110kV变电所备用电源自投保护的若干问题探讨

　　摘要：针对110kV变电所继电保护设计中备用电源自投装置的若干问题进行总结，提出在二次设计中对备自投装置跳闸回路、闭锁回路、采样电压的选取等技术要点需要注意的几点事项。
　　关键词：备用电源自投；110kV变电所；继电保护；设计；
　　随着经济的蓬勃发展，电网建设对供电可靠性的要求也越来越高，备用电源自投装置（下称备自投装置）作为一种花钱少、增加供电可靠性见效快的措施，其应用也已越来越广泛，既增加了供电的安全可靠性，同时缩小了停电范围,保证了用户经济建设的持续稳定。镇江地区目前110kV变电所大多数均为内桥接线的终端变电所，一般在110kV部分装设了备自投装置，笔者近年在工作中遇到一些对备自投原理认识不深或限于对常规式备自投的理解，在回路设计中会造成错误，现将有关问题综述如下。
　　1. 备自投装置闭锁回路
　　要确保备自投正确、可靠安全动作，除了考虑上级故障失电情况外，还必须考虑断路器手动、遥控操作、开关偷跳、下级故障等情况对备自投的影响。故备自投装置设置了闭锁回路以满足特定的条件下闭锁备自投。一般应考虑：1)手分、遥分跳开进线电源，备自投不应动作。2)内部故障时应闭锁备自投，以防止备供电源又投在故障上，扩大事故范围。但并不是不问青红皂白一股脑将所有闭锁信号并联接入闭锁回路即可，还必须根据一次主接线及运行的方式作出合理的设计。
　　典型110kV变电所大部分为终端变电所，采用110kV内桥接线，中低压为单母线分段接线，110kV部分主接线图如图1。
　　
　　因为一般都在110kV进线设置备用电源自投装置，故设计人员也习惯于将主变的保护动作信号和断路器手动操作辅助接点一起并联接入备自投的闭锁回路。这种接线方式在常规的2组变压器解列运行时是合理的，但当进线运行方式改为一线带两变时，如果主变故障保护动作，跳开主供线路断路器,同时保护闭锁备用电源自投装置动作，造成备供线路不能合上，将造成全所停电并延误了电力的持续供给。例如，110kV西郊变电所110kV部分采用标准内桥接线，供电方式为220kV官塘变110kV塘西714线供110kV西郊变全部负荷,220kV五洲变110kV洲西772线供110kV作为西郊变的备供电源,110kV西郊变一次方式为:702、700开关运行1、2号主变由714线供电,701开关热备用,110kV备自投启用,投701开关。2000年8月6日10时15分110kVⅡ段母线A相电压互感器由于匝间短路,引起西郊变2号主变差动保护动作，跳开2号主变三侧开关并闭锁备自投从而造成西郊变全所停电。因此如果设计为当#1变压器故障闭锁#1进线和分段的断路器的备自投合闸，而当#2变压器故障即闭锁#2进线和分段的断路器的备自投合闸，则可将701开关合上，保住1号主变的正常运行和大部分的负荷，避免全所失电并减少损失。
　　当一次主接线发生变化时,备自投的闭锁条件也相应的要进行调整。比如110kV汝山变的110kV部分为2回进线，线变组接线，低压10kV为单母线分段接线。考虑当某一条110kV线路失电或主变故障时，对应的一段10kV母线将失去电源，故在该变电所的10kV侧配置了一套备用电源自投装置。此种接线形式，就不能将主变的所有保护动作信号接入备自投的闭锁回路了。因为如果主变发生了内部故障，保护动作跳开两侧开关并闭锁低压备自投装置，则原本没有故障的低压母线也被迫不能切换到备供电源，扩大了事故的影响范围。所以针对此接线仅需将主变的低后备保护和手动操作闭锁备自投即可。
　　根据一次主接线及运行方式选择合适的闭锁备自投合闸的方案,使其在不同的主接线运行方式下，合理的选择闭锁方案，才能让其正确的动作，将变电所的失电范围减至最小，充分发挥安装备自投装置的作用,提高供电可靠性。
　　2. 备自投装置采样电压回路
　　备自投的启动条件中需检测工作母线无电压，失电线路无电压，备供线路有压，根据主接线方式、自投方式以及电压回路接线的不同正确选用采样电压，是备自投成功应用的前提条件。
　　对标准内桥接线的变电站，检母线无压应选取母线PT3PT、4PT的二次电压，检进线有无电压应取进线1PT、2PT二次不经切换的电压A611、B611、C611。但有时考虑节约一次设备的投资，母线处不装设PT,仅在进线处装设三相PT，电气主接线如图2。
　　如果母线未装设PT，一般考虑两种设计方案：
　　A)备自投装置只检测线路电压，对于母线电压则由装置默认其符合运行要求，不进行检测。
　　B)将进线1PT、2PT的电压信号根据一次接线的运行情况经继电器重动后模拟为母线电压信号，再进行相应的判断。电压切换回路如图3。图中1DL,2DL,3DL不仅仅是指断路器辅助节点，还应该串联了该回路的隔离开关的辅助节点。特别需要注意的是，如PT带有专用隔离开关，备自投装置检进线有无电压选取的A611、B611、C611实际是应该经过PT隔离开关辅助节点后的电压信号。考虑装置动作判断的准确性，一般应采用第二种设计方案更为合理。
　　为防止PT二次断线引起误动，装置内部逻辑设计时应考虑PT断线闭锁。对单相或两相PT断线，检无压判据；如果三相电压Ua、Ub、Uc同时均小于门槛电压，则必须通过检测进线CT无流条件闭锁，具备条件的变电站应尽可能接入电流闭锁条件。
　　3. 备自投装置跳闸回路
　　设计人员在设计备自投跳闸回路时，如考虑闭锁重合闸，往往直接将跳闸回路接至断路器控制回路的手跳回路，导致备自投动作跳开主供线路后，手跳回路反过来闭锁了备自投装置，备自投装置闭锁后，无法合上备供线路，备自投动作失败。因此备自投装置的跳闸回路应接至断路器控制回路的保护跳闸回路。
　　备自投装置在实现电源自动切换功能的同时，还要根据供电的负荷情况作一些联跳的设计。A)在很多场合备供电源容量不能满足负荷全部供电容量要求，则应在自投于备供电源前有选择地切除部分不重要的负荷，同时应闭锁这些线路的重合闸；B)如原负荷段馈线含有小电厂线等有源线路，则必须考虑避免备供线路与小电厂线非同期合并，故必须在自投于备供电源前切除小电厂线或将备自投的母线检无压定值及动作时间定值和小电厂低压解列相关定值配合，备自投动作躲开小电厂低压解列时间后再启动。考虑很多余热小电厂规模较小，设备状况不理想，为避免小电厂不能及时解列，一般推荐在备自投装置动作跳闸时，联跳小电厂联络线的设计方案。
　　4. 备自投装置启动延时整定
　　备自投装置切断主供线路后，如果无延时动作合上备供线路，而主供线路重合闸动作又合上主供电源，将造成主供线路和备供线路合环运行。因此为躲开主供线路的重合闸时间，备自投装置往往被设计为延长一个重合闸动作周期启动。同时，其跳闸时间和合闸时间还要根据负荷情况躲开电容器组低电压保护动作时间和小电厂低压解列的动作时间。但是往往有一些对供电可靠性要求较高的企业希望能够尽量地缩短备自投的切换时间，这种情况下可以考虑备自投和对侧保护配合，跳开失电进线断路器，并闭锁其重合闸，经过较短的延时时间再切换至备供线路，尽快地恢复供电，满足客户的需求。但此方案仅为特殊要求下采取的特殊方案，对电网的容载量和健壮程度等要求较高，且需考虑和对侧保护的通信等问题的解决，成本较高，不宜推广。
　　5. 结束语
　　备自投装置的动作正确与否将直接关系到电网的安全稳定运行和供电可靠性，虽然它的原理很简单，但是要将它很好的运用到实际设计和运行中却并不简单，需要我们设计人员加深对其原理的认识和理解，根据主接线的不同，装置本身采用的逻辑原理的不同，设置正确的定值，作出更加合理的设计，将更加有利于电网的安全和供电的稳定可靠。
　　参考文献：
　　[1]阮爱民,李民,汤大海.保护闭锁备自投的运用.江苏电机工程,2003,(7)