110 kV備自投與保護裝置配合問題的分析和探討

王德全

（淮安市楚州供電公司，江蘇 淮安 223200）

隨著科學技術的迅猛發展，電力系統新技術、新原理、新設備不斷出現，加速了繼電保護及自動裝置的更新換代。而新設備在應用過程中總要經歷各種改進和完善，以確保電力系統的安全和穩定。備自投（備用電源或設備自動投入裝置）作為電力系統密不可分的一部分，在保證電力系統供電可靠性和滿足社會對電力供應的依賴性等方面有著非常重要的作用。但備自投裝置因生產廠家或時期的不同，其種類、型號以及具體功能也不盡相同，而且與備自投相關的保護裝置廠家、型號等也有不同等原因，使其在實際應用中能否滿足變電站現場工作條件，還都需要經過實踐的檢驗。事實上在備自投與各種保護裝置配合使用過程中，由于種種原因難免會出現一些問題，需要不斷分析和改進[1-4]。

1 一起110 kV備自投與線路保護裝置配合問題分析和改進

現以我區一座110 kV變電站為例，對準備投入運行的110 kV備自投與線路保護裝置配合過程中存在的問題作具體分析。

2009年7月24日，楚州供電公司繼電保護人員對110 kV季橋變110 kV備自投裝置進行投運前校驗。該變電站110 kV系統一次接線圖如圖1，備自投裝置為DSA2361型 （南京南瑞城鄉電網公司產）進線及橋斷路器備自投，與備自投相關保護裝置為RCS-943A型 （南京南瑞繼保股份有限公司產）線路保護。在檢驗進線一、進線二備自投動作情況時發現了問題。

2 備自投正常情況下充放電和動作邏輯

2.1 進線一備自投

根據定值，備自投啟動后，經4 s跳開749斷路器，合上745斷路器，發出動作信息。進線一備自投邏輯框圖見圖2：

圖2 進線一備自投邏輯框圖

同時在進線一備自投方式下，手分749斷路器時，進線一備自投應被閉鎖，防止誤合745斷路器。

2.2 進線二備自投

根據定值，備自投啟動后，經4 s跳開745斷路器，合上749斷路器，發出動作信息。進線二備自投邏輯框圖。

圖3 進線二備自投邏輯框圖

同時在進線二備自投方式下，手分745斷路器時，進線二備自投應被閉鎖，防止誤合749斷路器。

3 在檢驗備自投充放電與作邏輯時發現的問題

（1）如果是經手分或其他保護分745斷路器，使745斷路器分位，其他充電條件都滿足進線一備自投方式時，進線一備自投應該充電，但實際不能充電。

（2）如果是經手分或其他保護分749斷路器后，且其接點未返回時，盡管749斷路器分位，其他充電條件都滿足進線二備自投方式，進線二備自投應該充電，但實際也不能充電。

查找了相關回路，發現745季朱線保護裝置（南瑞RCS-943A型）操作回路中，手分或其他保護分745斷路器后，閉鎖進線一備自投是由一手跳繼電器ST實現，如圖4所示。

但在備自投裝置上，ST接點開入接進了 “閉鎖進線一備自投”端子3D32，如圖5所示。

此時盡管已滿足進線一備自投充電條件，但由于SJ接點需要手合745斷路器，才能返回，因此進線一備自投一直被閉鎖。

而749季徐線保護裝置（南瑞RCS943A型）操作回路中，手分或其他保護分749斷路器后，閉鎖進線二備自投是由一中間繼電器1ZJ實現，如圖6所示。

1ZJ接點開入備自投裝置時，接進了“閉鎖進線二備自投”端子3D33（如圖5）。

盡管已滿足進線二備自投充電條件，但如果手分或其它保護分749斷路器后，且其接點未返回時，1ZJ接點也就不會返回，因此進線二備自投被閉鎖。

4 對相關二次回路作了進一步改進

根據以上備自投和保護裝置原理及其二次回路的分析，不難看出它們之間配合存在問題。因變電站存在不同時期或不同廠家的保護裝置，其二次回路會存在一定的差異。

749保護裝置操作回路中采用一只不帶保持的繼電器1ZJ，而745采用一只自保持的繼電器ST，用其保持接點去閉鎖備自投，將直接導致正常情況下備自投也無法充電，這是不允許的，所以需將SJ更換為一只不帶自保持的繼電器。

但在手分或其他保護分斷路器后，其繼電器接點仍有未能及時返回的可能，盡管這是小概率事件，但一旦發生也將造成備自投無法正常充電。

因此，對二次回路需作出進一步改進。

4.1 調線

在備自投屏后對調“閉鎖進線一備自投”和“閉鎖進線二備自投”開入端子上接線3D32和3D33（見圖5），此時進線一備自投方式下閉鎖進線二備自投，進線二備自投方式下閉鎖進線一備自投。實踐證明，在滿足進線一備自投或進線二備自投充電條件后，裝置沒有閉鎖，均能充電。

4.2 改線

對調了3D32和3D33接線后，雖然均能充電，但備自投動作不正確。通過試驗，進線一備自投動作，跳開749斷路器后，因備自投動作接點未返回，啟動1ZJ線圈（見圖6），1ZJ接點動作閉鎖了進線一備自投，使其無法再合745斷路器，造成備自投動作失敗。同樣進線二備自投動作，跳開745斷路器后，可能會閉鎖進線二備自投，使其無法再合749斷路器，造成備自投動作失敗。

因此分別在745、749保護屏后將備自投動作跳745斷路器接線改接至745保護裝置的“保護跳”回路（如圖4中1D35改接至1D38），將備自投動作跳749斷路器接線改接至749保護裝置的“保護跳”回路（如圖6中1D35改接至1D38）。改接線后，備自投動作跳745、749斷路器后，不再閉鎖備自投，備自投動作成功。

4.3 增線

將備自投動作跳745、749斷路器接線由原 “手跳”回路改為“保護跳”回路，備自投雖然能正確動作，但會造成745、749斷路器重合閘（線路保護投重合閘）。這是不允許的。

因此在備自投屏至110 kV線路保護屏增加接線，引出備自投2個備用動作接點，分別接至745、749保護裝置 “閉鎖重合閘”開入端子1D80、1D82（如圖 7）。

最后通過試驗，進線一、進線二備自投動作正確，與線路保護配合也正確。從這一事例可以看出，備自投裝置的應用應考慮與線路保護的配合問題，即考慮現場實際情況，最終確保備自投裝置的正確動作。

5 備自投裝置在投入運行后的要求

目前，備自投裝置已被廣泛應用于110 kV及以下電力系統，特別是在重要的內橋接線變電站中采用的進線及橋斷路器備自投更是普遍，不僅與110 kV線路保護裝置存在配合，與主變保護、母線保護等也均有聯系。

為滿足不同需要，現有的備自投裝置具有較多的功能，如開入量閉鎖、母線絕緣監視、TV斷線告警、全所無壓告警、聯切小電源以及通信等功能。

也就是說，在“瘙癢”上面有監獄、刑事處罰，而對于預告“瘙癢”存在著黨的紀律。 總之，存在著這樣那樣的鎖鏈、條條框框。[2]90

因此，備自投裝置在實際應用中需結合現場具體情況而綜合考慮，且應符合以下要求。

（1）備自投裝置應保證在變電站工作電源或斷路器斷開后，才投入備用電源或斷路器。注意備自投裝置的動作時間與保護裝置動作時間的配合。變電站1、2一次聯系圖見圖8。

以進線備自投為例，圖 8中DL1、DL3、DL4、DL5、DL6、DL8 斷路器為合位，DL2、DL7 斷路器為分位，變電站2的進線一（L1）為受電側無保護。當線路發生瞬時故障時，由對側變電站1保護動作跳對側斷路器（DL4）后，經延時重合斷路器，此時變電站2備自投裝置不能因工作電源斷開，而立即動作投入備用電源（合DL7）。當線路發生永久故障時，由對側變電站1保護動作跳對側斷路器 （DL4），重合斷路器，再后加速跳斷路器，變電站2失電后，此時變電站2備自投裝置才能動作。所以變電站2備自投動作時間應大于以上時間之和。

（2）變電站工作電源或設備上的電壓，因故消失時，備自投裝置應正確動作。但若變電站主變差動保護、主變非電量保護、主變高后備保護、母線保護等動作時，或手跳某斷路器使變電站失壓時，應考慮將其閉鎖。內橋接線變電站一次接線圖見圖9。

以內橋接線變電站分段備自投為例，圖9中DL1、DL2、DL4、DL5 斷路器為合位，DL3 斷路器為分位。若1號主變非電量如重瓦斯保護動作，跳開主變各側斷路器（DL1、DL4），一定是1號主變內部發生故障，此時備自投裝置若不被閉鎖，備用電源將投入至故障主變（合DL3），這顯然是不允許的，為此應接入閉鎖備自投的開入量。

除此而外，現有的備自投裝置（如DSA2361型進線和橋斷路器備自投裝置）在動作條件中引入進線斷路器合位，如圖9中DL1斷路器合位，實際是引入一個閉鎖條件（進線斷路器不在合位則閉鎖備自投），因此也可以很好的解決這一問題。

一方面如果進線線路發生故障，由對側保護動作跳閘，使進線及所帶母線失電，備自投能夠正確動作。

另一方面如果母線或變壓器發生故障，保護動作跳開進線斷路器，或手跳進線斷路器時，進線斷路器將處于跳位，此時備自投被閉鎖。

（3）備自投裝置應保證只動作一次。這是由備自投裝置的充電時間決定的，是為防止備自投裝置動作后，將備用電源或設備投入到故障設備時的再動作。

當工作母線發生持續性故障，且備自投裝置因故未能被閉鎖時，備自投裝置動作，備用電源或設備將投入于故障母線，此時，繼電保護裝置動作，再將備用電源或設備斷開。

此后，不允許再次投入備用電源或設備，以免對系統造成不必要的沖擊。但若備自投由一種方式動作后，轉變成另一種方式，且滿足該方式的充電條件和充電時間，應能再次動作，而不被保護裝置所閉鎖。

以進線備自投為例，如圖2-1，當變電站2進線一備自投方式動作后（跳DL6、合DL7），滿足進線二備自投充電條件和時間，應能自動轉為進線二備自投方式。

因此備自投裝置動作跳繼路器的接線應接入保護裝置的“保護跳”回路（因“手跳”或“其他保護跳”回路工作后會閉鎖備自投）。

（4）備自投裝置動作時，聯切負荷側的小電源。備自投動作一般不考慮2個電源的同期問題。因此在跳開工作電源的同時必須切除負荷側母線上的小電源，且在確認工作電源和小電源的斷路器均已跳開后，方可合上備用電源。

（5）備自投裝置動作時，自動減負荷。主要應考慮：一是備用電源或設備投入后出現過負荷情況，如設于負荷側的分段備自投動作后，將由備用電源向兩段母線上的負荷供電，當備用電源容量（主要指變壓器容量）不足時，應該切除部分次要負荷，以確保安全供電，或在過負荷時，閉鎖分段備自投。二是電動機自啟動的情況，如過負荷超過允許限度或不能保證自啟動時，備自投應動作于自動減負荷。

以上是備自投裝置在應用過程中需注意的問題，根據現場實際條件和要求，結合備自投裝置的各種功能，在與各種保護裝置之間的配合或聯系方面還需綜合考慮。

6 結束語

隨著社會的發展，人民生活水平的不斷提高，用戶對電力的依賴程度越來越大。為適應這一形勢的需要，一方面采用順應電網發展的備自投裝置，另一方面必須提高備自投裝置運行的安全性、可靠性。

綜合考慮備自投與各種保護裝置之間的配合或聯系，運用好備自投裝置的各種功能，在新技術、新設備應用的每一個階段，要確保萬無一失，這需要從事運行管理、調試、設計、施工、制造等各戰線上的專業人員具有較強的工作責任心，較高的業務技能和不斷探索的學習精神。

[1]江蘇省電力公司.電力系統繼電保護原理與實用技術[M].北京∶中國電力出版社，2006.

[2]國家電力調度通信中心.電力系統繼電保護實用技術問答（第二版）[M].北京∶中國電力出版社，1997.

[3]南瑞城鄉電網公司.DSA保護監控一體化系統技術說明書[S].

[4]許正亞.電力系統自動裝置（第三版）[M].北京∶中國電力出版社,1990.