張揚(yáng)

摘 要：常規(guī)變電站備自投裝置的動(dòng)作邏輯的控制條件可分為三類：充電條件、閉鎖條件、起動(dòng)條件。即在所有充電條件均滿足，而閉鎖條件不滿足時(shí)，經(jīng)過一個(gè)固定的延時(shí)完成充電，備自投裝置就緒，一旦出現(xiàn)起動(dòng)條件即動(dòng)作出口，文章即對(duì)其工作原理及應(yīng)用作相對(duì)概述，對(duì)指導(dǎo)實(shí)踐具體一定參考意義。

關(guān)鍵詞：備自投；保護(hù)；動(dòng)作

中圖分類號(hào)：TM63 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）16-0165-02

Abstract： The control conditions of the operation logic of the spare power source automatic switch gear in conventional substation can be divided into three categories： charging condition， locking condition and starting condition. That is， when all the charging conditions are satisfied and the latching conditions are not satisfied， the charging is completed after a fixed delay， and the spare power source automatic switch is ready. Once the starting condition is present， the working principle and application of the device will be relatively summarized， which has reference significance to guiding the specific practice.

Keywords： spare power source automatic switch； protection； action

1 概述

電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)支柱，是社會(huì)生活運(yùn)行的基礎(chǔ)。隨著我國電網(wǎng)的不斷發(fā)展，西電東送、南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，電網(wǎng)互聯(lián)已成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。電網(wǎng)互聯(lián)產(chǎn)生了巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也使電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更為復(fù)雜，各區(qū)域電網(wǎng)之間的功率交換將越來越頻繁，輸電線路的負(fù)擔(dān)也日益加重。如果由于故障等因素，某些承擔(dān)重要負(fù)荷關(guān)鍵線路一旦被切除，隨之引起的潮流轉(zhuǎn)移與后備保護(hù)不合理動(dòng)作的連鎖反應(yīng)，很有可能引發(fā)連鎖跳閘事件，甚至導(dǎo)致大停電事故，給社會(huì)和經(jīng)濟(jì)帶來難以估量的損失。

在工作電源因故障被斷開以后，能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入工作，使電能可以不間斷的向用戶供應(yīng)，同時(shí)還可以使電力系統(tǒng)的連續(xù)性得到大大的提高，通常這一裝置在110kV以下的系統(tǒng)中較為常見，這一裝置通常稱為備自投。經(jīng)過電力系統(tǒng)多年的運(yùn)行實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在以下設(shè)備中，會(huì)經(jīng)常使用到備自投裝置。（1）裝有備用電源的發(fā)電廠，比如水電，小型火電等，一般主要作為廠用電電源部分。（2）在比較重要的環(huán)境中，一般要使用雙電源供電系統(tǒng)，其中一個(gè)電源如果因故障斷開，另外一個(gè)電源就可以作為備用電源投入。（3）比較重要的變電站內(nèi)的變壓器或有互為備用的母線段，通常會(huì)有兩段電源互相切換，這樣即可以保證負(fù)荷連續(xù)性。（4）某些重要的輔助電動(dòng)機(jī)，要保證電動(dòng)機(jī)不停轉(zhuǎn)的運(yùn)行，必需要有兩段電源互相備用。

總結(jié)經(jīng)常出現(xiàn)的這些案例情況，我們可以得出，備自投裝置主要用于供電網(wǎng)、配電網(wǎng)中有兩個(gè)以上的電源供電，工作方式為主供電源、備用電源互相自動(dòng)切換性，且這些負(fù)荷非常的重要，必須要不停電的供電運(yùn)行才可以保證電能的連續(xù)性，在現(xiàn)有變電站的備自投配置中，高壓側(cè)多采用母聯(lián)自投或進(jìn)線自投的備用電源方式，而中低壓側(cè)多采用變壓器自投或母聯(lián)自投。以下就備自投裝置的基本要求、工作原理及其特殊問題進(jìn)行分析。

2 備自投裝置的基本要求

（1）應(yīng)保證在工作電源和設(shè)備斷開后，才投入備用電源或備用設(shè)備。因此在工作電源消失后，備自投邏輯先經(jīng)相應(yīng)延時(shí)跳開工作電源斷路器，確認(rèn)其跳開后，備自投邏輯才可進(jìn)行下去。這樣可防止將備用電源或設(shè)備投入到故障元件上，造成事故擴(kuò)大，損壞設(shè)備。（2）工作母線和設(shè)備上的電壓不論何種原因消失時(shí)備自投裝置均應(yīng)啟動(dòng)。因此備自投裝置有其獨(dú)立的低電壓起動(dòng)部分。（3）備自投只能動(dòng)作一次。當(dāng)工作母線或引出線發(fā)生永久性故障且并未通過斷路器將故障點(diǎn)隔離，因母線電壓降低，備投裝置動(dòng)作，備用電源投入；此時(shí)備用電源合于故障點(diǎn)，其保護(hù)裝置跳開備用電源開關(guān)，若此時(shí)備用電源繼續(xù)投入，不僅會(huì)進(jìn)一步損壞備用電源設(shè)備，還會(huì)對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生再一次沖擊，并有可能造成事故擴(kuò)大。（4）當(dāng)兩段系統(tǒng)的電源同時(shí)消失，無電壓的情況下，此時(shí)備自投不會(huì)誤動(dòng)作。（5）當(dāng)出現(xiàn)過負(fù)荷過電流的情況下，系統(tǒng)備自投會(huì)自動(dòng)識(shí)別，此時(shí)系統(tǒng)備自投不應(yīng)該動(dòng)作，以防造成更多的故障后果，其嚴(yán)重性比較大。（6）經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)的短路接地比較嚴(yán)重性的故障，此時(shí)當(dāng)備自投裝置動(dòng)作時(shí)，一旦重合到永久性的故障時(shí)，備自投應(yīng)保護(hù)加速動(dòng)作跳開后，不再重合動(dòng)作。（7）備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間以使負(fù)荷的停電時(shí)間盡可能短為原則。

3 備自投裝置工作原理

微機(jī)型備自投裝置提供的模擬量輸入，開關(guān)量輸入與定值都可以成為控制備自投動(dòng)作的可編程原件。為防止備自投裝置重復(fù)動(dòng)作，借鑒重合閘邏輯的做法，在動(dòng)作邏輯中設(shè)置了一個(gè)“充電”計(jì)數(shù)器。在傳統(tǒng)備自投上采用電容器充放電過程和瞬時(shí)動(dòng)作延時(shí)返回的中間繼電器實(shí)現(xiàn)一次合閘；在微機(jī)備自投中，一般采用邏輯判斷和軟件延時(shí)代替充電過程。目前國內(nèi)生產(chǎn)的備自投裝置，主要的工作原是可以劃分三大類邏輯的控制條件，分別是充電條件、閉鎖條件、起動(dòng)條件。即在所有充電條件均滿足，而閉鎖條件不滿足時(shí)，經(jīng)過一個(gè)固定的延時(shí)完成充電，備自投裝置就緒，一旦出現(xiàn)起動(dòng)條件即動(dòng)作出口。橋斷路器或母聯(lián)備投可見圖1所示，是橋斷路器或母聯(lián)備投的一次接線圖。正常運(yùn)行時(shí)，其主要線路的母線斷路器處于斷開狀態(tài)，而當(dāng)某一段母線因供電設(shè)備或線路故障跳開或偷跳時(shí)，則馬上進(jìn)行另外一條線路上的斷路器自動(dòng)重合，即3QF合上，從而實(shí)現(xiàn)備用功能，當(dāng)然經(jīng)常可能會(huì)出現(xiàn)過永久性的故障后，線路斷路器不能重合成功，即會(huì)再重合一次，不能再發(fā)生重合，否則更多的短路電流沖擊，對(duì)設(shè)備發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞。為防止TV斷線時(shí)備自投誤動(dòng)，取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據(jù)。下面以I母失壓分析其動(dòng)作邏輯如下：

（1）充電條件（邏輯“與”）。a.1QF合位，2QF合位，3QF分位。b.I母有壓，II母有壓經(jīng)過10-15s后充電完成。（2）放電條件（邏輯“或”）。a.手跳1QF、2QF。b.3QF合位。c.I母、II母同時(shí)無壓。d.有其他外部閉鎖條件。e.備自投動(dòng)作出口后。（3）起動(dòng)條件（邏輯“與”）。a.I母無壓，進(jìn)線I無流。b.II母有壓。備自投起動(dòng)后經(jīng)延時(shí)跳1QF，確認(rèn)1QF跳開后，合3QF。

4 備自投實(shí)際應(yīng)用及相關(guān)問題分析

在通二變電站中，110kV采用進(jìn)線備自投方式，35kV及6kV采用母聯(lián)備自投方式。下面結(jié)合通二變電站的備自投運(yùn)行方式進(jìn)行相關(guān)問題分析。

4.1 輸入量分析

下面將結(jié)合通二站110kV側(cè)進(jìn)線自投進(jìn)行輸入量的分析。（1）交流量：a.I母電壓Ua1、Ub1、Uc1；II母電壓Ua2、Ub2、Uc2，用以判別母線有無電壓。b.線路1、2A相電流Ia1、Ia2，防止PT斷線使備投誤動(dòng)。（2）開關(guān)量：a.1QF、2QF、3QF跳位TWJ常開觸點(diǎn)（通二站高壓側(cè)分段開關(guān)為死連接，3QF端子默認(rèn)合位），用于系統(tǒng)運(yùn)行方式判別。b.備自投閉鎖接點(diǎn)。

4.2 備自投閉鎖相關(guān)問題

（1）手跳閉鎖。在通二變電站中，備自投裝置通過接入手跳繼電器常開接點(diǎn)（STJ）以實(shí)現(xiàn)手跳閉鎖功能。（2）保護(hù)閉鎖。保護(hù)閉鎖分別有母差動(dòng)作閉鎖、主變后備保護(hù)閉鎖母聯(lián)自投。如在通二變電站中，低壓側(cè)為單母線分段方式，兩條母線互為備用。當(dāng)母線或主變引出線故障時(shí)，變壓器的主保護(hù)并未切除故障，主變后備保護(hù)動(dòng)作將故障切除，造成相應(yīng)母線失壓，此時(shí)應(yīng)閉鎖母聯(lián)自投，以防止備自投動(dòng)作，合閘于故障點(diǎn)，造成再次沖擊。（3）其他閉鎖輸入。

4.3 過負(fù)荷聯(lián)切問題

當(dāng)備用電源不能滿足全部供電容量要求，則應(yīng)在備用電源投入前有選擇的切除部分負(fù)荷，同時(shí)閉鎖相應(yīng)線路的重合閘。同時(shí)，有電廠并網(wǎng)的變電站備投裝置應(yīng)具有防止非同期合閘的措施，即具備備自投裝置動(dòng)作聯(lián)跳電廠線開關(guān)或檢無壓合閘回路的條件。通常情況下，在滿足無壓、無流的條件下才啟動(dòng)動(dòng)作，跳開主供電源后，再合備用電源。在通二變電站中，因?yàn)樨?fù)荷較小，備自投裝置并未采用過負(fù)荷聯(lián)切的相關(guān)方式。

4.4 備自投裝置動(dòng)作時(shí)間整定問題

對(duì)于單獨(dú)備自投裝置時(shí)間的整定要求：低電壓元件動(dòng)作后延時(shí)跳開工作電源，其動(dòng)作時(shí)間宜大于本級(jí)電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與線路重合閘時(shí)間之和，一般整定時(shí)間為3-4s；備自投投入時(shí)間一般不帶延時(shí)，如需聯(lián)切部分負(fù)荷，投入時(shí)間可整定為0.1-0.5s。

4.5 備自投裝置在生產(chǎn)實(shí)際中的注意事項(xiàng)

（1）在備自投裝置的實(shí)際跳合試驗(yàn)中，應(yīng)將其從其他運(yùn)行裝置獨(dú)立出來，做好必要的安全措施，退出備自投跳運(yùn)行開關(guān)的出口壓板，并拆除備自投跳運(yùn)行開關(guān)的跳閘電纜，防止誤跳運(yùn)行設(shè)備。（2）在備自投試驗(yàn)前，應(yīng)區(qū)分運(yùn)行PT與停電PT的電壓電纜，斷開備自投裝置中的電壓連片，防止PT短路。（3）備自投裝置試驗(yàn)中，要進(jìn)行實(shí)際傳跳工作，做好相應(yīng)的安全措施，明確備自投的實(shí)際動(dòng)作邏輯，嚴(yán)格按照動(dòng)作邏輯進(jìn)行試驗(yàn)，并注意驗(yàn)證相關(guān)閉鎖邏輯。

5 結(jié)束語

備自投主要作用因此在工作電源消失后，備自投邏輯先經(jīng)相應(yīng)延時(shí)跳開工作電源斷路器，確認(rèn)其跳開后，備自投邏輯才可進(jìn)行下去。盡最程序上減少損失，最大的角度上避免造成事故擴(kuò)大，損壞設(shè)備，是保證在工作電源和設(shè)備斷開后，才投入備用電源或備用設(shè)備。越來越受到高壓輸電線路，大型發(fā)電廠的使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瑞生，李燕斌，周逢權(quán).智能變電站功能架構(gòu)及設(shè)計(jì)原則[J].中國智能電網(wǎng)學(xué)術(shù)研討會(huì)，2010，38（21）：24-27.

[2]楊齊遜.微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)[M].北京：水電出版社，1988.

[3]朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)（第二版）[M].北京：中國電力出版社，1995.

[4]國家電網(wǎng).智能變電站技術(shù)導(dǎo)則[S].Q＼GDW383-2009.

[5]賀家李，宋從矩.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理（第二版）[M].北京：水利電力出版社，1985.

[6]吳濤，郭嘉陽，李華偉.華北電網(wǎng)利用十三陵抽水蓄能電廠機(jī)組進(jìn)行黑啟動(dòng)的試驗(yàn)研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001，25（3）：56-58.

[7]Prabha Kundur. Power system stability and control[M].北京：中國電力出版社.2002.

[8]趙智大.高電壓技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2009.