宋兵,劉國(guó)興,鄂士平
(國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司,武漢 430050)
站用電運(yùn)行方式及備自投系統(tǒng)的研究與改進(jìn)
宋兵,劉國(guó)興,鄂士平
(國(guó)網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司,武漢 430050)
備用電源自投裝置(簡(jiǎn)稱(chēng)備自投)在電力系統(tǒng)中,有著非常廣泛的應(yīng)用,已經(jīng)成為電網(wǎng)自動(dòng)裝置中的重要組成部分,對(duì)保證重要負(fù)荷可靠供電起著非常重要的作用。論文結(jié)合變電站現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際及特殊情況對(duì)運(yùn)行方式及備自投裝置進(jìn)行了分析,通過(guò)對(duì)特殊運(yùn)行情況的分析提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議,也為將來(lái)類(lèi)似站用電備自投系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了參考。
備自投;運(yùn)行方式;方案改進(jìn)
【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.043
1.1 站用電系統(tǒng)介紹
1.1.1 站用電源介紹
某變電站站用電源采用三回供電(見(jiàn)圖1)。
Ⅰ回站用電源為工作電源,引自1#主變110kV2#母線;
Ⅱ回站用電源為備用電源,引自220kV變電站110kV間隔。
1.1.2 400V系統(tǒng)介紹
站用電系統(tǒng)低壓母線由400V1#母線(380V/220V工作Ⅰ段)和 400V2#母線(380V/220V工作Ⅱ段)組成。
站用備用變壓器經(jīng)過(guò)兩級(jí)斷路器接入400V1#母線和400V2#母線;Ⅰ回站用電工作,給400V1#母線供電;Ⅱ回站用電冷備用或充電備用,兩段工作母線分列運(yùn)行。
1.1.3 Ⅲ回站用電備用狀態(tài)介紹
冷備用:11001隔離開(kāi)關(guān)合上,1100斷路器拉開(kāi),403斷路器合上,400V3#母線停電,413、423斷路器拉開(kāi)。
充電備用:11001隔離開(kāi)關(guān)合上,1100斷路器合上,113B、13B充電,403斷路器合上,400V3#母線充電備用,413、423斷路器拉開(kāi)。
圖1 站用電系統(tǒng)主接線圖
1.2 備自投系統(tǒng)介紹
1.2.1 備自投功能
該站用電系統(tǒng)配有兩臺(tái)備自投裝置:備自投1作為Ⅲ回站用電源自動(dòng)投入Ⅰ回站用電源的自動(dòng)投入裝置。當(dāng)400V1#母線故障時(shí),Ⅰ回站用變低壓側(cè)零序電流保護(hù)帶延時(shí)動(dòng)作且閉鎖備自投1。備自投2作為Ⅲ回站用電源自動(dòng)投入Ⅱ回站用電源的自動(dòng)投入裝置。當(dāng)400V2#母線故障時(shí),Ⅱ回站用變低壓側(cè)零序電流保護(hù)帶延時(shí)動(dòng)作且閉鎖備自投2。
1.2.2 備自投裝置的工作條件(以備自投1為例)
1)備自投1充電的條件:(1)400V1#母線有壓;(2)Ⅲ回站用電源有壓;(3)401斷路器在合閘狀態(tài);(4)413斷路器在分閘狀態(tài)。
2)備自投1放電的條件:(1)Ⅲ回站用電源無(wú)壓;(2)413斷路器在合閘狀態(tài);(3)手跳401斷路器;(4)401斷路器跳閘拒動(dòng)。
1.2.3 備自投動(dòng)作過(guò)程
以備自投1為例,備自投裝置動(dòng)作過(guò)程如下:(1)1100斷路器在合上時(shí)。當(dāng)滿足備自投可用性條件,Ⅰ回電源故障,造成400V1#母線因非母線故障失壓,備自投裝置判別備用電源有電,動(dòng)作跳開(kāi)401斷路器,自動(dòng)合上413斷路器。(2)1100斷路器在拉開(kāi)時(shí)。當(dāng)滿足備自投可用性條件,Ⅰ回電源故障,造成400V 1#母線因非母線故障失壓,備自投裝置判別備用電源有電,動(dòng)作跳開(kāi)401斷路器,自動(dòng)合上1100、413斷路器。
以下對(duì)站用電保護(hù)及備自投系統(tǒng)的動(dòng)作行為進(jìn)行分析(均以備自投1為例),圖2為備自投1原理接線圖。
圖2 備自投1原理接線圖
2.1 工況一(正常工況下的工作過(guò)程)
(1)備自投動(dòng)作前運(yùn)行方式。Ⅰ回站用電工作,給400V1#母線供電;Ⅲ回站用電冷備用。(2)備用電源投入過(guò)程。在備自投充電完成后,如果Ⅰ回站用電發(fā)生非母線故障,備自投裝置檢測(cè)到:400V1#母線失壓(=NE01-TU),且401斷路器無(wú)流(=NE01-TI)。(3)二次裝置動(dòng)作過(guò)程分析。備用電源投入之后,備自投裝置檢測(cè)到413斷路器在合閘狀態(tài)(=NE21-4DL.TWJ為0),備自投放電,備自投功能不再起作用。這樣的設(shè)計(jì)也符合所用電設(shè)計(jì)規(guī)程的要求。
2.2 工況二(特殊工況)
(1)備自投動(dòng)作前運(yùn)行方式。Ⅰ回站用電工作,給400V1#母線供電;Ⅲ回站用電充電備用。Ⅲ回站用變保護(hù)動(dòng)作,跳開(kāi)1100斷路器,Ⅲ回站用電處于冷備用狀態(tài)。(2)備用電源投入過(guò)程。Ⅲ回站用電保護(hù)動(dòng)作不會(huì)閉鎖備自投功能,如果運(yùn)行人員未能及時(shí)手動(dòng)退出備自投功能,短時(shí)間內(nèi)Ⅰ回站用電發(fā)生非母線故障,造成400V1#母線失電。此時(shí)備自投動(dòng)作,將處于冷備用狀態(tài)的Ⅲ回站用電投上。(3)保護(hù)動(dòng)作過(guò)程。若13B低壓側(cè)故障為永久接地故障,保護(hù)再次動(dòng)作,跳開(kāi)1100、413斷路器。(4)二次裝置動(dòng)作行為過(guò)程。這種運(yùn)行工況造成了一次Ⅲ回站用電合于故障的事故,保護(hù)短時(shí)間內(nèi)由于同樣的故障動(dòng)作兩次。造成事故的原因是Ⅲ回站用電保護(hù)動(dòng)作之后,如果短時(shí)間內(nèi)Ⅰ回站用電源故障,備自投裝置將會(huì)投于故障電源。
2.3 工況三(特殊工況)
(1)保護(hù)動(dòng)作前運(yùn)行方式。Ⅰ回站用電工作,給400V1#母線供電;經(jīng)413、423斷路器聯(lián)絡(luò),給400V2#母線供電。(2)保護(hù)動(dòng)作過(guò)程。Ⅲ回站用變檢修后試充電時(shí),如果站用變保護(hù)區(qū)域內(nèi)存在故障(13B低壓側(cè)接地),1100斷路器合于故障后站用變保護(hù)動(dòng)作,跳開(kāi)413、423斷路器,造成400V2#母線非正常失電。(3)二次裝置動(dòng)作行為過(guò)程。403斷路器在設(shè)計(jì)上相當(dāng)于一把刀閘的作用且沒(méi)有接入保護(hù)跳閘回路,Ⅲ回站用變保護(hù)動(dòng)作會(huì)跳開(kāi)413、423斷路器。在試充電失敗時(shí),造成400V2#母線非正常失電,擴(kuò)大了事故造成的停電范圍。(4)反措。為避免400V2#母線非正常失電,可以采取如下措施:Ⅲ回站用變?cè)嚦潆娗巴顺觫蠡卣居米儽Wo(hù)跳413,423聯(lián)絡(luò)斷路器的壓板。在試充電正常之后,由運(yùn)行人員操作恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行方式。
上面的兩種特殊工況,給設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了隱患,增加了運(yùn)行人員倒閘操作的風(fēng)險(xiǎn)。為解決這些問(wèn)題,提出了以下幾種站用電系統(tǒng)的改造方案。
3.1 方案一
(1)改造目的。取消Ⅲ回站用電冷備用時(shí)的備自投功能。(2)改造內(nèi)容。將Ⅲ回站用電源有電的判據(jù)改為400V3#母線有電:將=ALA0.TU至備自投的接線改為接入=NE23.TU。(3)方案分析。如果取消Ⅲ回站用電冷備用時(shí)的備自投功能,備用電源在正常運(yùn)行時(shí)必須處于充電備用狀態(tài)。備用電源在充電備用時(shí)存在空載損耗,備用電源充電備用一年的損耗將達(dá)到5.807kW×24h× 365=50869.32kW·h。該方案降低了站用電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。在Ⅲ回站用變?cè)嚦潆娭叭孕枰顺觫蠡卣居米儽Wo(hù)跳413,423聯(lián)絡(luò)斷路器的壓板。在試充電正常之后,由運(yùn)行人員操作恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行方式。
3.2 方案二
(1)改造目的。增加Ⅲ回站用電保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投功能的回路。(2)改造內(nèi)容。增加備用變保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投的信號(hào)回路。(3)方案分析。Ⅲ回站用變保護(hù)由4套裝置實(shí)現(xiàn)見(jiàn)表1。
表1 Ⅲ回站用變保護(hù)裝置
備用電源保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投之后,不會(huì)發(fā)生保護(hù)動(dòng)作跳閘后,備自投再次動(dòng)作合于故障的情況但是外接閉鎖信號(hào)過(guò)多,且目前備自投裝置本身并不具備這樣的保持信號(hào)繼電器,如果采用外置磁保持信號(hào)繼電器,改造難度很大,很難實(shí)施。
3.3 方案三
(1)改造目的。將Ⅲ回站用變保護(hù)跳閘出口由跳413,423聯(lián)絡(luò)斷路器改為跳403斷路器。(2)改造內(nèi)容。將備自投裝置的控制字由備自投方式1改為備自投方式3;在備自投1的充電條件中增加“403斷路器在合閘狀態(tài)”的判據(jù);將Ⅲ回站用變保護(hù)(共4套裝置)動(dòng)作跳413、423斷路器改為跳403斷路器。(3)方案分析。該方案通過(guò)將Ⅲ回站用變保護(hù)跳閘出口由跳413,423聯(lián)絡(luò)斷路器改為跳403斷路器,備自投裝置將會(huì)投于故障電源的問(wèn)題;同時(shí)保留了Ⅲ回站用電冷備用備自投的功能,運(yùn)行方式更靈活經(jīng)濟(jì)。實(shí)施該方案需要對(duì)403斷路器的設(shè)計(jì)功能及滅弧能力重新進(jìn)行驗(yàn)證和考慮,需要對(duì)Ⅲ回站用變保護(hù)配置及備自投裝置的功能進(jìn)行重新分析。
3.4 方案比較
幾種方案比較來(lái)看,方案一的工作量小,易于實(shí)施。方案二改造難度大,基本不具可行性。方案三需要增加兩路信號(hào)且對(duì)裝置外圍接線改動(dòng)較大,但是改造工期長(zhǎng),無(wú)法在站用電系統(tǒng)投運(yùn)前實(shí)施。
隨著電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)改革的不斷深入,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生很多變化,同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)各種非常態(tài)的運(yùn)行方式,備自投與其他保護(hù)、安全自動(dòng)裝置之間的配合關(guān)系也將會(huì)變得更加復(fù)雜,從而找出并采取合理的、優(yōu)化的解決方案,提高供電可靠性。這樣的設(shè)計(jì)思路,可以作為將來(lái)類(lèi)似站用電備自投系統(tǒng)設(shè)計(jì)的參考。
【1】周濤.電力系統(tǒng)廣域備自投系統(tǒng)的分析[D].廣州:華南理工大學(xué),2010.
【2】李明.電網(wǎng)廣域備自投保護(hù)的研究與應(yīng)用[D].廣州:華南理工大學(xué),2012.
Research and Improvement on the OperationMode of Power Station and the Automatic Feeding System
SONGBing,LIUGuo-xing,EShi-ping
(StateGridHubeiElectricPowerCompanyMaintenanceCompany,Wuhan430050.China)
Standbypower supplyautomatic switching device (hereinafter referred to as automatic bus transfer equipment) in power systemwhich is of a very widerangeofapplications, hasbecome an important part ofthe automatic equipment ofpower grid and playsa veryimportant role to ensure reliablepower supply ofthe important load.Accordingto a substation practical and special operationmode and automatic switchingdevice are analyzed, through the analysis of special operation corresponding suggestions for improvement aremade and also provides a reference for the future similar station electricity by self investment system design.
automaticbustransferequipment;operationmode;schemeimprovement
TM732
B
1007-9467(2016)07-0066-02
2016-5-19
宋兵(1983~),男,湖北襄陽(yáng)人,工程師,從事特高壓變電站運(yùn)維檢修管理研究,(電子信箱)270244505@qq.com。