【摘 要】備用電源自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)“備自投”）是一種對(duì)提高電網(wǎng)供電可靠性切實(shí)有效的安全自動(dòng)裝置，已廣泛應(yīng)用于地區(qū)電網(wǎng)中。隨著電網(wǎng)的發(fā)展、新技術(shù)的應(yīng)用以及供電可靠性的需求，備自投的應(yīng)用也呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展態(tài)勢(shì)。本文介紹備自投在地區(qū)電網(wǎng)中的多種應(yīng)用情況，通過(guò)不同運(yùn)行方式及邏輯功能等的分析，比較各類(lèi)備自投的優(yōu)缺點(diǎn)，為電網(wǎng)建設(shè)、方式調(diào)整、備自投安裝等提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】備自投；地區(qū)電網(wǎng)；供電可靠性

0 引言

備用電源自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)備自投）是電力系統(tǒng)中為了提高供電可靠性而裝設(shè)的一種安全自動(dòng)裝置，當(dāng)工作電源因故障或其他原因消失后，備用電源自投裝置迅速地將工作電源回路斷開(kāi)，并將備用電源或其他正常工作電源投入運(yùn)行，從而避免用戶(hù)或變電站停電。

隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，為保證供電可靠性，備自投在電力系統(tǒng)尤其在110kV地區(qū)電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。

1 備自投概論

1.1 備自投裝置的基本要求

1）失去工作電源后，自動(dòng)投入裝置應(yīng)只允許備用斷路器動(dòng)作一次；

2）備用電源不滿(mǎn)足有壓條件，備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作；

3）備自投動(dòng)作時(shí)間應(yīng)避開(kāi)重合閘動(dòng)作時(shí)間；

4）若因設(shè)備故障（如母線(xiàn)），保護(hù)動(dòng)作或保護(hù)拒動(dòng)而引起相鄰后備保護(hù)（如變壓器后備保護(hù)）動(dòng)作切除工作電源的時(shí)候，應(yīng)閉鎖備自投裝置；

5）在以下情況之一時(shí)，備自投裝置應(yīng)可靠不動(dòng)作：由人工切除工作電源；工作電源電壓互感器二次側(cè)熔斷器熔絲熔斷或回路斷線(xiàn)；備用斷路器（母線(xiàn)聯(lián)絡(luò)斷路器）運(yùn)行；裝有備自投裝置的近區(qū)發(fā)生故障（備自投裝置整定時(shí)限上應(yīng)保證故障先由保護(hù)切除）。

1.2 備自投裝置的充電條件

1）備自投裝置功能壓板在投入狀態(tài)；

2）工作電源和備用電源正常，符合有壓條件；

3）工作斷路器和備用斷路器位置正常，即工作斷路器在運(yùn)行狀態(tài)，備用斷路器在熱備用狀態(tài)；

4）放電條件不成立，在滿(mǎn)足全部充電條件后，備自投裝置在充電狀態(tài)，具備備自投功能。

1.3 備自投裝置的放電條件

1）備自投裝置功能壓板在退出狀態(tài)；

2）備用電源不滿(mǎn)足有壓條件；

3）工作斷路器由人為操作斷開(kāi)或手動(dòng)跳閘繼電器動(dòng)作；

4）備用斷路器在運(yùn)行狀態(tài)；

5）工作斷路器拒跳或備用斷路器拒合；

6）母差保護(hù)或變壓器后備保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)工作斷路器；

任一放電條件滿(mǎn)足，備自投裝置在放電狀態(tài)，閉鎖備自投。

2 備自投在電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 進(jìn)線(xiàn)備自投

目前110kV電網(wǎng)中的變電站大多采用單母不分段、單母分段及內(nèi)橋接線(xiàn)結(jié)構(gòu)，有兩回及以上進(jìn)線(xiàn)，正常方式為一回運(yùn)行，另一回或兩回備用，為實(shí)現(xiàn)進(jìn)線(xiàn)備自投提供有利條件，也使其成為備自投應(yīng)用最為廣泛的功能之一。

2.1.1 方式說(shuō)明

某變電站由110kV進(jìn)線(xiàn)1供電，110kV進(jìn)線(xiàn)2備供，即1DL開(kāi)關(guān)運(yùn)行、2DL開(kāi)關(guān)熱備用，110kV備自投投入運(yùn)行。如圖1所示。

圖 1 進(jìn)線(xiàn)備自投應(yīng)用示意圖

2.1.2 備自投邏輯

110kV進(jìn)線(xiàn)1永久性故障，變電站失壓，備自投動(dòng)作，斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)，合上2DL開(kāi)關(guān)，恢復(fù)變電站供電。

進(jìn)線(xiàn)備自投優(yōu)點(diǎn)為邏輯簡(jiǎn)單，判斷準(zhǔn)確，有多年可靠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，但其缺點(diǎn)是功能單一，不適合在多個(gè)變電站手拉手的電網(wǎng)中運(yùn)行。

2.2 內(nèi)橋接線(xiàn)備自投

在內(nèi)橋接線(xiàn)結(jié)構(gòu)的變電站中應(yīng)采用內(nèi)橋接線(xiàn)備自投，正常方式為兩個(gè)開(kāi)關(guān)運(yùn)行，另一個(gè)開(kāi)關(guān)備用，通過(guò)方式調(diào)整可實(shí)現(xiàn)內(nèi)橋備自投或進(jìn)線(xiàn)備自投功能，滿(mǎn)足不同運(yùn)行方式下的電網(wǎng)供電需要。

2.2.1 方式說(shuō)明

某變電站110kV母聯(lián)3DL開(kāi)關(guān)熱備用，110kV進(jìn)線(xiàn)1、進(jìn)線(xiàn)2各供一段母線(xiàn)，即1DL、2DL開(kāi)關(guān)運(yùn)行，110kV備自投投入運(yùn)行。如圖2所示。

圖 2 內(nèi)橋接線(xiàn)備自投應(yīng)用示意圖

2.2.2 備自投邏輯

110kV進(jìn)線(xiàn)1永久性故障，變電站110kVⅠ段母線(xiàn)失壓，備自投動(dòng)作，斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)，合上3DL開(kāi)關(guān)，恢復(fù)110kVⅠ段母線(xiàn)供電。同理適用于110kV進(jìn)線(xiàn)2故障。

另外，若3DL、1DL開(kāi)關(guān)運(yùn)行，2DL開(kāi)關(guān)熱備用，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)線(xiàn)備自投功能。

內(nèi)橋接線(xiàn)備自投優(yōu)點(diǎn)為功能強(qiáng)大，兼具內(nèi)橋備自投及進(jìn)線(xiàn)備自投功能，運(yùn)行中方便靈活，但其缺點(diǎn)是二次接線(xiàn)復(fù)雜，操作時(shí)還需注意備自投功能切換等問(wèn)題。

2.3 10kV母聯(lián)備自投

在多臺(tái)主變供電的變電站中往往采用10kV備自投保證供電的可靠性，10kV備自投整定的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于110kV備自投的動(dòng)作時(shí)間，如上一級(jí)110kV備自投動(dòng)作并恢復(fù)供電后，則10kV備自投應(yīng)不動(dòng)作。

2.3.1 方式說(shuō)明

某變電站雙主變運(yùn)行，#1、#2主變各供10kV一段母線(xiàn)，即10kV母聯(lián)6DL開(kāi)關(guān)熱備用，10kV備自投投入運(yùn)行。如圖2所示。

2.3.2 備自投邏輯

110kV進(jìn)線(xiàn)1永久性故障，變電站110kVⅠ段母線(xiàn)失壓，若110kV備自投動(dòng)作不成功，則造成10kVⅠ段母線(xiàn)失壓，10kV備自投動(dòng)作，斷開(kāi)4DL開(kāi)關(guān)，合上6DL開(kāi)關(guān)，恢復(fù)10kVⅠ段母線(xiàn)供電。同理適用于110kV進(jìn)線(xiàn)2及單臺(tái)主變故障。

10kV母線(xiàn)備自投優(yōu)點(diǎn)為大幅提高10kV配網(wǎng)的供電可靠性，但其缺點(diǎn)是負(fù)載較重的變電站不能投入10 kV備自投，因當(dāng)備自投動(dòng)作后負(fù)荷將全部切換給另一臺(tái)主變供電，有可能造成主變過(guò)載。

2.4 遠(yuǎn)方備自投

常規(guī)的備自投往往只能滿(mǎn)足一個(gè)變電站的供電可靠性，對(duì)于110kV網(wǎng)絡(luò)閉環(huán)上串接兩個(gè)及以上的變電站，需引入遠(yuǎn)方備自投，通過(guò)裝置的遠(yuǎn)方通信功能，實(shí)現(xiàn)多個(gè)變電站之間的電壓、電流、開(kāi)關(guān)位置等信息的交互，實(shí)現(xiàn)多個(gè)變電站的互備，即滿(mǎn)足了方式調(diào)整的靈活性，也保證了各站的供電可靠性。

2.4.1 方式一說(shuō)明

110kV線(xiàn)路1供電變電站1，110kV線(xiàn)路3供電變電站2，110kV線(xiàn)路2由變電站1充電至變電站2，即1DL、2DL、4DL開(kāi)關(guān)運(yùn)行，3DL開(kāi)關(guān)熱備用。如圖3所示。

圖 3 遠(yuǎn)方備自投方式一應(yīng)用示意圖

2.4.2 備自投邏輯

（1）110kV線(xiàn)路1永久性故障，變電站1失壓，遠(yuǎn)方備自投動(dòng)作斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)，并向變電站2發(fā)送遠(yuǎn)方合3DL開(kāi)關(guān)命令；變電站2接收到遠(yuǎn)方合閘命令后，遠(yuǎn)方備自投動(dòng)作，合上3DL開(kāi)關(guān)，恢復(fù)變電站1的供電。

（2）110kV線(xiàn)路3永久性故障，變電站2失壓， 遠(yuǎn)方備自投動(dòng)作斷開(kāi)4DL開(kāi)關(guān)，合上3DL開(kāi)關(guān)，恢復(fù)變電站2的供電。

2.5 方式二說(shuō)明

110kV線(xiàn)路1供電變電站1，并經(jīng)110kV線(xiàn)路2供電變電站2，110kV線(xiàn)路3空載運(yùn)行，即1DL、2DL、3DL開(kāi)關(guān)運(yùn)行，4DL開(kāi)關(guān)熱備用。如圖4所示。

圖 4 遠(yuǎn)方備自投方式二應(yīng)用示意圖

2.6 備自投邏輯

（1）110kV線(xiàn)路1永久性故障，變電站1、變電站2失壓，遠(yuǎn)方備自投動(dòng)作斷開(kāi)1DL開(kāi)關(guān)，并向變電站2發(fā)送遠(yuǎn)方合4DL開(kāi)關(guān)命令；變電站2接收到遠(yuǎn)方合閘命令后，遠(yuǎn)方備自投動(dòng)作，合上4DL開(kāi)關(guān)，恢復(fù)變電站1、變電站2的供電。

（2）110kV線(xiàn)路2永久性故障，變電站2失壓， 遠(yuǎn)方備自投動(dòng)作斷開(kāi)3DL開(kāi)關(guān)，合上4DL開(kāi)關(guān)，恢復(fù)變電站2的供電。

遠(yuǎn)方備自投廣泛應(yīng)用于各種電壓等級(jí)的手拉手式電網(wǎng)接線(xiàn)方式，只需對(duì)傳統(tǒng)備自投邏輯進(jìn)行修改或重新設(shè)計(jì)，并增加一些開(kāi)關(guān)量輸入即可實(shí)現(xiàn)，從而提高電網(wǎng)的靈活性和可靠性。其缺點(diǎn)是備自投、重合閘及保護(hù)裝置之間的配合需經(jīng)大量模擬試驗(yàn)以驗(yàn)證其可靠性和正確性，同時(shí)當(dāng)參與遠(yuǎn)方備自投的任意一條線(xiàn)路檢修或停電時(shí)，備自投均需退出，從而降低了供電可靠性。

3 結(jié)論

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鄉(xiāng)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，居民對(duì)供電可靠性的要求逐漸提高，而地區(qū)電網(wǎng)大多采用環(huán)網(wǎng)供電，開(kāi)環(huán)運(yùn)行的方式，因此，備自投已成為電力系統(tǒng)保證電網(wǎng)穩(wěn)定性和供電可靠性的重要手段。

電網(wǎng)的發(fā)展、新技術(shù)的應(yīng)用加速備自投多元化的發(fā)展，以滿(mǎn)足電網(wǎng)不同運(yùn)行方式下的供電需求。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃、方式安排的需要，選擇合適的備自投裝置，發(fā)揮其最大功效，為地區(qū)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供有力保障。

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[責(zé)任編輯：劉帥](méi)