張倩++林康照

摘 要：本文介紹了廣州換流站站用電系統(tǒng)及備自投運行方式，詳細分析了備自投系統(tǒng)的切換邏輯和投切判據(jù)以及其設(shè)定值與配合邏輯。并以換流站站用電系統(tǒng)實際可能發(fā)生的事故對備自投系統(tǒng)進行檢驗。根據(jù)分析，現(xiàn)有的備自投與站用電系統(tǒng)之間存在配合問題。該文從修改保護出口矩陣、改進系統(tǒng)閉鎖邏輯兩方面入手，對備自投提出了改進方案。實際檢驗證明，該文采用的解決方案可有效解決站用電系統(tǒng)與備自投之間的配合缺陷，消除站用電系統(tǒng)部分故障對換流站安全運行帶來的隱患。

關(guān)鍵詞：換流站 站用電系統(tǒng) 備自投 配合

中圖分類號：TM721 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0094-02

備用電源自動投入裝置（簡稱備自投）是電力系統(tǒng)中為了提高供電的可靠性而裝設(shè)的自動裝置，當(dāng)工作電源因故障或者其他原因消失后，備自投迅速地將工作電源回路斷開，并將備用電源或者其他正常工作電源投入工作。隨著電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，為保證供電的可靠性[1]，備自投在變電站尤其是換流站中得到了廣泛的應(yīng)用，備自投與站用電系統(tǒng)的配合對換流站的穩(wěn)定運行有著極大的影響。該文將針對500 kV廣州換流站備自投與站用電系統(tǒng)在現(xiàn)場運用中遇到的一些問題進行分析和探討。

1 廣州換流站站用電系統(tǒng)及備自投介紹

1.1 站用電接線方式介紹

廣州換流站站用電10 kV系統(tǒng)采用三回電源供電方式（圖1所示），第I、II回電源為主電源，第III回電源為備用電源。第I回電源取自站內(nèi)220 kV配電室20D47間隔，經(jīng)220 kV站用變壓器21B，降壓后供10 kV母線 I段101母。第II回電源取自站內(nèi)220 kV配電室20D48間隔，經(jīng)220kV站用變壓器22B，降壓后供10 kV母線II段102母。第III回電源取自江村變電站，經(jīng)10 kV地埋式電纜向隔離變壓器10B供電，10B帶10 kV母線III段103母充電備用[2]。

1.2 廣州站備自投邏輯介紹

廣州換流站備自投系統(tǒng)由南瑞繼保公司提供。該套系統(tǒng)比較特殊，備自投邏輯在站控中實現(xiàn)，沒有單獨的備自投裝置。備自投的運行邏輯是（圖2所示）：當(dāng)系統(tǒng)備自投功能投入時，檢測到進線21B、10B、22B有一路或多路失壓，并且持續(xù)時間達1秒，系統(tǒng)自動發(fā)出投切相關(guān)開關(guān)命令，將失壓進線隔離；當(dāng)失壓線路故障排除，系統(tǒng)檢測到該線路恢復(fù)電壓，則自動發(fā)出投切相關(guān)開關(guān)命令，將進線恢復(fù)到正常工作狀態(tài)[3]。切換邏輯如圖2。

備自投判斷電壓是否正常的邏輯為：當(dāng)出線開關(guān)在分位時，若進線電壓正常則該回電壓ok；若出線開關(guān)在合位時，則判斷母線電壓是否正常，若正常則改回電壓ok。

2 換流站備自投定值與配合邏輯設(shè)定

換流站的站用電系統(tǒng)直接給換流閥冷卻系統(tǒng)（簡稱閥冷）供電，一旦閥冷系統(tǒng)失電，將導(dǎo)致直流閉鎖，所以換流站的備自投系統(tǒng)的定值設(shè)定不僅需要與外接線路保護的定值配合，更要與閥冷系統(tǒng)配合。所以目前換流站備自投定值整定原則為：

本側(cè)無壓：應(yīng)高于閥冷系統(tǒng)電源失壓定值。

鄰側(cè)有壓：考慮與本側(cè)無壓定值配合。如閥冷系統(tǒng)電源失壓定值為0.80Un，則閥冷系統(tǒng)電源失壓定值可取0.85Un，鄰側(cè)有壓定值取0.9 Un。

低電流：I=0.04In（In為二次額定電流，1A或5A）。

動作時間Tb與閥冷失電后跳閘時間T配合，同時應(yīng)大于進線重合閘時間及后備保護動作閉鎖自投時間。

Tb=T-△T-Th，△T取0.1～0.2 s；

Th為備自投跳閘與合閘的間隔時間，取0.15～0.2 s；

Tb最低不小于0.1 s[4]。

備自投閉鎖：站用變低壓側(cè)過流保護I、II段動作時，應(yīng)及時閉鎖備自投。

3 廣州換流站站用電與備自投配合存在的問題

目前廣州換流站備用站用變保護為南瑞的RCS-9679C保護裝置，該保護裝置沒有專門備自投閉鎖出口。目前備用站用變閉鎖備自投的方式是將RCS-9679C保護裝置遠方信號“保護動作”信號接到備自投中，備自投動作后僅閉鎖高壓側(cè)進線開關(guān)，不閉鎖低壓側(cè)出線開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)。這樣的設(shè)計存在以下問題：

（1）依照相關(guān)規(guī)程規(guī)定，變壓器差動、非電量、高后備動作時不應(yīng)閉鎖備自投。當(dāng)主變故障引起差動、非電量、高后備動作時，因為是切除了各側(cè)開關(guān)，不存在向故障點倒送電流的情況，備自投應(yīng)合上分段開關(guān)，恢復(fù)失壓母線的負荷。當(dāng)主變低壓側(cè)后備保護動作時，證明故障點不在主變范圍內(nèi)，而是在下一級回路，此時保護應(yīng)當(dāng)閉鎖備自投。由于RCS-9679C保護裝置不管何種保護動作都會發(fā)出“保護動作”信號，這樣備自投無法區(qū)分到底是哪一類型保護動作，無法正確發(fā)出閉鎖命令。

（2）備用站用變動作后發(fā)命令給備自投，閉鎖高壓側(cè)進線開關(guān)，不閉鎖出線開關(guān)（13DL）。由備自投裝置邏輯可發(fā)現(xiàn)，當(dāng)備用站用變低壓側(cè)過流I段保護動作時，保護僅跳開低壓側(cè)出線開關(guān)，備用站用變進線開關(guān)依然處于合位。備自投收到保護動作信號后，出口閉鎖高壓側(cè)出線開關(guān)。由于高壓側(cè)出線開關(guān)沒有跳開，低壓側(cè)開關(guān)跳開后故障被切除，進線電壓電壓恢復(fù)正常，此時備自投將判定低壓側(cè)出線開關(guān)滿足合閘條件（表一所示），經(jīng)過延時后，滿足13DL合閘所有連鎖條件，備自投發(fā)命令將低壓側(cè)出線開關(guān)再次合上。

由于此時低壓側(cè)母線故障尚未消除，保護會再次動作跳開低壓側(cè)開關(guān)，如此循環(huán)，開關(guān)將在短時間內(nèi)多次分合，極有可能導(dǎo)致開關(guān)損壞。

（3）三回站用變低壓側(cè)過流保護動作都不閉鎖母聯(lián)開關(guān)。當(dāng)變壓器低壓側(cè)后備保護動作，說明低壓側(cè)母線有故障或低壓側(cè)的出線有故障而開關(guān)未動，造成越級跳，如果此時不閉鎖備自投那么備自投將合上母聯(lián)開關(guān)，故障點將再次受到短路電流的沖擊?？紤]到極端情況下，廣州換流站備用電源不可用（10B退出），此時若101 M發(fā)生故障，11DL跳開，若此時不能及時閉鎖備自投，備自投將自動將012DL、013DL母聯(lián)開關(guān)合上。故障將會轉(zhuǎn)移到正常工作的103 M上，導(dǎo)致12DL也會跳開，這樣整個站用電系統(tǒng)將失去電源，從而導(dǎo)致閥冷失電，直流系統(tǒng)ESOF（緊急停運）。

4 解決方法

為解決廣州換流站站用電與備自投配合上存在的問題，考慮從以下兩方面入手：（1）鑒于備用站用電保護RCS-9679C保護裝置沒有專用備自投閉鎖出口，可考慮修改保護的出口矩陣，將矩陣的出口1（圖3所示）改為閉鎖備自投出口，重新鋪設(shè)電纜之備自投系統(tǒng)作為閉鎖備自投的開入，通過矩陣可以保證僅低壓側(cè)過流保護I、II段動作時才會閉鎖備自投。

（GL1：高壓側(cè)過流保護I段；GL2：高壓側(cè)過流保護II段；GL3：高壓側(cè)過流保護III段；DL1：低壓側(cè)過流保護I段；DL2：低壓側(cè)過流保護II段；DL3：低壓側(cè)過流保護III段；CK1：閉鎖備自投；CK2：跳變壓器各側(cè)開關(guān)；CK3：跳變壓器低壓側(cè)出口開關(guān)），（2）改進備自投系統(tǒng)的閉鎖邏輯，將備用站用電閉鎖備自投邏輯的信號定義為“BUS103_I

CB_BLOCK”并引入母聯(lián)開關(guān)及低壓側(cè)出線開關(guān)閉鎖邏輯中，實現(xiàn)備自投低壓側(cè)保護動作時可靠閉鎖低壓側(cè)出線開關(guān)及母聯(lián)開關(guān)。

5 結(jié)語

該文介紹了廣州換流站站用電系統(tǒng)及備自投系統(tǒng)的總體概況，分析了換流站站用電系統(tǒng)和備自投的配合關(guān)系。針對廣州站目前站用電系統(tǒng)與備自投存在的邏輯缺陷，提出了實際有效的解決方案。

參考文獻

[1] 陳茂英.110kV備自投裝置應(yīng)用中的相關(guān)問題探討[J].實用技術(shù)與管理，2014（1）：43-47.

[2] 超高壓廣州局.廣州換流站運行規(guī)程[Z].超高壓廣州局，2014.

[3] 南瑞繼保.交流站控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范[Z].南瑞繼保，2009.

[4] 超高壓輸電公司.超高壓輸電公司繼電保護整定業(yè)務(wù)指導(dǎo)書[Z].超高壓，2014：20-21.endprint