張雄偉，蔣 琪，陳靜如

(常州供電公司，江蘇 常州 213003)

近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，全社會(huì)用電量不斷攀升，用電客戶對(duì)供電可靠性要求日益提高。不合格的電能會(huì)造成重要客戶的設(shè)備損壞、產(chǎn)品不合格等嚴(yán)重問(wèn)題，容易引起供電公司同用電客戶之間的經(jīng)濟(jì)糾紛。重要的用電客戶變電站也越來(lái)越多地配備備用電源自動(dòng)投入裝置[1]（以下簡(jiǎn)稱備自投）。

1 事故說(shuō)明

2009年，在某變電站發(fā)生一起備自投裝置拒動(dòng)的事故，導(dǎo)致長(zhǎng)達(dá)1 h的時(shí)間里主變?nèi)毕噙\(yùn)行，后經(jīng)人工干預(yù)，進(jìn)行手動(dòng)電源切換后系統(tǒng)恢復(fù)正常供電。用戶投訴供電電能質(zhì)量差，對(duì)設(shè)備造成了損傷，要求供電公司賠償經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)過(guò)事后查勘發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)該變電站屬于內(nèi)橋接線，當(dāng)時(shí)為一條35kV進(jìn)線帶2臺(tái)主變的供電方式，如圖1所示。

35kV進(jìn)線線路采用架空線架設(shè)，C相線路發(fā)生斷線接地事故。備自投裝置沒(méi)有動(dòng)作，線路兩側(cè)斷路器仍合位運(yùn)行。1 h后監(jiān)控中心發(fā)現(xiàn)該站母線電壓異常，手動(dòng)將斷路器1DL拉開(kāi)，將斷路器2DL投入，變電站供電恢復(fù)正常。該變電站采用的備自投裝置在同種接線方式下110kV系統(tǒng)中已經(jīng)運(yùn)行多年，且運(yùn)行良好，并沒(méi)有發(fā)生此類事故。

2 事故分析

2.1 動(dòng)作邏輯

本地區(qū)變電站配置的備自投屬于特殊邏輯，其動(dòng)作邏輯如圖2所示。

圖2 本地區(qū)進(jìn)線備自投特殊的動(dòng)作邏輯

備自投動(dòng)作，需要在相關(guān)控制字允許的情況下，四側(cè)電壓元件均判為失壓。

（1）高壓側(cè)Ⅰ段母線的失壓：UAB1＜無(wú)壓定值，UBC1＜無(wú)壓定值，UCA1＜無(wú)壓定值；

（2）高壓側(cè)Ⅱ段母線的電壓：UAB2＜無(wú)壓定值，UBC2＜無(wú)壓定值，UCA2＜無(wú)壓定值；

（3）低壓側(cè)Ⅰ段母線的失壓：UL1＜無(wú)壓定值；（4）低壓側(cè)Ⅱ段母線的電壓：UL2＜無(wú)壓定值。

并且1號(hào)主變沒(méi)有發(fā)生故障的情況下，備自投裝置才會(huì)出口動(dòng)作。

2.2 35kV系統(tǒng)

35kV系統(tǒng)屬于小電流接地系統(tǒng)，在發(fā)生單相斷線接地運(yùn)行時(shí)，供電側(cè)線電壓仍保持對(duì)稱。根據(jù)相關(guān)規(guī)程，允許繼續(xù)供電2～3 h。該變電站處于受電側(cè)，變壓器的聯(lián)接組別為D/YN11，三相所帶負(fù)荷基本對(duì)稱。當(dāng)高壓側(cè)C相線路發(fā)生斷線接地時(shí)，C相失電時(shí)的等效圖如圖3所示。

圖3 C相失電時(shí)的等效圖

其矢量圖如圖4所示。

圖4 C相失電時(shí)的向量圖

由圖4可知，折算到二次側(cè)電壓有：

對(duì)于低壓側(cè)二次電壓有：

根據(jù)自投裝置定值，高壓側(cè)母線失壓的電壓定值為30 V。故高壓側(cè)母線失壓元件不會(huì)動(dòng)作，自投裝置也就不會(huì)動(dòng)作出口。經(jīng)過(guò)查閱幾個(gè)主要自投裝置生產(chǎn)廠家的裝置說(shuō)明書(shū)，發(fā)現(xiàn)在典型邏輯中其動(dòng)作邏輯中均涉及到高壓側(cè)母線失壓判別元件，各變電站自投裝置高壓側(cè)母線失壓元件的定值在30 V，故失壓判別元件均不會(huì)動(dòng)作。同時(shí)，在有些廠家的備自投裝置典型動(dòng)作邏輯中不對(duì)低壓側(cè)的電壓進(jìn)行判別，而是判別高壓側(cè)主供進(jìn)線電源無(wú)流。其自動(dòng)裝置動(dòng)作的邏輯如圖5所示。

圖5 進(jìn)線無(wú)流及母線失壓判據(jù)備自投的動(dòng)作邏輯

在缺相運(yùn)行下，故障相進(jìn)線電流近乎為0，而其余兩相進(jìn)線電流僅有少量降低。如果仍然只引入單相電流，在其他相發(fā)生單相斷線接地時(shí)，也會(huì)閉鎖備自投的動(dòng)作。所以對(duì)于現(xiàn)有的備自投裝置，在小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相斷線接地時(shí)，備自投裝置不會(huì)動(dòng)作，主變會(huì)繼續(xù)缺相運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)可靠、高質(zhì)量供電造成影響。

2.3 110kV系統(tǒng)

110kV系統(tǒng)屬于直接接地系統(tǒng)，在發(fā)生線路斷線接地時(shí)，線路供電側(cè)零序保護(hù)動(dòng)作，線路供電側(cè)斷路器跳開(kāi)。這樣受電側(cè)變電站母線電壓三相降為0，自投裝置動(dòng)作，將該線路受電側(cè)斷路器跳開(kāi)，將備用電源投入。從發(fā)生單相斷線接地到自投動(dòng)作，備用電源投入，將在幾秒內(nèi)自動(dòng)完成，不會(huì)造成主變長(zhǎng)時(shí)間缺相運(yùn)行，供電電能質(zhì)量基本不受影響[2]。

通過(guò)以上的分析，在發(fā)生進(jìn)線電源單線斷線接地時(shí)，在原有的動(dòng)作邏輯下，110kV系統(tǒng)能正確動(dòng)作，在短時(shí)間內(nèi)切換至備用電源恢復(fù)正常供電。

3 解決方案

針對(duì)出現(xiàn)的不正常情況，結(jié)合以上分析，在小接地電流系統(tǒng)中運(yùn)行的自投裝置需要在原基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。

3.1 采用四側(cè)電壓作為判據(jù)

在本轄區(qū)內(nèi)備自投邏輯采用的是高壓側(cè)和低壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段母線的電壓，即四側(cè)的電壓判別元件。當(dāng)四側(cè)電壓均判為失壓時(shí)自投裝置即會(huì)動(dòng)作。在發(fā)生此故障狀態(tài)時(shí)，由于高壓側(cè)母線失壓元件的定值較低而發(fā)生了備自投的拒動(dòng)。修正其動(dòng)作邏輯圖如圖6所示。

圖6 四側(cè)電壓判據(jù)時(shí)修正邏輯圖

其中高壓側(cè)母線失壓元件的定值應(yīng)該大于50 V，小于100 V，取1.3的可靠系數(shù)，設(shè)為65 V。對(duì)于低壓側(cè)母線的二次電壓無(wú)壓定值設(shè)置應(yīng)大于115 V而小于230 V，取1.3倍的可靠系數(shù)，設(shè)為150 V，則自投裝置在缺相運(yùn)行工況時(shí)也能正確動(dòng)作。這樣，四側(cè)的失壓元件在此故障狀態(tài)下均能可靠正確動(dòng)作，自投裝置能自動(dòng)正確地進(jìn)行電源的切換。同時(shí)，也不會(huì)對(duì)其他的故障狀態(tài)下自投裝置的正確動(dòng)作構(gòu)成影響，在電網(wǎng)正常供電時(shí)能可靠不動(dòng)作。

3.2 采用進(jìn)線電流與高壓側(cè)電壓作為判據(jù)

在典型備自投邏輯中，作為進(jìn)線備自投保護(hù)，選用高壓側(cè)Ⅰ、Ⅱ段電壓和進(jìn)線一相電流作為特征量。在失壓元件和無(wú)流元件同時(shí)動(dòng)作的情況下，自投裝置才會(huì)動(dòng)作[3]。邏輯圖修正如圖7所示。

圖7 采用進(jìn)線電流與高壓側(cè)電壓作為判據(jù)時(shí)修正邏輯圖

在修正后的邏輯圖中，進(jìn)線A，B，C三相電流都需要引入到自投裝置，三相電流判別采取或的關(guān)系構(gòu)成無(wú)流判別。這樣，缺相運(yùn)行故障相電流很小時(shí)，無(wú)流判別就會(huì)動(dòng)作。其中高壓側(cè)母線失壓元件的定值應(yīng)該大于50 V，小于100 V，取1.3的可靠系數(shù)，設(shè)為65 V。這樣經(jīng)過(guò)邏輯修正與定值配合，保證了在典型邏輯情況下，自投裝置在單相進(jìn)線電源斷線時(shí)（缺相運(yùn)行時(shí)）能正確動(dòng)作，也不會(huì)造成其他工況下自投裝置的不正確動(dòng)作[4]。

4 結(jié)束語(yǔ)

由于110kV電網(wǎng)系統(tǒng)屬于大電流接地系統(tǒng)，而35kV電網(wǎng)屬于小電流接地系統(tǒng)。在大電流接地系統(tǒng)中適用的備自投邏輯，且在小電流接地系統(tǒng)中并不能在所有工況下正確動(dòng)作，需要進(jìn)行相關(guān)的改造。這也說(shuō)明，在進(jìn)行不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行保護(hù)自動(dòng)裝置的移植應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該充分考慮不同系統(tǒng)的異同，確保運(yùn)行中的自動(dòng)設(shè)備能滿足實(shí)際電網(wǎng)系統(tǒng)的需要。經(jīng)過(guò)邏輯的修正與定值的配合，實(shí)現(xiàn)了小電流系統(tǒng)按要求正確動(dòng)作。為了保證備自投系統(tǒng)的正確動(dòng)作，需要注意與保護(hù)裝置、系統(tǒng)運(yùn)行方式、定值整定的正確配合。

[1]國(guó)家電力調(diào)度通信中心.繼電保護(hù)培訓(xùn)教材[M].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[2]董立天.微機(jī)型備用電源自投裝置運(yùn)行分析[J].供用電，2007，24(2)：37-38，58.

[3]張自偉.特殊運(yùn)行方式下幾起備自投動(dòng)作行為分析與改進(jìn)[J].浙江電力，2012，31(1)：18-21.

[4]楊忠禮，趙慧光，張光衡.影響備自投正確動(dòng)作原因分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，36(21)：97-98，101.