劉 銳

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林長春130021）

泵站備用電源自動投入與繼電保護(hù)裝置配合方案分析

劉 銳

（吉林省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，吉林長春130021）

為保證供水率，國內(nèi)泵站對電源安全可靠性要求越來越高。往往采用備用電源自動投入裝置，但該裝置受到其工作原理的限制，須結(jié)合必要的繼電保護(hù)裝置及合理的主接線形式，才能避免將備用電源投在故障點(diǎn)上。本文對該問題進(jìn)行了分析并提出相應(yīng)的解決方案。

雙回線供電；備用電源自動投入裝置；二次事故；后備保護(hù)

近年來，國內(nèi)大、中型泵站為保證泵站供水率，有條件的泵站多采用雙回線供電?！侗谜驹O(shè)計(jì)規(guī)范》（G B 50265-2010）規(guī)定：“只要通過論證，中型、甚至小型泵站也可以采用雙回線供電。另外采用雙回線路供電的泵站，每一回供電線路應(yīng)按承擔(dān)泵站全部容量設(shè)計(jì)，但不包括泵站機(jī)組備用容量?！北疚闹攸c(diǎn)討論泵站在設(shè)有雙回路供電情況下，備用電源自動投入裝置和繼電保護(hù)裝置配合的問題。

1 基本情況

某城市供水泵站，供水保障率為97%。為保障泵站供電電源的可靠性，泵站采用雙回路供電方案，且每個回路都能單獨(dú)承擔(dān)泵站全部負(fù)荷。根據(jù)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀和電力系統(tǒng)主管部門意見，供電線路1回“T”接于66kV輸電線路（簡稱甲線）作為泵站主供電線路，供電線路2回“T”接于66kV輸電線路（簡稱乙線）作為泵站的備用電源線路。

電氣主接線采用2臺容量4000kV A的節(jié)能型有載調(diào)壓降壓變壓器，2臺變壓器高壓側(cè)與2回66kV進(jìn)線電源采用內(nèi)橋接線方式，以增加66kV供電電源可靠性。2臺變壓器、2條66kV線路互為備用。變壓器低壓側(cè)（6kV）側(cè)采用單母線斷路器分段接線方式。根據(jù)運(yùn)行方式的變化，確定6kV母聯(lián)開關(guān)的投、退。泵站主接線見圖1。

圖1 主接線簡圖

電源取自甲線路時，乙線路作為備用，1B主變壓器運(yùn)行，2B主變壓器備用，橋聯(lián)開關(guān)處在合位狀態(tài)。如果甲線路出現(xiàn)故障或停電，則要求備用電源自動投入裝置跳開甲線路進(jìn)線開關(guān)，自動投入備用乙線路進(jìn)線開關(guān)，由備用電源線路帶1B主變壓器運(yùn)行。如果1B變壓器故障，備用電源自動投入裝置檢測到變壓器保護(hù)裝置跳開故障主變壓器一、二次側(cè)主開關(guān)后，自動合2B主變壓器的一、二次側(cè)主開關(guān)，同時聯(lián)動合6kV母聯(lián)斷路器。

2 問題提出與分析

2.1 問題的提出

當(dāng)供電線路失電和主變壓器發(fā)生故障被保護(hù)裝置從電網(wǎng)中切除時，備用電源自動投入裝置能夠按照工況設(shè)定正常工作。當(dāng)機(jī)組發(fā)生故障時，保護(hù)裝置可將故障機(jī)組從電網(wǎng)中切除，避免故障擴(kuò)大化。當(dāng)故障出在機(jī)端母線時，如果保護(hù)裝置將帶病母線和變壓器同時從電網(wǎng)中切除。則備用電源自動投入裝置會將備用電源投到故障點(diǎn)，造成二次事故，將對設(shè)備和操作人員造成傷害。

2.2 問題的分析

要解決備用電源自動投入裝置可能投到故障點(diǎn)的問題，需要了解備用電源自動投入裝置的工作原理。其工作原理與自動重合閘裝置很類似，也由充電、啟動、閉鎖、檢定、投入等幾個主要環(huán)節(jié)組成。具體見圖2。

（1）投入/退出控制：由控制開關(guān)位置或遠(yuǎn)方遙控決定備自投功能是投入運(yùn)行或是退出運(yùn)行。

（2）充電準(zhǔn)備條件：當(dāng)系統(tǒng)以預(yù)定的方式工作時，備自投進(jìn)入充電準(zhǔn)備方式，約25s左右備自投裝置準(zhǔn)備好，并給出指示。一般的充電條件是母線有電壓和相應(yīng)的開關(guān)位置條件。當(dāng)充電條件不滿足時，放電方式有兩種，一種為快速方式，約0.3s放電完畢，該方式適用于任何原因?qū)е碌墓ぷ麟娫刺_都不需要自投備用電源的場合；另一種是慢速放電方式，約10s放電完畢，該方式除非引入了閉鎖條件閉鎖了自投，適用于任何原因?qū)е碌氖щ姸夹枰酝兜膱龊稀?/p>

（3）啟動條件：在備自投已處于準(zhǔn)備好狀態(tài)，若工作電源失電且備用電源有電時，則備自投經(jīng)整定的延時后被啟動。檢測工作電源失電的判據(jù)一般為母線低電壓和電源進(jìn)線無電流。采用快速備自投時則使用頻率和頻率下降速度過大的判據(jù)。

（4）閉鎖條件：當(dāng)手動切除工作電源或保護(hù)動作跳開工作電源而不允許自動投入備用電源時，可引入開入量閉鎖備自投，閉鎖采用的是瞬時放電方式。如果備自投裝置已選擇了采用快速放電方式，則可不引入閉鎖條件，快速備自投除外。

（5）動作順序：備自投動作后發(fā)出0.3～0.5s的一次動作脈沖，先跳開工作電源開關(guān)，在確認(rèn)工作電源開關(guān)被跳開后，再合上備用電源開關(guān)恢復(fù)供電。如果有聯(lián)切聯(lián)動的需要，還要發(fā)出聯(lián)切、聯(lián)動命令。

（6）自投結(jié)束：備自投從啟動開始起允許的最長整組動作時間為10s，若10s內(nèi)恢復(fù)供電，則認(rèn)為備自投成功，做出成功指示，反之給出備自投失敗指示。

通過上述分析可知，備用電源自動投入裝置的備投條件輸入需要固化。如缺少對備投條件的分析、判斷，僅通過備投裝置來避免備用電源投到故障點(diǎn)的問題是無法解決的。

3 解決思路

在設(shè)計(jì)方案中，主要依靠主變高、低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)裝置來解決問題。

（1）主變高壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)，作用于主變壓器高、低壓側(cè)斷路器及66kV橋斷路器跳閘。

（2）主變低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)，I段保護(hù)作用于6kV機(jī)端母線母聯(lián)斷路器，I I段保護(hù)作用于主變壓器低壓側(cè)斷路器，I I I段保護(hù)作用于主變壓器高、低壓側(cè)斷路器及66kV橋斷路器跳閘。

主變低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)裝置具備延時、多段分?jǐn)嗄芰?，?dāng)保護(hù)裝置監(jiān)測到變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)過電流及低電壓時，I段保護(hù)作用用于6kV機(jī)端母線母聯(lián)斷路器，將I I段機(jī)端母線切出電網(wǎng)。如電流未恢復(fù)到額定值，但依舊很大時，I I段保護(hù)作用于主變壓器低壓側(cè)斷路器，繼續(xù)將I段機(jī)端母線從電網(wǎng)中切除。如果故障依舊，I I I段保護(hù)作用于主變壓器高、低壓側(cè)斷路器及66kV橋斷路器跳閘。

備用電源自動投入裝置啟動條件滿足時，I I段機(jī)端母線投入備用電源網(wǎng)絡(luò)。因故障點(diǎn)已經(jīng)通過主變低壓側(cè)復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)裝置從電網(wǎng)中切除了，所以避免了備用電源投到故障點(diǎn)的情況的發(fā)生。

圖2 備用電源自動投入裝置的通用邏輯

4 結(jié)論

通過泵站設(shè)置的繼電保護(hù)裝置和備用電源自動投入裝置的配合，即滿足了規(guī)范對保護(hù)可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的設(shè)計(jì)要求，也提高了泵站供水保障率。重要的是避免了備用電源投到故障點(diǎn)。但這也增加了對保護(hù)裝置的過度依賴。如該設(shè)計(jì)方案中，在變壓器高壓側(cè)增加一組戶外斷路器，繼電保護(hù)和備用電源自動投入裝置配合將更加合理。

［1］G B/T 50265-2010.《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》［S］.

［2］G B 50052-2009.《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》［S］.

［3］D L/T620-1997.《交流電氣裝置的過電壓保護(hù)和絕緣配合》［S］.

［4］SL583-2012.《泵站計(jì)算機(jī)監(jiān)控與信息系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則》［S］.［5］G B/T 14285-2006.《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》［S］.

［6］G B/T 50063-2008.《電測量儀表裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》［S］.

［7］丘關(guān)源.《電路》［M］.北京：高等教育出版社，1997.

［8］弋東方《電力工程電氣設(shè)備手冊電氣一次部分》［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［9］王兆安，劉進(jìn)軍《電力電子技術(shù)》［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

圖5 工況二最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力

（1）錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)體系與圍巖接觸面積較大，全面接觸改善圍巖載荷的受力分布及其之間的作用效果，使支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖形成一個統(tǒng)一的整體。

（2）初期臨時支護(hù)后，圍巖還可以繼續(xù)進(jìn)行變形，釋放塑形能量，最佳支護(hù)時間是以變形形式轉(zhuǎn)化的工程力和圍巖的本身承載力最大，而工程支護(hù)力最小時進(jìn)行后期支護(hù)，目的就是避免出現(xiàn)松動破壞的時刻，充分發(fā)揮圍巖塑性區(qū)的承載能力。

（3）錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)有一定的柔性，能在一定程度上根據(jù)圍巖的變形狀態(tài)進(jìn)行適量的調(diào)整，保證支護(hù)體系的支護(hù)效果。

參考文獻(xiàn)

［1］D L/T 5195-2004.《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》［S］.

［2］徐升.葫蘆壩水電站引水隧洞的支護(hù)方法與施工技術(shù)［D］.中國地質(zhì)大學(xué)，2008.

［3］王民壽，楊明舉，李艷玲.錨桿支護(hù)對地下洞室圍巖應(yīng)力分布的影響［J］.工程力學(xué)增刊，2001.

T V 734

A

1672-2469（2015）06-0091-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.06.031

劉 銳（1975年—），男，高級工程師。