投動(dòng)作邏輯分析

以A分支備自投為例，當(dāng)充電完成后，若當(dāng)0號(hào)站用變高壓側(cè)430開關(guān)在合位時(shí)，檢測(cè)到400 V Ⅰ母線無(wú)壓，10 kV 1號(hào)站用變無(wú)流，0號(hào)站用變低壓側(cè)有壓，則經(jīng)延時(shí)Ttz1后跳開401開關(guān)，確認(rèn)401開關(guān)跳開后經(jīng)整定延時(shí)Thz1合上431開關(guān)。

當(dāng)充電完成后，若當(dāng)0號(hào)站用變高壓側(cè)430開關(guān)在分位時(shí)，檢測(cè)到400 V Ⅰ母線無(wú)壓，10 kV 1號(hào)站用變無(wú)流，0號(hào)站用變高壓側(cè)有壓，則經(jīng)延時(shí)Ttz1后跳開401開關(guān)，確認(rèn)401開關(guān)跳開后，經(jīng)整定延時(shí)Thz3合上430開關(guān)，確認(rèn)430開關(guān)合上后檢測(cè)0號(hào)站用變低壓側(cè)電壓，確認(rèn)有壓后，經(jīng)整定延時(shí)Thz1合上431開關(guān)。

如果備自投啟動(dòng)跳401開關(guān)且401開關(guān)合位不消失，經(jīng)Tjt延時(shí)報(bào)“10 kV 1號(hào)站用變低壓側(cè)拒跳”，并對(duì)備自投放電。正常運(yùn)行時(shí)，當(dāng)任何放電條件滿足時(shí)，報(bào)“A分支備自投放電告警”，200 ms后放電告警返回。A分支備自投邏輯原理框圖如圖1所示。

5 備自投電流后加速保護(hù)分析

站用電備自投裝置設(shè)有A分支和B分支電流后加速保護(hù)，在備自投合閘后投入，投入時(shí)間可整定。以A分支為例，電流后加速軟壓板在投入狀態(tài)時(shí)，431開關(guān)合閘產(chǎn)生脈沖信號(hào)，若此時(shí)任一相電流大于整定值，則經(jīng)整定延時(shí)Tjs跳431開關(guān)。其邏輯原理框圖如圖2所示。

當(dāng)本分支電流大于整定值，后加速軟壓板投入以及本分支合閘產(chǎn)生脈沖信號(hào)這3個(gè)條件同時(shí)滿足時(shí)，經(jīng)與門邏輯模塊及延時(shí)Tjs使分支后加速保護(hù)動(dòng)作，其中整定延時(shí)為了防止分支電流短暫性抖動(dòng)而造成電流后加速保護(hù)誤動(dòng)，或門邏輯模塊起到信號(hào)保持作用。

6 TV斷線檢測(cè)分析

以400 V Ⅰ母線TV異常檢測(cè)為例。

（1）U1（正序電壓）小于30 V，且10 kV 1號(hào)站用變低壓側(cè)合位或有流;（2）U1（正序電壓）小于30 V，且0號(hào)站用變A分支合位或有流;（3）3U2（3倍負(fù)序電壓）大于18 V。

以上任一條件成立后，延時(shí)10 s告警，報(bào)400 V Ⅰ母線TV斷線;若不滿足以上情況，10 s后TV斷線返回，TV斷線告警后可通過(guò)控制字選擇是否對(duì)備自投放電。

7 斷路器異常位置告警分析

以A分支備自投為例，當(dāng)401開關(guān)處于分位狀態(tài)且本開關(guān)所在線路有流，則經(jīng)10 s延時(shí)后報(bào)401開關(guān)位置異常告警信號(hào)，同時(shí)閉鎖備自投，當(dāng)條件消失0.5 s后告警信號(hào)返回。

8 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)特高壓變電站站用電備自投裝置的基本配置、充放電條件、動(dòng)作邏輯等進(jìn)行了分析，該裝置可顯著提高電力系統(tǒng)供電可靠性、穩(wěn)定性。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電力需求也將不斷增加，特高壓變電站規(guī)模會(huì)越來(lái)越大，屆時(shí)將會(huì)對(duì)站用電備自投裝置提出更高要求。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 220～1 000 kV變電站站用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（附條文說(shuō)明）：DL/T 5155—2016[S].

收稿日期：2020-09-03

作者簡(jiǎn)介：張銳（1992—），男，江蘇揚(yáng)州人，助理工程師，研究方向：電力系統(tǒng)。