湯磊，于喬，江川，王林峰，吳博，彭寅

（山東青島供電公司，山東青島266002）

變電站不同電壓等級(jí)備自投裝置配合問(wèn)題分析

湯磊，于喬，江川，王林峰，吳博，彭寅

（山東青島供電公司，山東青島266002）

分析某35 kV變電站高低壓側(cè)備自投裝置未能正確動(dòng)作的過(guò)程。通過(guò)對(duì)備自投裝置內(nèi)部錄波圖形分析，確定引起高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作緩慢的原因是系統(tǒng)存在擾動(dòng)電壓，使得高壓側(cè)備自投啟動(dòng)后又返回重新計(jì)時(shí)，造成主變高低壓側(cè)并列運(yùn)行。通過(guò)分析，提高高壓側(cè)備自投裝置的檢無(wú)壓定值、引入檢有壓未動(dòng)作計(jì)時(shí)不返回的邏輯配合及延長(zhǎng)低壓側(cè)備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間等方法，可使高壓側(cè)備自投裝置躲過(guò)系統(tǒng)擾動(dòng)電壓先于低壓側(cè)動(dòng)作。同時(shí)為使低壓側(cè)備自投能夠有較短的動(dòng)作時(shí)間，提出將高壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)合位引入到低壓側(cè)備自投邏輯。

備自投裝置；不同電壓等級(jí)；系統(tǒng)擾動(dòng)電壓；高壓側(cè)開關(guān)合位判據(jù)

0 引言

變電站備自投裝置是變電站供電可靠性的重要保障，對(duì)于某些供電可靠性要求較高的變電站，在變電站的各電壓等級(jí)進(jìn)線處均裝有備自投裝置，這也引出了不同電壓等級(jí)備自投裝置間的配合問(wèn)題。某35 kV變電站發(fā)生了一起35 kV側(cè)失壓，而10 kV側(cè)備自投裝置出現(xiàn)了先于高壓側(cè)備自投裝置的誤動(dòng)作的問(wèn)題。

1 備自投裝置誤動(dòng)經(jīng)過(guò)

圖1為某35 kV變電站部分接線圖，該站有3條 35 kV進(jìn)線，4臺(tái)主變，4段10 kV母線，其中35 kV進(jìn)線均為純電纜線路。為保障重要客戶的可靠供電，在高低壓側(cè)均配置備自投裝置，為使高低壓備自投裝置在高壓側(cè)進(jìn)線失壓時(shí)有選擇性配合，將高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作時(shí)間整定為1.7 s，低壓側(cè)備自投動(dòng)作時(shí)間整定為2.7 s。正常運(yùn)行時(shí)橋開關(guān)33和分段開關(guān)13均在分位。2014-03-02T18∶11∶24，高壓側(cè)進(jìn)線I開關(guān)的上級(jí)線路發(fā)生接地故障，零序過(guò)流動(dòng)作跳開高壓側(cè)進(jìn)線I的上級(jí)開關(guān)，進(jìn)線I為純電纜線路，未設(shè)置重合閘。事故導(dǎo)致35 kV甲母線、1號(hào)主變、10 kV甲母線失壓且無(wú)流，高低壓側(cè)備自投裝置同時(shí)啟動(dòng)，此時(shí)應(yīng)高壓側(cè)備自投裝置先動(dòng)作，但低壓側(cè)備自投裝置卻先于高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作，造成2號(hào)主變負(fù)荷瞬時(shí)增大，最終2臺(tái)主變并列運(yùn)行。

圖1 某35 kV變電站部分一次接線

2 備自投裝置誤動(dòng)分析

高壓側(cè)和低壓側(cè)配置的備自投裝置型號(hào)為RCS-9651C。從高壓側(cè)裝置的動(dòng)作報(bào)告可以看出，該日18∶11∶24.911裝置感受到故障發(fā)生，35 kV系統(tǒng)電壓降低，備自投裝置啟動(dòng)，18∶11∶29.172備自投動(dòng)作跳進(jìn)線開關(guān)31。從啟動(dòng)到動(dòng)作間隔4.261 s，而備自投動(dòng)作定值為1.7 s，顯然動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)。而從低壓側(cè)備自投裝置的動(dòng)作報(bào)告可以看出，18∶11∶25.928備自投裝置啟動(dòng)，2.725 s后動(dòng)作，低壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作整定值為2.7 s，備自投正確動(dòng)作。

高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作，18∶11∶24.911啟動(dòng)，線電壓UAB=20.182 V，但18∶11∶25.513時(shí)，線電壓UAB的二次有效值達(dá)到35.276 V，大于保護(hù)低電壓定值25 V，備自投裝置重新計(jì)時(shí)。直至2014-03-02 T18∶11∶27.393，UAB電壓降至23.621 V，之后裝置計(jì)時(shí)1.78 s，18∶11∶29.173裝置動(dòng)作。

由此可見，該變電站高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作時(shí)間延長(zhǎng)的根本原因?yàn)橄到y(tǒng)擾動(dòng)電壓，導(dǎo)致相間電壓在保護(hù)啟動(dòng)之后大于低電壓定值，從而導(dǎo)致保護(hù)計(jì)時(shí)瞬間返回，直至電壓小于低電壓定值時(shí)，重新計(jì)時(shí)動(dòng)作。由于35 kV進(jìn)線均為純電纜線路，電纜電容較大，故障時(shí)線路有接地故障，線路故障或失壓時(shí)，電纜中的靜電分量與變壓器中的剩磁產(chǎn)生振蕩［1］，導(dǎo)致35 kV母線產(chǎn)生較高的擾動(dòng)電壓。

3 改進(jìn)措施

根據(jù)以上的保護(hù)動(dòng)作行為，可以確定影響高低壓側(cè)備自投裝置配合失敗的原因是高壓側(cè)的擾動(dòng)電壓導(dǎo)致延時(shí)。為消除電壓擾動(dòng)的影響，可以從定值和邏輯上進(jìn)行改進(jìn)［2］，以確保高低壓側(cè)備自投裝置配合的可靠性。

3.1 調(diào)整高低壓側(cè)備自投裝置的定值

首先考慮提高備自投裝置的檢無(wú)壓定值UWY，

式中：k為可靠系數(shù)，一般為1.1~1.2；Urdmax為系統(tǒng)擾動(dòng)的最大電壓有效值。該案例中可取最大擾動(dòng)電壓為35 V，其檢無(wú)壓定值應(yīng)設(shè)為40 V，即大于該系統(tǒng)擾動(dòng)電壓，但超出了備自投裝置要求的母線失壓的低電壓定值為0.15~0.30UN，備自投動(dòng)作的靈敏性提高但可靠性降低［3］，因此該案例中不適合提高備自投定值。

此時(shí)若要使備自投裝置可靠動(dòng)作需要改變備自投裝置的啟動(dòng)返回邏輯，即當(dāng)備自投裝置檢無(wú)壓UWY啟動(dòng)后，若此后裝置所測(cè)量的電壓值未達(dá)到備自投裝置的檢有壓定值UYY時(shí)，備自投裝置的動(dòng)作計(jì)時(shí)不返回，直至備自投裝置動(dòng)作出口，如圖2所示，引入檢有壓未動(dòng)作備自投裝置計(jì)時(shí)不返回的邏輯配合。

圖2 引入檢有壓未動(dòng)作計(jì)時(shí)不返回的邏輯配合

在改變低電壓定值的同時(shí)，可適當(dāng)加大低壓側(cè)備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間，即低壓側(cè)分段備自投的動(dòng)作時(shí)間Tb需躲過(guò)系統(tǒng)擾動(dòng)電壓持續(xù)時(shí)間trd，即

本案例中系統(tǒng)擾動(dòng)電壓持續(xù)時(shí)間為2.6 s，因此可將低壓側(cè)分段備自投的動(dòng)作時(shí)間Tb增加2.6 s，變更為5.3 s。

3.2 在低壓側(cè)增加一個(gè)高壓側(cè)開關(guān)合位判據(jù)

高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作時(shí)高壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)可能在合閘位置也可能在跳閘位置，若高壓側(cè)開關(guān)在合閘位置時(shí)，高壓側(cè)失壓，故障在變電站外部，此時(shí)需高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作恢復(fù)主變供電。

若高壓側(cè)開關(guān)在跳閘位置，低壓側(cè)母線失壓時(shí)，此時(shí)有可能為高壓側(cè)后備保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、非電量保護(hù)動(dòng)作及開關(guān)偷跳等四種情況。若高后備、差動(dòng)、非電量保護(hù)動(dòng)作將高壓側(cè)開關(guān)跳開，此時(shí)若低壓側(cè)母線沒有故障且母線失壓，則需要低壓側(cè)備自投動(dòng)作恢復(fù)低壓側(cè)母線供電。若高壓側(cè)開關(guān)偷跳，此時(shí)需要高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作。

從以上分析可以看到，當(dāng)高壓側(cè)開關(guān)處于合閘位置時(shí)，僅需要高壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作；當(dāng)高壓側(cè)開關(guān)處于分閘位置時(shí)，高、低壓側(cè)備自投裝置均有可能需要先動(dòng)作。因此可在低壓側(cè)備自投動(dòng)作邏輯引入一個(gè)高壓側(cè)開關(guān)合閘位置的判據(jù)。當(dāng)高壓側(cè)開關(guān)為合位時(shí)，低壓側(cè)備自投動(dòng)作時(shí)間為Tbmax，較備自投裝置正常動(dòng)作時(shí)間要長(zhǎng)，可參考式（2）整定，此時(shí)低壓側(cè)備自投裝置的動(dòng)作僅僅作為高壓側(cè)備自投裝置的后備裝置。當(dāng)高壓側(cè)開關(guān)在跳閘位置時(shí)，高壓側(cè)母線不會(huì)產(chǎn)生較高的系統(tǒng)擾動(dòng)電壓，因此低壓側(cè)備自投裝置可按照一般整定方案整定，躲開高壓側(cè)備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間即可。低壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作邏輯如圖3所示，其中高壓側(cè)開關(guān)合位是指低壓側(cè)備自投動(dòng)作時(shí)所要跳開主變的高壓側(cè)開關(guān)合位。此時(shí)低壓側(cè)備自投可具備較快速的低壓側(cè)母線失壓故障恢復(fù)能力。

圖3 低壓側(cè)備自投裝置動(dòng)作邏輯

4 結(jié)語(yǔ)

考慮到供電可靠性，在變電站高低壓側(cè)均配置備用電源自投裝置，為減輕站內(nèi)主變負(fù)載，需要高壓側(cè)備自投裝置先動(dòng)作，提高高壓側(cè)備自投裝置的檢無(wú)壓定值和延長(zhǎng)低壓側(cè)備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間有助于高壓側(cè)備自投裝置躲過(guò)系統(tǒng)擾動(dòng)電壓先于低壓側(cè)動(dòng)作。為使低壓側(cè)備自投能夠有較短的動(dòng)作時(shí)間，可將高壓側(cè)進(jìn)線開關(guān)合位接點(diǎn)引入到低壓側(cè)備自投裝置內(nèi)，進(jìn)行分類延時(shí)。

［1］曹珍崇，楊學(xué)昌，郅嘯，等.電纜配電網(wǎng)操作過(guò)電壓的計(jì)算與分析［J］.清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，47（4）：466-469.

［2］宋國(guó)堂，于海鵬，趙文靜，等.備用電源自動(dòng)投入裝置應(yīng)用中的誤動(dòng)問(wèn)題分析及應(yīng)對(duì)措施［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2010，30（7）：147-150.

［3］GB／T 14285—2006繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程［S］.

Coordination of Power Auto Backup Device of Different Voltages in Substations

TANG Lei，YU Qiao，JIANG Chuan，WANG Linfeng，WU Bo，PENG Yin
（Shandong Qingdao Power Supply Company，Qingdao 266002，China）

A failed order action of power auto backup device is analyzed in a 35 kV substation between the 35 kV and 10kV system.By graphical analysis of wave record，it is concluded that the voltage disturbance existing in the 35 kV system resulted in a delayed action of the power auto backup device.The time counting was restarted when the power auto backup device returned，which resulted in the low and the high voltage side of main transformer in a parallel operation of the transformer.Three methods are introduced to make the 35 kV power auto backup device start ahead of the 10 kV side.Firstly，the zero voltage test value of the 35 kV power auto backup device is re-adjusted to a higher value.Secondly，the time-counting logic starts with no return when the voltage goes beyond a certain value.Thirdly，the action time of the 10 kV power auto backup device is re-set to a higher value.Moreover，to shorten the action time of the 10 kV power auto backup device，a closed position in 35 kV switch is introduced into the action logic.

automatic bus transfer equipment；different voltages；disturbance voltage of system；closing position criterion of high voltage side switch

TM774

B

1007－9904（2015）05－0055－03

2014-12-12

湯磊（1984），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢修維護(hù)工作；

于喬（1988），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢修維護(hù)工作；

江川（1969），男，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)變電檢修技術(shù)管理工作；

王林峰（1979），男，高級(jí)工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)管理工作；

吳博（1982），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)管理工作；

彭寅（1986），男，工程師，從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)檢修維護(hù)工作。