王巍 魏國華 范相濤 焦洋 李延龍 王月

【摘要】供電網(wǎng)絡為了保證供電可靠性，在變電站內通常會配置備用電源自動投入裝置，簡稱備自投裝置。當系統(tǒng)電源因為故障失電后，能快速自動將備用電源投入使用，保證供電的連續(xù)可靠性。備自投裝置主要用于110kV及以下的中、低壓配電系統(tǒng)中，在純負荷變電站的220kV供電網(wǎng)絡中也有配置。當變電站低壓側帶有電源時，備自投的邏輯將受到影響，無法按照定值設定的時間動作，對供電穩(wěn)定性和可靠性帶來了一定的影響。本文結合某220kV負荷變電站備自投的實際動作情況，對這一問題進行了分析，并嘗試提出一些解決方案。

【關鍵詞】備自投；小電廠；聯(lián)切

1.引言

某220kV負荷變電站一次方式為兩個進線電源各帶一部分負荷，通過母聯(lián)斷路器互為備用，如圖一所示：高壓側兩個進線電源各接一段母線，通過高壓側母聯(lián)互為備用，每段220kV母線帶一個三卷主變，主變中低壓側各接到一段母線，中、低壓側母線直接帶負荷，同樣通過中低壓側母聯(lián)斷路器互為備用。

本站特殊性在于#1變中壓側母線連接了一個地方小電廠，同時給系統(tǒng)供電。當電源2212因故障失電后，備自投需按設定時限及時動作，將2213電源投入使用，縮短#1變壓器所帶負荷停電時間，但本變電站因為中壓側電廠的原因，備自投裝置無法按要求時間動作，而且故障期間供電質量不滿足要求，對供電的安全可靠性造成一定影響。

圖一 某220kV變電站主接線形式

2.自投動作實例分析

2.1 備自投動作邏輯

以某變電站220kV側為例，備自投保護裝置為RCS9651，自投方式為分段（橋）開關自投，一次接線如圖二所示。正常運行方式下母聯(lián)2245開關分位，進線電源2212、2213開關均合位運行。

圖二 自投邏輯分析圖

2.1.1 備自投充電條件

（1）2212、2213開關合位，2245開關分位；

（2）#4母線、#5母線三個線電壓均大于有壓定值；

（3）保護無閉鎖開入；

經一定延時充電完成。

2.1.2 備自投放電條件

（1）2245開關在合位經短延時；

（2）各種閉鎖備自投開入瞬時；

（3）#4、#5母線的三個線電壓均小于有壓定值，經延時；

（4）2212、2213、2245開關任何一個TWJ異常、使用本裝置操作回路時控制回路斷線、彈簧未儲能（合閘壓力異常）瞬時；

（5）2212、2213開關拒跳瞬時；

（6）整定控制字或軟壓板不允許#4、#5母線失壓分段自投。

2.1.3 備自投動作過程（以#4母線失壓為例）

當充電完成后，#4母線三線電壓均小于無壓啟動定值、2212開關電流小于有流閉鎖定值、#5母線三線電壓大于有壓定值則自投邏輯啟動，經自投方式延時定值跳開2212開關，確認2212開關處于分位后且#4母線無壓，經固定延時合2245開關。若“加速備自投”控制字投入，當備自投啟動后，若2212已經處于分位，則不經跳2212的延時直接合2245。

備自投裝置的應用范圍是上級電源失電，包括2212線路永久故障、2212線路上級電源故障失電，2212開關因機構等原因跳閘無法重合等。當#4、#5母線以下設備故障時，備自投裝置不應動作，以防止把故障設備投入到正常運行的系統(tǒng)里，擴大故障范圍。

2.2 RCS9651動作實例

2014年3月該站2212線路發(fā)生永久故障三相跳閘，開關分開10秒后2245備自投裝置才動作，此時低壓側10kV部分出線已經跳閘。經檢查錄波報告發(fā)現(xiàn)，2212開關分開后220kV#4母線電壓并沒有直接消失，而是由正常電壓慢慢下降，8秒時下降至備自投定值啟動電壓，自投邏輯才啟動，延時2秒后出口。

2.3 不正常動作的危害

10kV電容器51低壓保護定值為35V，高于備自投動作電壓30V，所以在10kV#4母線二次電壓降至35V時，備自投邏輯還未啟動，電容器51開關首先跳開，備自投動作后51開關不能自動合閘，需要手動操作，影響了供電的連續(xù)性。在2212斷開至2245合上這10秒內，#1主變三側所有負荷由電廠116供電，因出力不足頻率和電壓產生崩潰，供電質量嚴重下降，對一些用戶的用電設備以及發(fā)電廠的發(fā)電設備可能造成損害，影響了供電的可靠性和安全性。

3.解決方案

由以上分析我們知道，備自投不能按定值時間動作，原因主要在于它的啟動邏輯只判別母線電壓及進線電流，當進線電源失電但主變中、低壓側有電源的時候，這個電源會對主變反充電，主變此時做升壓變壓器使用，導致自投的電壓判據(jù)無法滿足。通常地方小電廠并網(wǎng)處均設有低頻解列裝置，以便在大系統(tǒng)產生小擾動時盡快切除小電廠以免故障擴大，但當大系統(tǒng)中負載過重，導致失電時小電廠頻率崩潰時，有可能因頻率下降過快閉鎖解列裝置，導致本文中討論的備自投不正常動作情況出現(xiàn)。針對這種情況，我們提出了三種解決方案。

3.1 進線永跳聯(lián)切

將2212線路保護操作箱的三相跳閘常開觸點串聯(lián)，通過2212控制屏上的聯(lián)切壓板并聯(lián)接入116電廠開關的永跳回路，如圖三所示。當2212開關因故障永跳時，將電廠開關116同時切斷，此時#1主變三側沒有任何電源，220kV#4母線無電壓，2245備自投邏輯可以正常啟動，將2213進線電源投入，最短時間內對用戶恢復供電，避免了發(fā)電機和用電設備因電壓和頻率崩潰帶來的損害，三相跳閘觸點串聯(lián)避免了當單相故障時誤切116?？紤]到2212開關停電檢修，其余設備不停電的情況，此時的運行方式為2245合位運行，2213進線電源帶全站負荷，備自投功能自動退出，不需要聯(lián)切回路，調試2212線路保護時要避免誤分116開關，所以在2212屏上設聯(lián)切壓板，通過此壓板投入或取消這個回路。

圖三 聯(lián)切回路圖

3.2 升級保護版本

以上兩種方法在保證自投正常動作的同時，不可避免的造成了將電廠從系統(tǒng)中切除的情況，如果需要將電廠重新接入系統(tǒng)，則需手動操作。因此我們提出了第二種解決方案：升級保護版本。升級后增加的備自投啟動邏輯如圖四所示。圖中的短延時T1是為了防止聯(lián)切開入觸點抖動備自投誤動作。讓廠家對裝置邏輯進行升級，增加備自投啟動開入觸點，在滿足進線開關無流的情況下，只要觸點開入即可強行啟動備自投邏輯，此時將聯(lián)切回路接到備自投啟動開入內，即用聯(lián)切回路啟動備自投邏輯，備自投啟動后的動作行為和常規(guī)一致，但是不需要延時2秒動作。若2212保護永跳但開關拒跳，因為故障沒有切除，進線開關有電流，備自投不會動作，不會將故障元件投入到運行系統(tǒng)中。用這種方法強行啟動備自投，可以避免切除電廠開關，最快速無損失的恢復供電，但保護邏輯的更改需要反復的論證和實際檢驗，并不是立即可行的解決方案。

圖四 備自投啟動邏輯升級補丁

3.3 尚待解決的問題

以上三種解決方案都是以2212線路故障永跳或開關偷跳為前提，無法解決當2212線路上級電源失電、2212開關本身并未跳閘的情況。當上級系統(tǒng)故障失電時，本側變電站暫時也沒有好的辦法來判別，還需要繼續(xù)研究探索。

4.總結

在變電站低壓側帶有電源的特殊方式下，高壓側備自投保護無法按照定值設定時間正確動作，帶來損失負荷和損害用電、發(fā)電設備的危險。本文提出了增設聯(lián)切回路及升級保護邏輯的解決方案，通過切除電廠開關或備自投強行啟動的方式使備自投正確動作，避免了電廠過載產生的頻率和電壓崩潰，和因此導致的損失負荷的問題。解決方案并不完善，但提出了一個可行的思路，需要實際應用來檢驗效果。

參考文獻

[1]RCS-9000系列C型保護測控裝置——備用電源自投部分技術和使用說明書.

[2]地方小電廠并網(wǎng)的變壓器和線路保護及安全自動裝置配置方案探討[J].繼電器，2007（35）：21.