110kV變電所備用電源自投保護的若干問題探討

　　摘要：針對110kV變電所繼電保護設計中備用電源自投裝置的若干問題進行總結，提出在二次設計中對備自投裝置跳閘回路、閉鎖回路、采樣電壓的選取等技術要點需要注意的幾點事項。

　　關鍵詞：備用電源自投；110kV變電所；繼電保護；設計；

　　隨著經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，電網(wǎng)建設對供電可靠性的要求也越來越高，備用電源自投裝置（下稱備自投裝置）作為一種花錢少、增加供電可靠性見效快的措施，其應用也已越來越廣泛，既增加了供電的安全可靠性，同時縮小了停電范圍,保證了用戶經(jīng)濟建設的持續(xù)穩(wěn)定。鎮(zhèn)江地區(qū)目前110kV變電所大多數(shù)均為內橋接線的終端變電所，一般在110kV部分裝設了備自投裝置，筆者近年在工作中遇到一些對備自投原理認識不深或限于對常規(guī)式備自投的理解，在回路設計中會造成錯誤，現(xiàn)將有關問題綜述如下。

　　1. 備自投裝置閉鎖回路

　　要確保備自投正確、可靠安全動作，除了考慮上級故障失電情況外，還必須考慮斷路器手動、遙控操作、開關偷跳、下級故障等情況對備自投的影響。故備自投裝置設置了閉鎖回路以滿足特定的條件下閉鎖備自投。一般應考慮：1)手分、遙分跳開進線電源，備自投不應動作。2)內部故障時應閉鎖備自投，以防止備供電源又投在故障上，擴大事故范圍。但并不是不問青紅皂白一股腦將所有閉鎖信號并聯(lián)接入閉鎖回路即可，還必須根據(jù)一次主接線及運行的方式作出合理的設計。

　　典型110kV變電所大部分為終端變電所，采用110kV內橋接線，中低壓為單母線分段接線，110kV部分主接線圖如圖1。　　

　　因為一般都在110kV進線設置備用電源自投裝置，故設計人員也習慣于將主變的保護動作信號和斷路器手動操作輔助接點一起并聯(lián)接入備自投的閉鎖回路。這種接線方式在常規(guī)的2組變壓器解列運行時是合理的，但當進線運行方式改為一線帶兩變時，如果主變故障保護動作，跳開主供線路斷路器,同時保護閉鎖備用電源自投裝置動作，造成備供線路不能合上，將造成全所停電并延誤了電力的持續(xù)供給。例如，110kV西郊變電所110kV部分采用標準內橋接線，供電方式為220kV官塘變110kV塘西714線供110kV西郊變全部負荷,220kV五洲變110kV洲西772線供110kV作為西郊變的備供電源,110kV西郊變一次方式為:702、700開關運行1、2號主變由714線供電,701開關熱備用,110kV備自投啟用,投701開關。2000年8月6日10時15分110kVⅡ段母線A相電壓互感器由于匝間短路,引起西郊變2號主變差動保護動作，跳開2號主變三側開關并閉鎖備自投從而造成西郊變全所停電。因此如果設計為當#1變壓器故障閉鎖#1進線和分段的斷路器的備自投合閘，而當#2變壓器故障即閉鎖#2進線和分段的斷路器的備自投合閘，則可將701開關合上，保住1號主變的正常運行和大部分的負荷，避免全所失電并減少損失。

　　當一次主接線發(fā)生變化時,備自投的閉鎖條件也相應的要進行調整。比如110kV汝山變的110kV部分為2回進線，線變組接線，低壓10kV為單母線分段接線�？紤]當某一條110kV線路失電或主變故障時，對應的一段10kV母線將失去電源，故在該變電所的10kV側配置了一套備用電源自投裝置。此種接線形式，就不能將主變的所有保護動作信號接入備自投的閉鎖回路了。因為如果主變發(fā)生了內部故障，保護動作跳開兩側開關并閉鎖低壓備自投裝置，則原本沒有故障的低壓母線也被迫不能切換到備供電源，擴大了事故的影響范圍。所以針對此接線僅需將主變的低后備保護和手動操作閉鎖備自投即可。

　　根據(jù)一次主接線及運行方式選擇合適的閉鎖備自投合閘的方案,使其在不同的主接線運行方式下，合理的選擇閉鎖方案，才能讓其正確的動作，將變電所的失電范圍減至最小，充分發(fā)揮安裝備自投裝置的作用,提高供電可靠性。

　　2. 備自投裝置采樣電壓回路

　　備自投的啟動條件中需檢測工作母線無電壓，失電線路無電壓，備供線路有壓，根據(jù)主接線方式、自投方式以及電壓回路接線的不同正確選用采樣電壓，是備自投成功應用的前提條件。

　　對標準內橋接線的變電站，檢母線無壓應選取母線PT3PT、4PT的二次電壓，檢進線有無電壓應取進線1PT、2PT二次不經(jīng)切換的電壓A611、B611、C611。但有時考慮節(jié)約一次設備的投資，母線處不裝設PT,僅在進線處裝設三相PT，電氣主接線如圖2。

　　如果母線未裝設PT，一般考慮兩種設計方案：

　　A)備自投裝置只檢測線路電壓，對于母線電壓則由裝置默認其符合運行要求，不進行檢測。

　　B)將進線1PT、2PT的電壓信號根據(jù)一次接線的運行情況經(jīng)繼電器重動后模擬為母線電壓信號，再進行相應的判斷。電壓切換回路如圖3。圖中1DL,2DL,3DL不僅僅是指斷路器輔助節(jié)點，還應該串聯(lián)了該回路的隔離開關的輔助節(jié)點。特別需要注意的是，如PT帶有專用隔離開關，備自投裝置檢進線有無電壓選取的A611、B611、C611實際是應該經(jīng)過PT隔離開關輔助節(jié)點后的電壓信號�？紤]裝置動作判斷的準確性，一般應采用第二種設計方案更為合理。

　　為防止PT二次斷線引起誤動，裝置內部邏輯設計時應考慮PT斷線閉鎖。對單相或兩相PT斷線，檢無壓判據(jù)；如果三相電壓Ua、Ub、Uc同時均小于門檻電壓，則必須通過檢測進線CT無流條件閉鎖，具備條件的變電站應盡可能接入電流閉鎖條件。

　　3. 備自投裝置跳閘回路

　　設計人員在設計備自投跳閘回路時，如考慮閉鎖重合閘，往往直接將跳閘回路接至斷路器控制回路的手跳回路，導致備自投動作跳開主供線路后，手跳回路反過來閉鎖了備自投裝置，備自投裝置閉鎖后，無法合上備供線路，備自投動作失敗。因此備自投裝置的跳閘回路應接至斷路器控制回路的保護跳閘回路。

　　備自投裝置在實現(xiàn)電源自動切換功能的同時，還要根據(jù)供電的負荷情況作一些聯(lián)跳的設計。A)在很多場合備供電源容量不能滿足負荷全部供電容量要求，則應在自投于備供電源前有選擇地切除部分不重要的負荷，同時應閉鎖這些線路的重合閘；B)如原負荷段饋線含有小電廠線等有源線路，則必須考慮避免備供線路與小電廠線非同期合并，故必須在自投于備供電源前切除小電廠線或將備自投的母線檢無壓定值及動作時間定值和小電廠低壓解列相關定值配合，備自投動作躲開小電廠低壓解列時間后再啟動。考慮很多余熱小電廠規(guī)模較小，設備狀況不理想，為避免小電廠不能及時解列，一般推薦在備自投裝置動作跳閘時，聯(lián)跳小電廠聯(lián)絡線的設計方案。

　　4. 備自投裝置啟動延時整定

　　備自投裝置切斷主供線路后，如果無延時動作合上備供線路，而主供線路重合閘動作又合上主供電源，將造成主供線路和備供線路合環(huán)運行。因此為躲開主供線路的重合閘時間，備自投裝置往往被設計為延長一個重合閘動作周期啟動。同時，其跳閘時間和合閘時間還要根據(jù)負荷情況躲開電容器組低電壓保護動作時間和小電廠低壓解列的動作時間。但是往往有一些對供電可靠性要求較高的企業(yè)希望能夠盡量地縮短備自投的切換時間，這種情況下可以考慮備自投和對側保護配合，跳開失電進線斷路器，并閉鎖其重合閘，經(jīng)過較短的延時時間再切換至備供線路，盡快地恢復供電，滿足客戶的需求。但此方案僅為特殊要求下采取的特殊方案，對電網(wǎng)的容載量和健壯程度等要求較高，且需考慮和對側保護的通信等問題的解決，成本較高，不宜推廣。

　　5. 結束語

　　備自投裝置的動作正確與否將直接關系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和供電可靠性，雖然它的原理很簡單，但是要將它很好的運用到實際設計和運行中卻并不簡單，需要我們設計人員加深對其原理的認識和理解，根據(jù)主接線的不同，裝置本身采用的邏輯原理的不同，設置正確的定值，作出更加合理的設計，將更加有利于電網(wǎng)的安全和供電的穩(wěn)定可靠。

　　參考文獻：

　　[1]阮愛民,李民,湯大海.保護閉鎖備自投的運用.江蘇電機工程,2003,(7)