地區(qū)電網(wǎng)兩級(jí)備自投裝置的安全應(yīng)用

寧夏電力公司銀川供電局 李莉榮

1.引言

備用電源自投裝置（簡稱“備自投裝置”）是電力系統(tǒng)工作電源因故障或其他原因失電后，斷開工作電源并將備用電源投入工作的裝置［1］。目前，銀川電網(wǎng)絕大部分110kV變電站均實(shí)現(xiàn)了“N-l”，且個(gè)別站為節(jié)省投資設(shè)計(jì)為兩臺(tái)變壓器和兩條進(jìn)線成內(nèi)橋接線方式，正常運(yùn)行為一條進(jìn)線通過橋斷路器帶兩臺(tái)主變運(yùn)行，為避免發(fā)生全站停電事故，這些站都按規(guī)定配置了110kV備投裝置并按進(jìn)線自投方式（一用一備）整定。近幾年，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，為了適應(yīng)不同的電網(wǎng)運(yùn)行方式，有效提高供電可靠性，銀川電網(wǎng)已逐步在符合“N-l”配置的變電站主變各側(cè)均配置了備投裝置，以便于方式靈活應(yīng)用。因此，對(duì)備自投裝置進(jìn)行合理地整定是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)穩(wěn)定供電的保障，備自投時(shí)間雖然整定規(guī)程［2］有所規(guī)定，但其已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際需求。

2.常用備用電源自投方式及動(dòng)作邏輯

目前，銀川電網(wǎng)中常用的備用電源自投方式有進(jìn)線備自投、母聯(lián)或橋開關(guān)備自投兩種，它們的動(dòng)作邏輯分述如下。

2.1 進(jìn)線開關(guān)備投

如圖1，正常運(yùn)行時(shí)兩線路TV均有壓，兩段母線均有壓，1DL和2DL中的一個(gè)開關(guān)在合位，另一在分位，3DL在合位。

1）備投邏輯：工作線路1失電，1DL處于合位，在備用線路2有壓、3DL在合位的情況下跳開1DL，合2DL；當(dāng)1DL偷跳，合2DL。為防止TV斷線時(shí)備自投誤動(dòng)，取線路電流（I1或I2）作為該線路失壓的閉鎖判據(jù)。

2）備投動(dòng)作過程分解（1DL運(yùn)行，2DL備用）

a）過程1：判斷Ⅰ、Ⅱ母均失壓、線路1無流、線路2有壓作為啟動(dòng)條件，1DL在跳閘位置作為閉鎖條件，以延時(shí)T5跳開1DL，并檢查1DL是否在分閘位置。

b）過程2：以線路2有壓、1DL在跳閘位置、Ⅱ母失壓作為啟動(dòng)條件，2DL在合閘位置作為閉鎖條件，以延時(shí)T8合2DL。

c）過程3：判斷3DL偷跳、Ⅰ母有壓、進(jìn)線2有壓、Ⅱ母失壓作為啟動(dòng)條件，2DL在合閘位置作為閉鎖條件，以延時(shí)T8合2DL。

d）過程4：1#變動(dòng)作信號(hào)、1DL跳位、3DL跳位、線路2有壓、Ⅱ母失壓作為啟動(dòng)條件，2DL在合閘位置作為閉鎖條件，以延時(shí)T8合2DL。

2.2 母聯(lián)或橋開關(guān)備投

如圖2所示，正常運(yùn)行時(shí)，Ⅰ、Ⅱ母均有壓，1DL、2DL在合位，3DL在分位。

1）備投邏輯：Ⅰ母失壓，跳開1DL；在Ⅱ母有壓的情況下，合3DL；1DL偷跳時(shí)，合3DL保證正常供電。為防止TV斷線時(shí)備投誤動(dòng)，取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據(jù)，即若Ⅰ母TV斷線，但裝置判斷1DL有流則備自投不放電，此狀態(tài)下，若2DL失壓跳開或偷跳后，裝置仍能夠合上母聯(lián)斷路器帶兩段母繼續(xù)線運(yùn)行。

2）備投動(dòng)作過程分解：

a）過程1：判斷Ⅰ母失壓，線路1無流，Ⅱ母有壓作為啟動(dòng)條件，1DL分閘位置、3DL合閘位置作為閉鎖條件，以延時(shí)T1跳開1DL，并檢查1DL是否在分閘位置。

b）過程2：以1DL在分閘位置、Ⅰ母失壓、Ⅱ母有壓作為啟動(dòng)條件，3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時(shí)合上3DL，并檢查3DL是否在合閘位置。

c）過程3：判斷Ⅱ母失壓，線路2無流，Ⅰ母有壓作為啟動(dòng)條件，2DL分閘位置、3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T2延時(shí)跳開2DL，并檢查2DL是否在分閘位置。

d）過程4：以2DL在分閘位置、Ⅱ母失壓、Ⅰ母有壓作為啟動(dòng)條件，3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時(shí)合上3DL，并檢查3DL是否在合閘位置。

3.110kV備投不同運(yùn)行方式下的分析比較

如圖3（4）為某110kV變電站兩級(jí)備投示意圖，該站先后配置了高、低壓備投（裝置1、裝置2），10kV按母聯(lián)自投整定運(yùn)行。下面對(duì)110kV備投的兩種運(yùn)行方式進(jìn)行分析比較。

3.1 110kV（裝置1）按進(jìn)線備自投運(yùn)行

如圖3，當(dāng)線路1發(fā)生永久性故障時(shí)，1DL對(duì)側(cè)開關(guān)保護(hù)動(dòng)作跳閘，110kVⅠ、Ⅱ母失壓，線路1無流，在備用線路2有壓的情況下跳1DL，合2DL，110kV線路備投動(dòng)作成功。此方式下，在110kV母線失壓的同時(shí)，10kVⅠ、Ⅱ母也同時(shí)失壓，10kV母聯(lián)備投啟動(dòng)條件不滿足，不啟動(dòng)，備投不動(dòng)作。故此方式下，若110kV進(jìn)線備投未正確動(dòng)作，該110kV站將全所失壓。

進(jìn)線備投動(dòng)作時(shí)間的整定：

根據(jù)整定規(guī)程[2]：備投動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，需要考慮重合閘時(shí)，應(yīng)大于本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與線路重合閘時(shí)間之和。根據(jù)此原則，圖3所示方式下該站兩級(jí)備投時(shí)間不需進(jìn)行配合，定值整定如下：

110kV進(jìn)線備投按線路1、2電源側(cè)后備保護(hù)跳閘時(shí)間與線路重合閘時(shí)間之和，再加上裕度時(shí)間△t，整定時(shí)間為4.0s，合閘時(shí)間為0.3s；10kV母聯(lián)自投按與主變高后備保護(hù)跳閘時(shí)間配合，跳閘時(shí)間為2.4s，合閘時(shí)間為0.3s。

3.2 110kV（裝置1）按橋備投運(yùn)行

如圖4所示，當(dāng)線路1發(fā)生永久性故障時(shí)，該線路電源側(cè)開關(guān)跳開，110kV橋備投動(dòng)作，跳1DL，合3DL，在110kVⅠ母失壓的同時(shí)，10kVⅠ母也失壓，10kV母聯(lián)備投啟動(dòng)，跳4DL，合6DL，由#2主變帶10kV兩段負(fù)荷。此時(shí)，無論110kV橋備投動(dòng)作成功與否，10kV母聯(lián)備投都可補(bǔ)救一次，供電可靠性大大提高。

橋備投動(dòng)作時(shí)間的整定：

A.110kV按橋備投運(yùn)行時(shí)，任一主變動(dòng)作，均閉鎖備投裝置。

B.兩級(jí)備投時(shí)間的上下級(jí)配合。

如前2.1.1所述，若110kV橋備投按線路1、2電源側(cè)后備保護(hù)跳閘時(shí)間與線路重合閘時(shí)間之和，再加上裕度時(shí)間△t，整定時(shí)間為4.0s，合閘時(shí)間為0.3s；10kV母聯(lián)自投按與主變高后備保護(hù)跳閘時(shí)間配合，跳閘時(shí)間為2.4s，合閘時(shí)間為0.3s。雖然整定規(guī)程[2]沒有關(guān)于兩級(jí)自投時(shí)間配合的要求，但各自動(dòng)作對(duì)運(yùn)行方式不利。

解決方案：針對(duì)這種情況，在整定備自投方案時(shí)應(yīng)注意上下級(jí)配合，具體方案如下：

設(shè)110kV橋自投跳閘時(shí)間為T1，合閘時(shí)間為T2，10kV母聯(lián)自投跳閘時(shí)間為T3，合閘時(shí)間為T4。

若線路1故障時(shí)，我們首先希望由線路對(duì)側(cè)保線路全長有靈敏度的線路保護(hù)動(dòng)作跳線路對(duì)側(cè)開關(guān)，然后經(jīng)對(duì)側(cè)線路重合閘動(dòng)作重合，恢復(fù)正常送電，此時(shí)兩級(jí)備投均不應(yīng)動(dòng)作。若為永久性故障，再由線路對(duì)側(cè)加速段保護(hù)切除故障，此時(shí)110kVⅠ母和10kVⅠ母同時(shí)失壓，滿足110kV橋備投和10kV母聯(lián)自投啟動(dòng)條件，兩套備投裝置同時(shí)啟動(dòng)。但我們希望由110kV橋備投先出口，由T1時(shí)間跳1DL，T2時(shí)間合3DL，由線路2帶兩臺(tái)主變的負(fù)荷恢復(fù)10kV母線送電。10kV母聯(lián)自投雖也一起啟動(dòng)，但不希望其在這種方式下動(dòng)作。如何避免就靠備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間整定，將10kV母聯(lián)備投跳閘時(shí)間整定的大于110kV橋自投跳閘T1與合閘時(shí)間T2之和就能實(shí)現(xiàn)上述邏輯。

因此10 k V母聯(lián)備投跳閘時(shí)間為：T3=T1+T2+△t

其中：△t為裕度時(shí)間，考慮到實(shí)際開關(guān)動(dòng)作時(shí)間等因素，一般為0.3-0.5s。

綜上分析得出110kV橋自投和10kV分段自投跳閘時(shí)間、合閘時(shí)間應(yīng)分別整定為：

110kV橋自投跳閘時(shí)間T1取4.0s，合閘時(shí)間T2取0.3s；

10kV分段自投跳閘時(shí)間T3取4.8s，合閘時(shí)間T4取0.3s。

該方案的優(yōu)點(diǎn)在于110kV母線失壓時(shí)，由110kV備自投先動(dòng)作，動(dòng)作不成功時(shí)，10kV備自投再動(dòng)作，這樣的備自投動(dòng)作順序和運(yùn)行方式是最合理的，而且還能提高備自投動(dòng)作的成功率。

4.結(jié)論

目前，銀川電網(wǎng)為了保證供電的可靠性，備自投裝置被大量使用，其在電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行中的地位也不言而喻，而整定規(guī)程［2］對(duì)于這方面的整定原則卻尚不完善，從而造成一些備自投定值不能完全滿足系統(tǒng)穩(wěn)定要求。本文針對(duì)備自投的原理及動(dòng)作邏輯進(jìn)行了簡單闡述，并結(jié)合變電站一次接線及備投裝置的配置，闡述了不同運(yùn)行方式下備投裝置時(shí)間整定的問題，并提出了相應(yīng)的解決方案，希望能對(duì)靈活安排運(yùn)行方式，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行有所幫助。

[1]GB/T14285—2006繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2006.

[2]DL/T584—20073kV～110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運(yùn)行整定規(guī)程[S].北京:中國電力出版社,2007.

[3]PSP642數(shù)字式備用電源自投裝置技術(shù)說明書[S].南京:國電南京自動(dòng)化股份有限公司,2007.

[4]CSC246數(shù)字式備用電源自投裝置技術(shù)說明書[S].北京:北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司,2009.