田恩勇 ，吳玉柱 ，張 霖，陳世丹，王 亮

（貴州電網(wǎng)有限責(zé)任公司貴陽供電局，貴州 貴陽 550081）

0 引 言

電力系統(tǒng)中，大部分用戶使用的電能都是通過10 kV 或35 kV 配網(wǎng)供應(yīng)，因此需要保障電壓等級供電的可靠性。在某次110 kV 線路故障跳閘中，110 kV 變電站110 kV 側(cè)采用單母分段的內(nèi)橋常規(guī)接線方式，備自投采用進(jìn)線備自投方式。由于主供電源進(jìn)線發(fā)生永久性故障，線路差動保護(hù)動作后加速跳閘，110 kV 變電站備自投依據(jù)動作邏輯發(fā)送一次跟跳主供進(jìn)線電源斷路器命令，101 ms 后發(fā)送合備用電源進(jìn)線命令，備用電源斷路器合于故障，備用進(jìn)線差動保護(hù)9 ms 跳閘，因重合閘充電時間不足，無法重合，該站失壓。該站10 kV 側(cè)有風(fēng)電小電源上網(wǎng)，而備自投動作后未聯(lián)切小電源進(jìn)線斷路器，小電源通過10 kV 母線、主變壓器帶10 kV 負(fù)荷、35 kV 負(fù)荷及110 kV 母線運行，10 kV 上網(wǎng)孤網(wǎng)運行，功率缺額嚴(yán)重，3 min 后風(fēng)電解網(wǎng)[1-2]。因此，對于通過低電壓等級小電網(wǎng)向高電壓等級電網(wǎng)送電的變電站，必須嚴(yán)格審查把關(guān)相關(guān)二次設(shè)備在實現(xiàn)保護(hù)或備自投動作中的聯(lián)切問題?；诖?，文章分析研究運行中關(guān)于110 kV 備自投的有關(guān)聯(lián)切及閉鎖問題。

1 閉鎖邏輯分析與研究

在有小電源上網(wǎng)的變電站，主變壓器故障后主變壓器保護(hù)動作，母線故障母線保護(hù)動作，這兩種保護(hù)動作后需考慮閉鎖110 kV 備自投裝置，并完善回路以實現(xiàn)其功能。

1.1 主變保護(hù)動作閉鎖邏輯分析與研究

主變保護(hù)動作邏輯在內(nèi)橋接線與外橋接線的不同接線情形下對于備自投的閉鎖邏輯存在一些區(qū)別，在進(jìn)線備自投與橋備自投的不同備自投方式下也存在一些差別[3-5]。

1.1.1 橋備自投方式下的閉鎖分析與研究

內(nèi)橋接線如圖1 所示。內(nèi)橋接線情況下，橋備自投分析與研究主要內(nèi)容如下。

圖1 內(nèi)橋接線

如果在K1點發(fā)生故障，將由線路保護(hù)動作跳開斷路器DL1，從而隔離故障點，橋備自投滿足動作邏輯合上斷路器DL3，無須閉鎖備自投。

如果變壓器K2點發(fā)生故障，主變差動保護(hù)或非電量保護(hù)跳開斷路器DL1、斷路器DL7，若主變差動保護(hù)或非電量保護(hù)拒動，則由變壓器高后備保護(hù)出口。此時，I 母失壓，進(jìn)線1 無流，且Ⅱ母有壓，滿足備自投啟動條件，如果此時備自投合上斷路器DL3，則進(jìn)線2 將與故障點連接。保護(hù)動作跳開斷路器DL2，將會造成全站失壓，擴大停電范圍。因此，主變差動保護(hù)、非電量保護(hù)及高后備保護(hù)動作須閉鎖內(nèi)橋備自投。如果故障點在低壓母線上的K3點時，主變低后備保護(hù)跳開斷路器DL6、斷路器DL7，此時主變高壓側(cè)及其母線仍有電壓，備自投不滿足啟動條件，不動作。如果低后備保護(hù)或斷路器DL7拒動，則由高后備保護(hù)動作，跳開斷路器DL1、斷路器DL7，此時#1 號主變壓器高壓側(cè)及其母線失壓，備自投滿足啟動條件，如果備自投動作合上斷路器DL3，則1 號主變空載運行，沒有實際意義。如果斷路器DL7拒動導(dǎo)致高后備動作，備自投啟動合上斷路器DL3，則進(jìn)線2 與故障點K3連接，保護(hù)動作跳開斷路器DL1，將會造成全站失壓。因此，主變高后備保護(hù)動作應(yīng)閉鎖橋備自投。

單母分段外橋接線如圖2所示。外橋接線情況下，橋備自投分析與研究主要內(nèi)容如下。若K4點發(fā)生故障，將由線路保護(hù)動作跳開DL1，從而隔離故障點，橋備自投滿足動作邏輯合上斷路器DL3，無須閉鎖備自投。

圖2 單母分段外橋接線

若變壓器K5點發(fā)生故障，主變差動保護(hù)、非電量保護(hù)或高后備保護(hù)跳開斷路器DL4、斷路器DL7，隔離故障點，高壓側(cè)母線并未失壓，不滿足備自投啟動條件，無須閉鎖備自投。

若低壓側(cè)K6點發(fā)生故障，主變低后備保護(hù)跳開斷路器DL6、斷路器DL7，此時主變高壓側(cè)及其母線仍有電壓，備自投不滿足啟動條件，不動作。如果低后備保護(hù)或DL7拒動，則由高后備保護(hù)動作，跳開斷路器DL4、斷路器DL6、斷路器DL7，跳開斷路器DL4、斷路器DL7后，高壓側(cè)母線并未失壓，不滿足備自投啟動條件，無須閉鎖備自投。

在內(nèi)橋與外橋不同的接線情形下，不同的故障點位置對橋備自投的閉鎖方式不同，能有效防止備自投合于故障設(shè)備上，減少二次沖擊，如表1 所示。

表1 不同接線方式下對橋備自投的閉鎖情況

1.1.2 進(jìn)線備自投方式下的閉鎖分析與研究

由圖1 可知，內(nèi)橋接線情況下，進(jìn)線備自投分析與研究主要內(nèi)容如下。

如果在K1點發(fā)生故障，將由線路保護(hù)動作跳開斷路器DL1，從而隔離故障點，進(jìn)線備自投滿足動作邏輯合上斷路器DL2，無須閉鎖備自投。如果進(jìn)線1保護(hù)或斷路器DL1拒動，那么將由進(jìn)線1 對側(cè)線路保護(hù)跳閘切除對側(cè)斷路器隔離故障，此時由進(jìn)線備自投跟跳一次斷路器DL1，如果斷路器DL1跳開，將進(jìn)行合進(jìn)線2 的斷路器DL2備自投邏輯。如果斷路器DL1仍然拒動，由于斷路器DL1位置為合閘位置，不滿足備自投檢主供進(jìn)線斷路器位置分位且110 kV Ⅱ母線無壓及進(jìn)線2 有壓的狀態(tài)之一，備自投不滿足動作條件，不動作，以此防止備自投合于永久性故障造成二次沖擊。

在變壓器K2點發(fā)生故障，主變差動保護(hù)或非電量保護(hù)跳開斷路器DL1、斷路器DL3、斷路器DL7。此時，I 母失壓，進(jìn)線1 無流，且Ⅱ母有壓，但斷路器DL3位置分位，不滿足備自投啟動條件，備自投不啟動，無須閉鎖。若因差動保護(hù)、非電量保護(hù)、高后備保護(hù)拒動或斷路器斷路器DL3拒動時，由于斷路器DL3位置滿足合位狀態(tài)要求，備自投滿足啟動條件，動作合上斷路器DL2，此時將合于故障，2#主變后備保護(hù)動作，造成全站失壓。若斷路器DL7拒動時，進(jìn)線備自投將通過另一臺主變與故障點K2連接，將通過另一臺主變后備保護(hù)跳閘，因此主變后備保護(hù)動作應(yīng)閉鎖備自投。

如果在低壓母線上的K3點發(fā)生故障，主變低后備保護(hù)跳開斷路器DL6、斷路器DL7，此時主變高壓側(cè)及其母線仍有電壓，備自投不滿足啟動條件，不動作。

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如果低后備保護(hù)或DL7拒動，則由高后備保護(hù)動作，跳開斷路器DL1、斷路器DL3、斷路器DL7。此時主變高壓側(cè)及其母線失壓，但DL3位置分位，不滿足備自投啟動條件，不動作。如果斷路器DL6拒動導(dǎo)致2 號主變高后備保護(hù)或低后備保護(hù)動作，則進(jìn)線1 通過#2 主變與故障點K3連接，2 號主變保護(hù)動作，造成低壓側(cè)失壓。同時，如果備自投動作，也會使進(jìn)線2 通過2 號主變壓器與故障點K3連接，因此主變高后備保護(hù)動作應(yīng)閉鎖進(jìn)線備自投。

1.2 110 kV 母線保護(hù)動作閉鎖邏輯分析與研究

當(dāng)母線保護(hù)動作時，說明母線上發(fā)生故障。在110 kV 變電站中采用內(nèi)橋接線方式時，由于主變差動保護(hù)可以保護(hù)母線，通常不再配置母線保護(hù)。

而對于采用單母線分段的外橋接線方式時，由于母線都不在線路保護(hù)和母線保護(hù)的快速保護(hù)范圍中，此時通常需要配置母線保護(hù)。這種情況下當(dāng)母線保護(hù)動作時，通常要跳開與母線有連接的各斷路器間隔。無論采用分段備自投方式還是采用進(jìn)線備自投方式，當(dāng)出斷路器位置問題滿足備自投動作條件時，備自投動作都會再次連接電網(wǎng)與故障點，形成二次沖擊。因此，需要閉鎖備自投。

2 聯(lián)切邏輯分析與研究

有小電源通過10 kV或35 kV母線上送至電網(wǎng)時，該變電站相應(yīng)的保護(hù)設(shè)備動作，如果聯(lián)切回路考慮不周到，未切除應(yīng)該切除的小電源斷路器，很容易形成孤網(wǎng)運行，導(dǎo)致重合閘或備自投動作不成功。

2.1 主變保護(hù)動作聯(lián)切分析與研究

主變保護(hù)動作時，通常屬于永久性故障，在將相應(yīng)電壓等級的分段和主變低壓側(cè)斷路器切除后，其他負(fù)荷間隔斷路器仍然處于合閘狀態(tài)，如果不切除小電源系統(tǒng)間隔斷路器，小電源系統(tǒng)將帶被隔離的各間隔負(fù)荷繼續(xù)運行。此時，由于是孤網(wǎng)運行，很容易造成功率缺額或功率過剩，從而引起過頻或欠頻的情況，使發(fā)電機產(chǎn)生震蕩甚至損壞。

2.2 10 kV 或35 kV 小電阻動作聯(lián)切邏輯分析與研究

小電阻動作時，在切除低壓側(cè)斷路器DL6或斷路器DL7后，如果未考慮聯(lián)切小電源間隔，此時存在的問題與主變保護(hù)動作時的情形相似。

2.3 110 kV 主供線路保護(hù)動作聯(lián)切邏輯分析與研究

2.4 110 kV 母線保護(hù)動作聯(lián)切邏輯分析與研究

110 kV 母線保護(hù)動作時，將高壓側(cè)與母線連接的斷路器全部切除后，如果不切除小電源間隔斷路器，此時存在的問題與主變保護(hù)動作時的情形相似。

2.5 110 kV 備自投動作聯(lián)切邏輯分析與研究

110 kV 備自投動作需要聯(lián)切小電源系統(tǒng)間隔斷路器，主要是基于跳開主供進(jìn)線斷路器后，由于系統(tǒng)頻率與小電源系統(tǒng)頻率不同步引起合備用進(jìn)線斷路器合閘不成功，從而造成孤網(wǎng)運行。

如果在10 kV 裝設(shè)弧光保護(hù)和10 kV 母線保護(hù)，按保護(hù)設(shè)計邏輯小電源是要切除的間隔之一，此時不用考慮聯(lián)切的問題。對于主變保護(hù)、110 kV 母線保護(hù)、10 kV 或35 kV 小電阻保護(hù)、110 kV 主供線路保護(hù)及110 kV 備自投的動作，在有小電源通過10 kV 或35 kV 上網(wǎng)的變電站，如果在項目可行性研究、設(shè)計及施工階段都沒有考慮、審查或發(fā)現(xiàn)聯(lián)切小電源的隱患，使得存在缺陷的回路投入運行，那么就會造成相應(yīng)問題。因此，在各個階段應(yīng)針對實際的電網(wǎng)運行方式做好項目可行性研究、設(shè)計與審查，避免問題回路投入運行電網(wǎng)，確保聯(lián)切回路的實現(xiàn)。動作時需要聯(lián)切小電源間隔的保護(hù)如表2 所示。

3 結(jié) 論

電力系統(tǒng)中各種接線形式都有，因此針對不同的接線形式和網(wǎng)絡(luò)連接，在有小電源上網(wǎng)的變電站，對其配置的保護(hù)或安自設(shè)備在其功能實現(xiàn)中，應(yīng)結(jié)合具體情況，完善對應(yīng)的二次回路。對于會造成二次沖擊的合閘設(shè)備設(shè)置閉鎖回路、會造成孤網(wǎng)運行的小電源系統(tǒng)、會造成重合閘或備自投合閘不成功的應(yīng)考慮切除。未來，主要研究小電源上網(wǎng)變電站備自投合閘是否考慮同期合閘的方式，主變保護(hù)差動、高壓側(cè)、中壓側(cè)及低壓側(cè)分體的保護(hù)裝置與主后一體的保護(hù)裝置之間，不同組合的主變保護(hù)在保護(hù)動作時對備自投閉鎖的差別和是否都要閉鎖的問題。