宦扶天

(江蘇省電力公司鎮(zhèn)江供電公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212001)

1 引言

備自投是備用電源自動(dòng)投入裝置和備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置的簡(jiǎn)稱。備自投裝置由于接線簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)和成功率較高等因素，在電力系統(tǒng)廣泛被使用。對(duì)于110kV終端變電站而言，一般采用內(nèi)橋接線，進(jìn)線電源為兩路，且不再設(shè)線路保護(hù)，往往采用進(jìn)線備自投配置方式。本文分析了3例110kV內(nèi)橋接線變電站備自投裝置受運(yùn)行方式影響未正確動(dòng)作發(fā)揮作用的案例，提出了積極的防范與改進(jìn)措施。

2 高壓側(cè)母線接入分布式電源方式

2.1 運(yùn)行方式介紹

如圖1所示，110kV變電站配有南瑞繼保RCS－9651C備自投裝置。此時(shí)，進(jìn)線L1正常運(yùn)行，進(jìn)線L2熱備用，分布式發(fā)電機(jī)組 DG通過 QF7開關(guān)接入110kVⅡ段母線上網(wǎng)。此時(shí)110kVⅠ母、Ⅱ母均有電壓，且QF1和QF3在合位、QF2在分位，滿足備自投的充電條件，備自投裝置經(jīng)過延時(shí)完成充電過程。

圖1 高壓側(cè)母線接入分布式電源方式接線

2.2 備自投動(dòng)作行為分析

未接入分布式電源時(shí)，當(dāng)進(jìn)線L1由于線路故障失電后，110kVⅠ母、Ⅱ母失壓，備自投裝置應(yīng)迅速啟動(dòng)，斷開QF1，合上QF2，恢復(fù)對(duì)用戶的供電。但110kVⅡ段母線接入分布式電源(DG)后，備自投的動(dòng)作邏輯將受到影響，進(jìn)線L1失電后，DG、Ⅱ母、Ⅰ母將與主網(wǎng)脫離，孤島運(yùn)行。110kVⅠ母和Ⅱ母仍有電壓，不滿足備自投動(dòng)作條件，備自投裝置不動(dòng)作。但是由于DG機(jī)組的容量較小，不足以滿足全站負(fù)荷功率。失去進(jìn)線L1的電源后，DG機(jī)組將失去穩(wěn)定性，DG機(jī)組電壓開始下降，當(dāng)電壓降低到一定程度，備自投的檢無(wú)壓條件滿足后，且若此時(shí)對(duì)側(cè)電廠未可靠切機(jī)，備自投將延時(shí)動(dòng)作，斷開QF1，合上QF2。進(jìn)線L2的電源和DG之間將產(chǎn)生非同期合閘問題，對(duì)變電站設(shè)備和DG機(jī)組產(chǎn)生沖擊和破壞。

2.3 解決方案

為了避免分布式電源接入對(duì)備自投造成的不良影響，要保證主供電源故障時(shí)快速將DG機(jī)組切除，還要可靠避免備用電源投入時(shí)與DG機(jī)組之間產(chǎn)生的非同期合閘問題。以南瑞繼保的RCS－9651C備自投裝置的運(yùn)行方式1為例來(lái)說(shuō)明解決方案的實(shí)施過程。為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)線故障時(shí)聯(lián)跳DG機(jī)組，可利用RCS－9651C型進(jìn)線備自投裝置邏輯跳進(jìn)線出口備用接點(diǎn)接至QF7保護(hù)手動(dòng)跳閘回路，實(shí)現(xiàn)備自投裝置動(dòng)作后聯(lián)跳QF7。具體方案如圖2所示，+KM和－KM分別為QF9操作電源的正、負(fù)母線，TJ－2為備自投裝置跳進(jìn)線開關(guān)QF1的備用接點(diǎn)，LP為跳閘出口壓板。

圖2 進(jìn)線故障連跳分布式電源方案圖

為了可靠避免備用電源投入時(shí)與DG機(jī)組之間產(chǎn)生的非同期合閘問題，必須要保證在QF2合閘之前QF7確實(shí)已經(jīng)斷開。對(duì)RCS－9651C的動(dòng)作邏輯進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)即可解決問題，改進(jìn)后的備自投邏輯如圖3所示，QF7－TWJ為增加的輸入信號(hào)。在備自投出口合閘“與”門處引入QF7的TWJ信號(hào)作為輸入判據(jù)條件，只有當(dāng)QF7－TWJ為1即QF7確實(shí)處于跳位時(shí)，備自投裝置經(jīng)過延時(shí)Tb才對(duì)QF2發(fā)合閘信號(hào)。

圖3 改進(jìn)后的備自投邏輯圖

3 單臺(tái)主變運(yùn)行方式

3.1 運(yùn)行方式介紹

如圖4所示，110kV內(nèi)橋接線變電站。進(jìn)線L1接110kVⅠ段母線運(yùn)行，進(jìn)線L2接110kVⅡ段母線熱備用，110kV母聯(lián)QF3開關(guān)運(yùn)行;1號(hào)主變運(yùn)行，2號(hào)主變主變因檢修退出，橋通道保留。此時(shí)備自投方式不變，同時(shí)退出檢修中的2號(hào)主變保護(hù)跳QF1開關(guān)及110kV母聯(lián)QF3開關(guān)功能。

圖4 單臺(tái)主變運(yùn)行方式接線

3.2 備自投動(dòng)作行為分析

在此特殊運(yùn)行方式下，110kVⅡ段母線范圍內(nèi)發(fā)生永久性故障時(shí)，由于110kVⅡ段母線設(shè)備不在1號(hào)主變差動(dòng)及高后備保護(hù)范圍內(nèi)，故1號(hào)主變差動(dòng)及高后備保護(hù)均不啟動(dòng)，進(jìn)線L1線路對(duì)側(cè)線路保護(hù)動(dòng)作跳閘，進(jìn)線L1線路及本所110kVⅠ、Ⅱ段母線失壓。因?yàn)闈M足110kVⅠ、Ⅱ母線失壓、進(jìn)線L2線路有壓，進(jìn)線L1線路無(wú)流的備自投裝置動(dòng)作條件，經(jīng)延時(shí)跳進(jìn)線QF1開關(guān)，確認(rèn)跳開后，再延時(shí)合進(jìn)線QF2開關(guān)，向本所110VⅡ段母線供電，由于故障點(diǎn)仍然存在，則進(jìn)線L2線路對(duì)側(cè)保護(hù)動(dòng)作開關(guān)再次跳閘，并進(jìn)行一次重合閘后再次跳開，全所110kV系統(tǒng)依然全部失壓。此時(shí)，不僅無(wú)法恢復(fù)110kV系統(tǒng)的送電，而且，由于多次對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行送電，可能引起設(shè)備的受損程度加重，擴(kuò)大事故。

3.3 解決方案

如遇單臺(tái)主變運(yùn)行的特殊方式時(shí)橋通道宜采用以下方式:進(jìn)線QF1開關(guān)運(yùn)行供110kVⅠ段母線，進(jìn)線QF2開關(guān)運(yùn)行送110kVⅡ段母線，110kV母聯(lián)QF3開關(guān)熱備用做為備用電源開關(guān)，備自投僅采用判斷110kVⅠ段母線失壓的橋備投方式(如圖5)。

此時(shí)若110kVⅡ段母線故障，進(jìn)線L2對(duì)側(cè)保護(hù)動(dòng)作開關(guān)跳閘，一次重合閘后再次跳開。同時(shí)，由于備自投方式為判斷110kVⅠ段母線失壓自投方式，條件不滿足，所以備自投裝置不會(huì)動(dòng)作，110kV系統(tǒng)供電情況基本不受影響。

圖5 改進(jìn)后的運(yùn)行方式

4 兩路進(jìn)線同源運(yùn)行方式

4.1 運(yùn)行方式介紹

在電網(wǎng)接線規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)，110kV內(nèi)橋接線變電站兩路電源一般考慮取自不同220kV變電站或同一個(gè)220kV變電站分列運(yùn)行的110kV母線，以增加供電可靠性。然而，在某些特殊運(yùn)方下，當(dāng)分列運(yùn)行的110kV母線并列或其中一條母線停役時(shí)，110kV變電站的兩路電源就會(huì)出現(xiàn)同源的運(yùn)行方式(如圖6)。

圖6 兩路進(jìn)線同源運(yùn)行方式接線

4.2 備自投動(dòng)作行為分析

當(dāng)作為互為備自投兩路電源取自不同的電源點(diǎn)時(shí)，單相故障狀態(tài)下，由于零序互感的的影響，會(huì)造成備用線路線路側(cè)電壓互感器電壓增高，由于備自投方案整定中一般按高于門檻值認(rèn)為備用線路有壓考慮，此種狀況下對(duì)備自投裝置沒有影響;當(dāng)備自投的兩路電源取自同一變電站同一110kV母線時(shí)，這樣故障狀態(tài)時(shí)由于備用線路會(huì)產(chǎn)生瞬時(shí)低電壓，如若此時(shí)電壓低于整定值可能會(huì)造成備自投裝置不啟動(dòng)。

4.3 解決方案

(1)110kV內(nèi)橋變電站的主備電源應(yīng)量引自不同變電站或分列運(yùn)行的母線。

(2)將備自投裝置失壓判定時(shí)間由0.4s合理的延長(zhǎng)，以躲過瞬時(shí)電壓降低的時(shí)間。

(3)合理進(jìn)行電網(wǎng)布局，周密安排運(yùn)行方式。110kV內(nèi)橋變電站進(jìn)線與110kV聯(lián)絡(luò)線進(jìn)行T形接線，10kV布局手拉手的聯(lián)絡(luò)線，可在必要時(shí)提供負(fù)荷支援，顯著提高供電可靠性，減少經(jīng)濟(jì)損失。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著電力系統(tǒng)的不斷增大和復(fù)雜，對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化水平和其堅(jiān)強(qiáng)程度的要求也日益提高，使得原來(lái)不太明顯的問題逐步顯現(xiàn)出來(lái)。本文詳盡剖析了幾起特殊運(yùn)方下備自投不正確動(dòng)作原因，并給出了切實(shí)可行的改進(jìn)措施，顯著提高了備自投裝置的可靠性與安全性，對(duì)今后的運(yùn)行方式安排與備自投裝置的使用有一定的指導(dǎo)意義。

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