陶蘇東（山東省電力學(xué)校，山東 泰安 271000）

0 引言

備用電源自投入（簡(jiǎn)稱備自投）裝置在變電站中得到廣泛應(yīng)用，備自投是保證電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施。備自投一般用于110 kV及以下雙電源供電回路，通過(guò)110 kV變電站典型接線，介紹備自投應(yīng)用情況。

1 備用電源自投入裝置的自投方案

圖1所示為110 kV變電站典型接線，高壓側(cè)采用內(nèi)橋接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線，變電站采用雙電源供電，高、低壓側(cè)配置備用電源自動(dòng)投入裝置。

1.1 高壓側(cè)備自投方案

自投方案1：進(jìn)線1WL帶高壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段運(yùn)行，即斷路器lQF、3QF在合位，斷路器2QF在分位時(shí)，進(jìn)線2WL是備用電源。

充電條件：

1）高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，進(jìn)線2WL線路有壓。

2）斷路器lQF、3QF在合位，斷路器2QF在分位，經(jīng)15 s后充電完成。

放電條件：

1）進(jìn)線2WL線路無(wú)壓。

2）斷路器2QF合上。

3）手動(dòng)跳斷路器1QF。

4）其他外部閉鎖信號(hào)。

5）斷路器lQF、2QF、3QF的跳閘位置繼電器異常。

6）備用電源自動(dòng)投入裝置整定控制字不允許2WL進(jìn)線斷路器自投。

動(dòng)作過(guò)程：當(dāng)充電完成后，工作電源線路1WL發(fā)生永久線故障時(shí)，線路1WL對(duì)側(cè)斷路器跳閘，重合閘動(dòng)作不成功，使高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均失壓，備用電源進(jìn)線2WL有壓。斷路器1QF無(wú)電流通過(guò)，備用電源自投入裝置延時(shí)跳開(kāi)1QF，裝值確認(rèn)1QF跳開(kāi)后，自動(dòng)合上2QF。

跳工作電源斷路器的同時(shí)，聯(lián)跳低壓母線上連接的小電源和電容器，防止合上備用電源時(shí)對(duì)這些設(shè)備的沖擊。

圖1 變電站典型接線

自投方案2：進(jìn)線2WL帶高壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段運(yùn)行，即斷路器2QF、3QF在合位，斷路器 1QF在分位時(shí)，進(jìn)線lWL是備用電源。該方案的充電條件、放電條件和動(dòng)作過(guò)程參考自投方案1。

自投方案3：進(jìn)線1WL帶高壓側(cè)Ⅰ段運(yùn)行，進(jìn)線2WL帶高壓側(cè)Ⅱ段運(yùn)行，即斷路器1QF、2QF在合位，斷路器3QF在分位時(shí)，兩電源進(jìn)線互為備用，裝置選擇橋斷路器自投方案。

充電條件：

1）高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓。

2）斷路器1QF、2QF在合位，斷路器3QF在分位。經(jīng)15 s后充電完成。

放電條件：

1）斷路器3QF在合位。

2）高壓側(cè)Ⅰ母、Ⅱ母均三相無(wú)壓。

3）手跳斷路器1QF或2QF。

4）其他外部閉鎖信號(hào)。

5）斷路器1QF、2QF、3QF的跳閘位置繼電器異常。

動(dòng)作過(guò)程：當(dāng)充電完成后，當(dāng)為高壓側(cè)Ⅰ母無(wú)壓，進(jìn)線1WL無(wú)流，高壓側(cè)Ⅱ母有壓，自投整定控制字允許，則經(jīng)延時(shí)后，備自投入裝置跳斷路器1QF，裝置確認(rèn)斷路器1QF跳開(kāi)后，自動(dòng)合上斷路器3QF；當(dāng)為高壓側(cè)Ⅱ母無(wú)壓，進(jìn)線2WL無(wú)流，高壓側(cè)Ⅰ母有壓，自投整定控制字允許，則經(jīng)延時(shí)后，在備用電源自投入裝置跳斷路器2QF，裝置確認(rèn)斷路器2QF跳開(kāi)后，自動(dòng)合上斷路器3QF。

1.2 低壓側(cè)備自投方案

正常運(yùn)行時(shí)，主變壓器1T帶低壓側(cè)Ⅰ段母線運(yùn)行，主變壓器2T帶低壓側(cè)Ⅱ段母線運(yùn)行，即斷路器4QF、5QF在合位，斷路器6QF在分位時(shí)，兩臺(tái)變壓器互為備用，裝置選擇分段斷路器自投方案。

充電條件：

1）低壓側(cè)I段母線、II段母線均三相有壓。

2）斷路器4QF、5QF在合位，斷路器6QF在分位。 經(jīng)15 s后充電完成。

放電條件：

1）斷路器6QF在合位。

2）低壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線均無(wú)壓。

3）有外部閉鎖信號(hào)。

4）手跳斷路器4QF或5QF。

5）控制回路斷線，彈簧未儲(chǔ)能，斷路器4QF、5QF、6QF的跳閘位置繼電器異常。

動(dòng)作過(guò)程：當(dāng)充電完成后，主變壓器1T內(nèi)部故障，差動(dòng)和氣體保護(hù)動(dòng)作，切除故障或高壓側(cè)電源故障造成低壓側(cè)Ⅰ段母線失壓，斷路器4QF進(jìn)線無(wú)流，低壓側(cè)Ⅱ段母線有壓，備自投裝置則經(jīng)延時(shí)跳開(kāi)斷路器4QF（如差動(dòng)和瓦斯保護(hù)動(dòng)作，斷路器4QF已跳開(kāi)），確認(rèn)斷路器4QF跳開(kāi)后合上斷路器6QF；主變壓器2T內(nèi)部故障，差動(dòng)和瓦斯保護(hù)動(dòng)作，切除故障或高壓側(cè)電源故障造成低壓側(cè)Ⅱ段母線失壓，斷路器5QF進(jìn)線無(wú)流，低壓側(cè)Ⅰ段母線有壓，備用電源自投入裝置則經(jīng)延時(shí)跳開(kāi)斷路器5QF（如差動(dòng)和瓦斯保護(hù)動(dòng)作，斷路器5QF已跳開(kāi)），確認(rèn)斷路器5QF跳開(kāi)后合上斷路器6QF。

2 備用電源自投裝置的外部閉鎖

備用電源自投裝置應(yīng)有閉鎖功能，以防止備用電源投到故障的元件上，以圖1為例說(shuō)明。

2.1 主變主保護(hù)閉鎖備自投

1）自投方案1、2，以自投方案1說(shuō)明。

若主變壓器1T故障，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或氣體保護(hù)動(dòng)作主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，若斷路器1QF和3QF跳開(kāi)，則應(yīng)自投斷路器2QF；若斷路器3QF拒跳，則應(yīng)閉鎖備自投，防止備用電源合閘到故障變壓器上，此時(shí)造成全站停電。

若主變壓器2T故障，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作或氣體保護(hù)動(dòng)作主變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，則應(yīng)閉鎖高壓側(cè)備自投。

目前應(yīng)用的備自投裝置，當(dāng)工作電源斷路器拒跳時(shí)，閉鎖備自投。對(duì)工作電源線路故障造成失壓時(shí)，備自投啟動(dòng)，跳工作電源斷路器，若斷路器拒跳應(yīng)閉鎖備自投，這是正確的，可防止合閘到故障線路上。但主變壓器保護(hù)動(dòng)作，工作電源斷路器拒跳，閉鎖備自投會(huì)造成不必要的全站停電，因此，只要主變壓器保護(hù)動(dòng)作，橋斷路器跳閘，無(wú)論工作電源斷路器是否跳閘，都不應(yīng)閉鎖備自投，這是需要改進(jìn)的地方。

2）自投方案3。 任一主變壓器故障，差動(dòng)保護(hù)或氣體保護(hù)動(dòng)作應(yīng)閉鎖高壓側(cè)備自投。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)開(kāi)關(guān)拒動(dòng)時(shí)，閉鎖低壓側(cè)備自投。

2.2 主變壓器后備保護(hù)閉鎖備自投

主變壓器后備保護(hù)是指復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，如圖1接線，主變壓器兩側(cè)一般均裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，低后備和高后備，低后備動(dòng)作跳主變壓器低壓側(cè)斷路器，高后備跳主變壓器兩側(cè)斷路器，保護(hù)范圍是往下延伸的。

主變壓器后備保護(hù)動(dòng)作是否閉鎖備自投應(yīng)根據(jù)具體情況確定。當(dāng)主變壓器低后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)，一定是低壓母線或出線發(fā)生了故障，因此必須可靠閉鎖低壓側(cè)自投，以防止備自投動(dòng)作合于故障點(diǎn)。當(dāng)主變壓器高后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)，因高后備既是主變壓器主保護(hù)的后備，也是相鄰元件母線和出線保護(hù)的后備，故障點(diǎn)不能判斷，應(yīng)閉鎖低壓側(cè)備自投，例低壓母線故障，主變壓器低后備保護(hù)拒動(dòng)，主變壓器高后備動(dòng)作，如不閉鎖低壓側(cè)備自投，造成備自投動(dòng)作合于故障點(diǎn)。高后備動(dòng)作是否閉鎖高壓側(cè)備自投與變壓器主保護(hù)動(dòng)作相同，可能閉鎖備自投，也可能不閉鎖備自投。

3 備用電源自投入裝置的整定

3.1 與自動(dòng)重合閘的配合

一般情況下，線路故障應(yīng)先由線路自動(dòng)重合閘恢復(fù)供電，如為永久性故障，重合閘不成功，由備自投恢復(fù)供電。自投方案1、2、3，備自投動(dòng)作跳運(yùn)行斷路器的時(shí)間，按下式整定：

跳運(yùn)行斷路器的時(shí)間≥Δt+線路對(duì)側(cè)保護(hù)Ⅱ段時(shí)間+線路對(duì)側(cè)重合閘時(shí)間

Δt應(yīng)大于線路對(duì)側(cè)主保護(hù)動(dòng)作切除故障的時(shí)間。

特殊情況下，如變電站供電負(fù)荷對(duì)斷電時(shí)間有特殊要求，且系統(tǒng)允許，線路可不裝設(shè)重合閘，由備自投恢復(fù)供電，可將停電時(shí)間縮短。備自投動(dòng)作跳運(yùn)行斷路器的時(shí)間，按下式整定：

跳運(yùn)行斷路器的時(shí)間≥Δt+線路對(duì)側(cè)保護(hù)Ⅱ段時(shí)間

3.2 上下級(jí)自投動(dòng)作時(shí)間的配合

如變電站高壓側(cè)（上級(jí)）和低壓側(cè)（下級(jí)）均裝設(shè)備自投，下一級(jí)備自投動(dòng)作跳運(yùn)行斷路器時(shí)間，按下式整定：

跳運(yùn)行斷路器時(shí)間≥Δt+上一級(jí)備自投動(dòng)作時(shí)間

對(duì)自投方案1、2不存在上下級(jí)自投動(dòng)作時(shí)間的配合問(wèn)題，因只有高壓側(cè)備自投動(dòng)作后，低壓側(cè)才滿足備自投動(dòng)作條件。

對(duì)自投方案3，當(dāng)高壓側(cè)一條電源線發(fā)生故障時(shí)，高壓側(cè)和低壓側(cè)備自投同時(shí)滿足動(dòng)作條件，如下一級(jí)備自投動(dòng)作跳運(yùn)行斷路器時(shí)間短，造成低壓側(cè)先動(dòng)作，由一臺(tái)主變壓器帶低壓側(cè)兩段母線運(yùn)行，可能出現(xiàn)的問(wèn)題是：一是可能造成主變壓器過(guò)載，二是高壓側(cè)備自投仍動(dòng)作，對(duì)另一臺(tái)主變壓器空載充電，必須經(jīng)過(guò)倒閘操作才能恢復(fù)一條電源線帶兩臺(tái)主變壓器運(yùn)行的方式。

只有對(duì)斷電時(shí)間有特殊要求、供電要求高的用戶可不考慮時(shí)間配合。

3.3 備自投與其它保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的配合

低壓側(cè)線路故障，線路斷路器拒動(dòng)，低壓側(cè)母線故障或低壓側(cè)母線故障主變壓器低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)拒動(dòng)，不希望備自投動(dòng)作，因此一般用主變過(guò)流保護(hù)出口閉鎖低壓側(cè)備投，此時(shí)備自投在動(dòng)作時(shí)間上要求慢于主變壓器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，按下整定：

低壓側(cè)自投跳閘時(shí)間≥Δt+主變壓器過(guò)流保護(hù)跳低壓側(cè)斷路器時(shí)間。如主變壓器高、低壓側(cè)均裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，取主變壓器高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)跳低壓側(cè)斷路器時(shí)間；如主變壓器只低壓側(cè)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，取低壓側(cè)過(guò)流保護(hù)跳低壓側(cè)斷路器時(shí)間。

帶電容器合主變會(huì)造成系統(tǒng)諧振，因此當(dāng)運(yùn)行母線失壓時(shí)，須保證在合備用變壓器前，切除運(yùn)行母線上的電容器，如跳工作電源斷路器不聯(lián)跳低壓母線上連接電容器，低壓側(cè)電容器失壓跳閘時(shí)間按下整定：

低壓側(cè)電容器失壓跳閘時(shí)間≤主變壓器自投合備用電源時(shí)間。

3.4 無(wú)流定值

無(wú)流定值應(yīng)小于本站最小負(fù)荷電流，否則TV斷線時(shí)，滿足備自投動(dòng)作條件，將使備自投誤動(dòng)作。無(wú)流定值一般按下限整定：

最小負(fù)荷電流＞無(wú)流定值＞裝置最小精確測(cè)量電流值，若無(wú)流定值無(wú)法整定，則應(yīng)采用其他特殊方案，如將PT三相斷線時(shí)聯(lián)動(dòng)的接點(diǎn)接入閉鎖備自投回路。

3.5 過(guò)負(fù)荷減載

備自投動(dòng)作后，當(dāng)備用電源容量不足時(shí)，應(yīng)切除一部分次要負(fù)荷，以確保供電安全。

備自投合閘動(dòng)作后整定時(shí)間內(nèi)，若備用電源電流大于過(guò)負(fù)荷減載電流定值，則減載功能投入，直到備用電源電流小于過(guò)負(fù)荷聯(lián)切定值的95%或各輪減載均動(dòng)作后，過(guò)負(fù)荷減載才退出，下次備自投動(dòng)作后才能再次投入。對(duì)于兩路電源分別設(shè)置過(guò)負(fù)荷減載電流定值，適應(yīng)兩個(gè)備用電源容量不同的情況。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)備自投裝置的的自投方案、閉鎖方案、整定計(jì)算介紹，特別是對(duì)外部閉鎖探討，對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員正確分析備自投裝置動(dòng)作行為及確定故障點(diǎn)有一定的借鑒意義。