備用電源自動(dòng)投入裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用的注意事項(xiàng)
摘要：備用電源自動(dòng)投入（以下簡(jiǎn)稱備自投）裝置在電網(wǎng)中的使用，是保證電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的有力技術(shù)手段。備自投裝置的邏輯是否完善和接線是否正確，直接影響著備自投裝置動(dòng)作的可靠性。本文從備自投的基本原則展開來討論備自投裝置的一些注意事項(xiàng)，希望能對(duì)裝置的設(shè)計(jì)和應(yīng)用起到一定的指引作用。
關(guān)鍵字：備自投；應(yīng)用；設(shè)計(jì)
電力系統(tǒng)許多重要場(chǎng)合對(duì)供電可靠性要求很高，采用備用電源自動(dòng)投入裝置是提高供電可靠性的重要方法之一。所謂備用電源自動(dòng)投入裝置，就是當(dāng)工作電源因故障被斷開后，能自動(dòng)將備用電源迅速投入工作的裝置。
1.基本備自投方式：
1)變壓器備自投
2)分段斷路器備自投
3)橋斷路器備自投
4)進(jìn)線斷路器備自投
對(duì)更復(fù)雜的備自投方式，都可以看成是上述典型方式的組合�！�
2.備自投的邏輯分析
備自投邏輯盡管很復(fù)雜，但仍有規(guī)律可循。一般說來，備自投的邏輯分為以下4個(gè)邏輯進(jìn)程：
1）備自投充電。當(dāng)工作電源運(yùn)行在正常供電狀態(tài)、備用電源工作在熱備用狀態(tài)(明備用)，或兩者均在正常供電狀態(tài)(暗備用)時(shí)，備自投裝置根據(jù)所采集的電壓、電流及開關(guān)位置信號(hào)來判斷一次設(shè)備是否處于這一狀態(tài)，經(jīng)過10s～15s延時(shí)后，完成充電過程。
2）備自投放電。當(dāng)備自投退出運(yùn)行；工作斷路器由人為操作跳開；備用斷路器不在備用狀態(tài)；斷路器拒跳、拒合；備用對(duì)象故障等不允許備自投動(dòng)作的情況下，將備自投放電，使其行為終止。
3）備自投充電后，滿足其啟動(dòng)條件，經(jīng)或不經(jīng)延時(shí)執(zhí)行其跳閘邏輯(可能斷路器已跳開)，跳閘對(duì)象可能有多個(gè)。
4）備自投執(zhí)行完跳閘邏輯后，滿足其合閘條件，經(jīng)或不經(jīng)延時(shí)執(zhí)行其合閘邏輯，合閘對(duì)象也可能有多個(gè)。
3.備自投的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的事項(xiàng)
1）母線有電壓、無電壓的判斷
母線有電壓：指接入的三個(gè)相(線)電壓至少有一個(gè)大于檢有電壓定值，三個(gè)有電壓條件相或可以防止TV一相或兩相斷線時(shí)備自投誤動(dòng)。
母線無電壓：指接入的三個(gè)相(線)電壓均小于檢無電壓定值，即用邏輯與門來判斷母線無電壓，可以避免工作電源TV一相或兩相斷線時(shí)備自投的誤動(dòng)�！ �
2）當(dāng)工作母線上的電壓低于檢無電壓定值，并且持續(xù)時(shí)間大于給定時(shí)間定值時(shí)，備自投裝置方可起動(dòng)。
備自投延時(shí)是為了躲母線電壓短暫下降，故備自投延時(shí)應(yīng)大于最長(zhǎng)的外部故障切除時(shí)間。因母線的進(jìn)線斷路器跳開而引起的母線失壓，且進(jìn)線無重合閘功能時(shí)，可不經(jīng)過延時(shí)直接跳開斷路器，以加速合備用電源。如主變差動(dòng)保護(hù)或本體保護(hù)動(dòng)作全跳主變時(shí)，可加速低壓側(cè)分段備自投和變壓器備自投動(dòng)作。備自投的時(shí)間定值應(yīng)與相關(guān)的保護(hù)及重合閘的時(shí)間定值相配合�！ �
3）備用電源的電壓應(yīng)工作于正常范圍，或備用設(shè)備應(yīng)處于正常的準(zhǔn)備狀態(tài)，備自投裝置方可動(dòng)作，否則應(yīng)予閉鎖�！ �
4）必須在斷開工作電源的斷路器之后，備自投裝置方可動(dòng)作。
工作電源消失后，不管其進(jìn)線斷路器是否已被斷開，備自投裝置在起動(dòng)延時(shí)到了以后總是先跳該斷路器，確認(rèn)該斷路器在跳位后，方能合備用電源的斷路器。按照上述邏輯動(dòng)作，可以避免工作電源在別處被斷開，備自投動(dòng)作后合于故障或備用電源倒送電的情況發(fā)生。但故障斷路器不應(yīng)由備自投裝置切除，故備自投動(dòng)作跳工作電源的時(shí)限應(yīng)長(zhǎng)于有關(guān)所有保護(hù)和重合閘的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間。
備用電源自投裝置動(dòng)作，先跳開運(yùn)行斷路器，再合上備用斷路器，一般不會(huì)涉及到同期問題，但如果變電站存在其他電源或是小電源接入系統(tǒng)的接入點(diǎn)，則備用電源自投不僅要考慮先跳開運(yùn)行斷路器，而且要同時(shí)跳開其他電源的聯(lián)絡(luò)線，否則，在投入備用電源的同時(shí)，有可能出現(xiàn)非同期并列。在設(shè)計(jì)時(shí)，裝置應(yīng)考慮的聯(lián)切功能，在跳開運(yùn)行斷路器的同時(shí)，發(fā)出聯(lián)跳聯(lián)絡(luò)線的信號(hào)，使小電源與電網(wǎng)解列，雖然犧牲了小電源的供電可靠性，但避免了電力系統(tǒng)受到再一次的沖擊，保證了系統(tǒng)在故障情況下能夠及時(shí)恢復(fù)送電。
5）人工切除工作電源時(shí)，備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作。
備自投裝置應(yīng)引入斷路器的合后接點(diǎn)，就地或遠(yuǎn)控跳斷路器時(shí)，其合后接點(diǎn)斷開，備自投退出。有的廠家在備自投起動(dòng)條件中加入檢進(jìn)線斷路器合閘位置。檢查進(jìn)線斷路器的合閘位置實(shí)際上是引入的閉鎖條件（進(jìn)線斷路器不在合閘位置則閉鎖備自投）。如果母線或變壓器發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作跳開進(jìn)線斷路器，進(jìn)線斷路器將處于跳閘位置，此時(shí)備自投被閉鎖，手跳進(jìn)線斷路器情況類似�！ �
6）避免備用電源合于永久性故障
在考慮運(yùn)行方式和保護(hù)配置時(shí)，應(yīng)避免備自投裝置動(dòng)作使備用電源合于永久性故障的情況發(fā)生，一般通過引入閉鎖量或檢斷路器位置使備自投放電。以下通過兩運(yùn)行情況進(jìn)行說明。
情況1：
圖1：為內(nèi)橋接線的主接線形式，一般有三種運(yùn)行方式。
方式一：兩回進(jìn)線各帶一臺(tái)變壓器運(yùn)行，1QF、2QF合閘位置，3QF跳閘位置。
方式二：I回線主供，II回線備用，1QF、3QF合閘位置，2QF跳閘位置。
方式三：II回線主供，I回線備用，2QF、3QF合閘位置，1QF跳閘位置。
對(duì)于方式一，如果#1變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開1QF（3QF已處于分閘位置），I母失電，若無閉鎖引入，系統(tǒng)滿足橋斷路器備自投充電和啟動(dòng)條件，合上3QF，則會(huì)將故障變壓器重新投入系統(tǒng)，對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行又一次沖擊。#2變壓器保護(hù)動(dòng)作情況與#1變類似。
對(duì)于方式二，如果#1變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開1QF、3QF，兩條母線同時(shí)失電，備用電源自投裝置應(yīng)啟動(dòng)，合上2QF，繼續(xù)用#2變壓器供電。如果#2變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開3QF（2QF已處于分閘位置），如果此時(shí)I回線失壓，備用電源自投動(dòng)作，合上2QF，則會(huì)將2#故障變壓器重新投入系統(tǒng)。方式三與方式情況類似。
所以，主接線形式為橋接線的，且運(yùn)行方式為一主一備的，主供電源所對(duì)應(yīng)的主變壓器的保護(hù)動(dòng)作不應(yīng)閉鎖進(jìn)線自投，備用電源所對(duì)應(yīng)的主變壓器的保護(hù)動(dòng)作必須閉鎖進(jìn)線自投，以避免備自投投于故障變壓器。如果備用自投方式為橋斷路器備用自投，顯而易見，為了避免將故障變壓器再次投入系統(tǒng)，應(yīng)將兩臺(tái)變壓器的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作信號(hào)引入閉鎖備用電源自投�！�
情況2：
受運(yùn)行方式的限制，兩臺(tái)變壓器需要將低壓側(cè)分列運(yùn)行，考慮到低壓系統(tǒng)供電可靠性的要求，如果一臺(tái)主變壓器跳閘，需要將故障變壓器，所帶的負(fù)荷通過備用電源自投的正確動(dòng)作，轉(zhuǎn)移到另外一臺(tái)變壓器供電。見圖2，如果#1變壓器故障跳閘，低壓1母線失壓，低壓2母線有電壓，跳開1QF，合上3QF，繼續(xù)對(duì)低壓1母線供電。#2變壓器故障的動(dòng)作邏輯同理。
就主變低壓側(cè)分段斷路器備自投而言，變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳主變各側(cè)時(shí)，一般表明主變本體發(fā)生故障，此時(shí)無需閉鎖主變低壓側(cè)分段開關(guān)備自投；而變壓器后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)，可能是低壓側(cè)母線或其出線上發(fā)生了故障，此時(shí)一般應(yīng)閉鎖低壓側(cè)分段斷路器備自投�！�
備用電源自裝置的應(yīng)用,在電網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，不可否認(rèn)已取得很多成功的經(jīng)驗(yàn)，但是隨著電力系統(tǒng)的不斷完善和日益復(fù)雜，及電網(wǎng)自動(dòng)化程度的提高，使得原來不太明顯的問題逐步顯現(xiàn)出來，需要在設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、使用的各個(gè)環(huán)節(jié)，更進(jìn)一步全面化和精細(xì)化，特別是在設(shè)計(jì)和調(diào)試階段，充分地考慮電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際要求，認(rèn)真做好各種可能出現(xiàn)情況的試驗(yàn)，才能保證裝置的可靠動(dòng)作和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行�！�
參考文獻(xiàn)：
1《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》GB/T14285-2006
2《靜態(tài)備用電源自動(dòng)投入裝置技術(shù)條件》QF/T526-2002
3《備用電源自投裝置設(shè)計(jì)、應(yīng)用的若干問題》昆明供電局鄭曲直、程穎
