夏業(yè)波

110 kV變電站備自投原理及其二次回路探討

夏業(yè)波

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和用電負(fù)荷的不斷增長(zhǎng)，人們對(duì)電網(wǎng)的供電能力、供電可靠性有了更高的要求。因此，備自投裝置應(yīng)在電網(wǎng)構(gòu)架已確定的基礎(chǔ)上，不斷提高自身的供電可靠性。當(dāng)前中國(guó)的110 kV變電站常配備備自投裝置，備自投裝置是否正確動(dòng)作直接影響著電網(wǎng)的正常運(yùn)行。探討了備自投動(dòng)作的基本原理和二次回路，為備自投的運(yùn)行提供參考。

110 kV變電站；備自投裝置；斷路器；主備供電源

當(dāng)下，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)于電力能源的需求日趨增加，對(duì)電能質(zhì)量及穩(wěn)定的要求也越來(lái)越高。電力系統(tǒng)在電力能源生產(chǎn)使用中起著至關(guān)重要的作用，而變電站又是電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。110 kV變電站配備備自投裝置可以保障供電的可靠性，保證供電系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行。因此，詳細(xì)了解備自投的原理及二次回路顯得尤為重要。

1 備自投動(dòng)作基本原理

常見(jiàn)的備自投裝置主要有變壓器備自投、分段（橋）備自投、進(jìn)線(xiàn)備自投，本文以進(jìn)線(xiàn)備自投為例。一般情況下，110 kV變電站在實(shí)際運(yùn)行中，通常會(huì)設(shè)置兩條線(xiàn)路互為主備供電源，一旦主供電源線(xiàn)路出現(xiàn)故障，線(xiàn)路保護(hù)跳閘，母線(xiàn)在定值時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)正常電壓，備自投裝置可以通過(guò)接入裝置的電流電壓量和相關(guān)開(kāi)關(guān)量自行檢測(cè)，動(dòng)作出口正確，恢復(fù)母線(xiàn)電壓，保證變電站安全穩(wěn)定運(yùn)行。備自投動(dòng)作遵循以下主要原則：①主供線(xiàn)路斷開(kāi)后，主供線(xiàn)路重合不成功，母線(xiàn)失壓，備自投才能動(dòng)作接入備供電源線(xiàn)路；②備自投裝置動(dòng)作只能進(jìn)行一次，動(dòng)作后需要手動(dòng)復(fù)歸。

2 備自投的模擬量采樣

基于備自投動(dòng)作原理，備自投裝置判斷母線(xiàn)失壓后才能動(dòng)作，因此備自投需要采樣母線(xiàn)電壓，實(shí)際回路為從PT并列屏引入母線(xiàn)電壓后經(jīng)備自投保護(hù)屏的母線(xiàn)電壓空開(kāi)后進(jìn)入裝置，達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)母線(xiàn)電壓的目的。同時(shí)，為了防止因進(jìn)入裝置前的母線(xiàn)電壓空開(kāi)異常跳閘或母線(xiàn)電壓采樣電纜線(xiàn)芯松動(dòng)導(dǎo)致備自投裝置采不到母線(xiàn)電壓，此種情況下備自投z裝置不應(yīng)該動(dòng)作，因此設(shè)置TV斷線(xiàn)閉鎖備自投動(dòng)作邏輯，其邏輯為當(dāng)正序電壓小于30 V時(shí)，主供電源線(xiàn)路有流，負(fù)序電壓大于8 V，滿(mǎn)足以上任一條件延長(zhǎng)一定時(shí)間后報(bào)母線(xiàn)TV斷線(xiàn)，斷線(xiàn)消失后延時(shí)返回。另外，除了判斷母線(xiàn)失壓外，在采樣回路中接入主備供線(xiàn)路電流回路，通過(guò)判斷主供線(xiàn)路無(wú)流更好地確認(rèn)斷路器已經(jīng)跳開(kāi)，防止備自投誤動(dòng)作，若母線(xiàn)失壓但主供電源線(xiàn)路電流采樣正常且大于裝置有流定值，則備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作。另外，為使備自投動(dòng)作后備投成功恢復(fù)母線(xiàn)電壓，確保電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，備供電源線(xiàn)路側(cè)必須正常帶電，否則即使備自投裝置正確動(dòng)作，母線(xiàn)也不能夠恢復(fù)電壓。因此，裝置也需要采樣主備供電源線(xiàn)路側(cè)電壓，以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主備供電源線(xiàn)路側(cè)電壓的目的。

3 備自投裝置的開(kāi)關(guān)量輸入

由備自投的動(dòng)作原理可知，備自投裝置開(kāi)關(guān)量輸入必須包括主備供線(xiàn)路的斷路器位置、合后位置（KKJ）以及相關(guān)閉鎖備自投動(dòng)作的開(kāi)入量。一般來(lái)說(shuō)，主備供線(xiàn)路斷路器的位置都直接采自其斷路器機(jī)構(gòu)箱的輔助開(kāi)關(guān)，而不是采自主備供線(xiàn)路保護(hù)的TWJ或者HWJ，其好處為，即使主備供線(xiàn)路保護(hù)的操作插件損壞，TWJ或者HWJ失磁，備自投裝置仍然能夠識(shí)別到斷路器的位置開(kāi)入量，保證備自投裝置充電正常，有效防止備自投誤動(dòng)或拒動(dòng)。合后位置繼電器（KKJ）為雙位置繼電器。當(dāng)斷路器手動(dòng)合閘或遙控合閘時(shí)，KKJ動(dòng)作并且保持；當(dāng)斷路器手動(dòng)跳閘或遙控跳閘時(shí)，KKJ將返回；當(dāng)由于保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)斷路器時(shí)，KKJ不返回。KKJ的常開(kāi)接點(diǎn)和TWJ常開(kāi)接點(diǎn)一起作為啟動(dòng)重合閘的條件，即不一致啟動(dòng)重合閘。斷路器在合位的正常狀態(tài)時(shí)，KKJ為1，TWJ為0；當(dāng)保護(hù)動(dòng)作或開(kāi)關(guān)偷跳時(shí)，KKJ為1，TWJ也為1，此時(shí)保護(hù)裝置啟動(dòng)重合閘。因此若備自投跳主備供線(xiàn)路接在保護(hù)跳閘位置，則應(yīng)同時(shí)開(kāi)出一對(duì)接點(diǎn)閉鎖主備供線(xiàn)路的重合閘。

4 備自投動(dòng)作時(shí)間配合線(xiàn)路重合閘

基于備自投的動(dòng)作邏輯，只有在母線(xiàn)失壓的情況下才能動(dòng)作，因此備自投裝置啟動(dòng)后，其動(dòng)作時(shí)間實(shí)際上大于本級(jí)線(xiàn)路電源側(cè)后備保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間，如果有線(xiàn)路重合閘的，需要考慮實(shí)際動(dòng)作的時(shí)間應(yīng)該大于線(xiàn)路重合閘和線(xiàn)路電源側(cè)后備保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間兩者之和。如果其備投時(shí)間設(shè)置較短，無(wú)法躲過(guò)主供線(xiàn)路重合，就會(huì)造成環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。因此，為避免線(xiàn)路重合閘和備自投裝置同時(shí)動(dòng)作，需要合理選擇線(xiàn)路重合閘和備自投的時(shí)間配合，同時(shí)備自投動(dòng)作后，應(yīng)再切一次主供電源的斷路器，確保主供電源確實(shí)跳開(kāi)后，備自投才能動(dòng)作。

5 備自投的充放電條件

根據(jù)備自投的動(dòng)作邏輯，其充電條件應(yīng)為站內(nèi)無(wú)故障，站內(nèi)一二次設(shè)備正常運(yùn)行，具體為母線(xiàn)采樣電壓正常，主供線(xiàn)路斷路器在合閘位置且KKJ為1，備供線(xiàn)路斷路器在分閘位置且KKJ為0，無(wú)相關(guān)閉鎖備自投開(kāi)入，此時(shí)備自投裝置經(jīng)延時(shí)充電，充電燈亮。備自投的目的是保證系統(tǒng)可靠供電，但當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障，如母線(xiàn)故障或斷路器失靈（此時(shí)由母差保護(hù)或失靈保護(hù)跳開(kāi)各間隔，母線(xiàn)失壓，備自投裝置滿(mǎn)足動(dòng)作條件），由于線(xiàn)路已經(jīng)全部切除，備自投裝置已經(jīng)沒(méi)有必要?jiǎng)幼鳌６覀渥酝度绻麆?dòng)作，反而可能會(huì)給系統(tǒng)造成再次沖擊。因此，備自投應(yīng)與相關(guān)保護(hù)配合，當(dāng)相關(guān)保護(hù)動(dòng)作后，給備自投裝置一個(gè)外部閉鎖開(kāi)入信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行閉鎖。如人工操作跳開(kāi)電源線(xiàn)路斷路器時(shí)閉鎖備自投、主變低后備保護(hù)動(dòng)作應(yīng)閉鎖10 kV母聯(lián)備自投、低頻低壓減載裝置動(dòng)作、母差保護(hù)動(dòng)作等跳開(kāi)電源線(xiàn)路應(yīng)閉鎖備自投。閉鎖原理為上述操作或保護(hù)動(dòng)作時(shí)，同時(shí)開(kāi)出接點(diǎn)給備自投裝置，使備自投裝置放電。

6 備自投的跳合閘等二次回路

備自投動(dòng)作后應(yīng)第一時(shí)間再次切除主供電源線(xiàn)路的斷路器，確保其真實(shí)跳開(kāi)。此時(shí)其跳閘回路有兩種選擇：①接主供電源線(xiàn)路保護(hù)的手跳接點(diǎn)或者永跳接點(diǎn)；②接主供電源線(xiàn)路保護(hù)的保護(hù)跳接點(diǎn)，但應(yīng)考慮動(dòng)作后主供電源線(xiàn)路位置不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)重合閘，因此應(yīng)同時(shí)開(kāi)出一副接點(diǎn)接入到主供電源線(xiàn)路保護(hù)的閉鎖重合閘開(kāi)入點(diǎn)。備自投動(dòng)作第二時(shí)限應(yīng)合上備供電源線(xiàn)路斷路器，其合閘回路接備供電源線(xiàn)路保護(hù)手合接點(diǎn)即可。

為防止備供電源由于負(fù)荷較大引起過(guò)負(fù)荷，備自投裝置一般具有過(guò)負(fù)荷聯(lián)切功能。過(guò)負(fù)荷聯(lián)切功能有兩種實(shí)現(xiàn)方式：①在備供電源投入前先切除部分負(fù)荷，從而保證備用電源投入后不會(huì)發(fā)生過(guò)負(fù)荷。這種方式常用在負(fù)荷較重、備用電源較小時(shí)，為保證重要用戶(hù)供電，人為確定切除部分負(fù)荷。②備用電源投入后，由備自投自動(dòng)檢測(cè)備用電源的負(fù)荷情況，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)負(fù)荷后，可分兩輪切除部分負(fù)荷線(xiàn)路。值得注意的是，過(guò)負(fù)荷聯(lián)切后該線(xiàn)路不應(yīng)再次投入到系統(tǒng)中，否則聯(lián)切就失去意義，因此聯(lián)切回路應(yīng)接該線(xiàn)路保護(hù)的手跳或者永跳接點(diǎn)。備自投裝置一般配置了獨(dú)立的合閘后加速保護(hù)，包括手合于故障加速跳、備投動(dòng)作合閘于故障加速跳。

7 結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)供電系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越龐大，中國(guó)的變電站一二次設(shè)備也越來(lái)越先進(jìn)，技術(shù)水平也越來(lái)越高，電網(wǎng)自動(dòng)化的要求日益提高，對(duì)運(yùn)維人員的技術(shù)技能要求也更加苛刻。運(yùn)維人員需要在工作之余，加強(qiáng)學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，充分考慮電網(wǎng)運(yùn)行方式的要求，加深對(duì)備自投裝置的研究，保證備自投動(dòng)作的成功率，使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，為社會(huì)生產(chǎn)提供更高效、更穩(wěn)定、更安全、更清潔的電能。

［1］李睿，覃爽.變電站110 kV備自投的應(yīng)用及改進(jìn)措施［J］.電工技術(shù)，2016（12）：93-95.

［2］張強(qiáng).110 kV變電站備自投動(dòng)作不成功原因分析及補(bǔ)救對(duì)策［J］.科技資訊，2016，14（21）：23-24.

［3］施炳亮.110 kV變電站備自投動(dòng)作失配原因分析及解決方案［J］.科技與創(chuàng)新，2016（19）：97-98.

［4］石進(jìn)寶.某變電站110 kV線(xiàn)路備自投異常動(dòng)作分析［J］.技術(shù)與市場(chǎng)，2016，23（4）：78-79.

［5］陳小龍.110 kV變電站遠(yuǎn)方備自投的應(yīng)用研究［D］.北京：華北電力大學(xué)，2016.

TM762.1；TM63

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.058

2095－6835（2019）16－0132－02

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕