備自投裝置在桂林電網中的應用分析

董粹宏

(桂林供電局，廣西 桂林 541002)

桂林是世界旅游名城，對供電可靠性要求很高；但由于桂林電網網架還很薄弱，目前采取的是220 kV網絡合環、110 kV網絡開環的運行模式。為了保證桂林電網的安全穩定運行，大部分變電站均采取了備自投的形式。多年來，備自投裝置在桂林網區中已得到了廣泛的應用，并且取得了不錯的效果。

1 桂林電網備自投裝置的應用情況

截至2011年底，桂林電網所轄范圍包括桂林市區及12個縣，網內共有變電站60座，總容量為7 783 MVA。其中，500 kV變電站1座，容量為1 500 MVA；220 kV變電站12座，容量為2 940 MVA；110 kV變電站47座，容量為3 343 MVA。網內110 kV及以上線路總長度約2 707 km。

桂林電網備自投裝置的接入方案有以下幾種：110 kV進線備投、110 kV遠方備投、110 kV母聯備投、110 kV橋開關備投、35 kV母聯備投和10 kV母聯備投。桂林電網備自投裝置應用現狀如表1所示。

隨著電力系統的發展，當前的電網越來越注重其經濟性和供電的不間斷性，為了提高重要負荷的供電可靠性，系統提供了多個電源且自動進行投入切換。桂林電網110，35 kV和l0 kV母線多采用單母線分段接線，且普遍應用了備自投裝置。因此，適時結合變電站實際運行方式，選擇合適的備自投接入方案，對提高桂林電網供電可靠性具有相當的實用價值。

表1 桂林電網備自投裝置應用現狀

2 桂林電網備自投裝置配置種類及優缺點

2.1 進線備自投模式

現場應用。如圖1所示的系統接線方式，如果木棉站－靈川站－大豐站環網運行，就必須設置一個開環點。否則，如果220 kV系統中的元件出現故障，可能會造成110 kV木靈線或110 kV大靈線過載，威脅線路安全。靈川站正常運行方式是由220 kV木棉站供電，大豐站線路充電至靈川站183開關，在183開關熱備用開環。

原理邏輯。當靈川站母線失壓時，如果檢測備用電源線路(110 kV大靈線)有電壓，則跳開主供電源184進線開關，然后合上備用電源183進線開關，實現線路向母線備投，但前提條件是變電站具有一主一備2路電源。

分析理解。圖1中，為保證靈川站的可靠性，充分發揮靈川站183備用線路的效用，通常在靈川站裝設110 kV備自投。在木靈線故障時，110 kV備自投檢測到靈川站母線無壓，經6 s延時后，自動斷開靈川站184開關，合上183開關，恢復對靈川站的供電。

圖1 110 kV進線備投接入方案

該模式優點是：邏輯簡單，判斷準確，有多年可靠的運行經驗。該模式缺點是：在多個站手拉手網絡中不適合投入進線備投，需要投入遠方備投。

2.2 遠方備自投模式

現場應用。如圖2所示的系統接線方式，在大豐站－南洲站－七星站－擋村站手拉手網絡中，七星站153開關熱備用開環，七星站進線備投投入，南洲站是遠方備自投投入。

圖2 遠方備投接入方案

原理邏輯。以大豐站－南洲站－七星站－擋村站此環為例，“手拉手”電網結構中所串接的2個變電站，南洲站與七星站之間敷設有光纖通信網，可實現專用光芯通道，因此選擇在七星站153開關熱備用開環，七星站是進線備自投投入，南洲站是遠方備自投投入。

分析理解。如果110 kV擋七線瞬間故障，擋村站127開關跳閘后重合成功，七星站備自投不動作；如果110 kV擋七線永久性故障，七星站110 kV備自投動作，跳開154開關，合上153開關；如果110 kV七洲線永久性故障，南洲站163開關跳閘，備自投均不動作。如果110 kV大洲線發生永久性故障時，大豐站109開關線路保護動作跳閘，南洲站備投裝置檢測到母線失壓以及164開關無電流后先跳開164開關，并且南洲站備投裝置立即通過光纖通信網向七星站發出一個請求啟動備投的信號。七星站收到南洲站的請求啟動備投信號并檢測到110 kV七洲線線路無電壓后，立即合上七星站153開關，恢復南洲站供電。

該模式優點是：遠方備自投可廣泛應用于各種電壓等級的“手拉手”式電網接線方式，且只需對傳統備投邏輯進行修改或重新設計，并增加一些開關量輸入，就能確保“手拉手”電網結構中所串接的2個(或3個)變電站同時實現備用電源自投，從而保證了電網的運行安全。該模式缺點是：由于備自投裝置、重合閘裝置和保護裝置之間的放電和閉鎖回路等沒有嚴格的配合，在沒有經過充分的科學論證并對其之間的時間配合進行改造前，不要同時投入備自投和重合閘2種功能。當此環中任一條線路檢修或故障時，備自投均要退出，使供電可靠性大大降低。

2.3 橋接線備投模式

現場應用。目前桂林網區內只有社門山站是橋接線，投入了橋開關備投，系統接線方式如圖3所示。正常運行方式是：在社門山站橋母聯100開關、35 kV母聯300開關、10 kV母聯900開關正常開環；110 kV橋備投、35 kV和10 kV備自投均投入；110 kV良社線帶社門山站110 kV I段母線、1號主變、35 kV I段母線、10 kV I段母線運行；110 kV田社線帶社門山站110 kV II段母線、2號主變、35 kV II段母線、10 kV II段母線運行。

圖3 內橋備投接入方案

原理邏輯。該模式中橋100開關在斷開位置，邏輯過程中備自投裝置判斷123開關或126開關偷跳時，合100開關保證2條110 kV母線正常供電。

分析理解。以社門山站110 kV II段母線備110 kV I段母線為例。若110 kV良社線發生永久性故障，造成社門山站110 kV I段母線失壓，良社線電流小于電流整定值，判斷110 kV II段母線有壓，備自投裝置延時t1跳開123開關；確認100開關在斷開位置后，延時t2合100開關。

該模式優點是：內橋接線投資少，接線清晰簡單，檢修維護量小，橋備投定值區切換至進線備投定值區方便快捷，靈活性大。該模式缺點是：內橋接線相關的一次倒閘操作復雜，容易引起誤操作，注意事項多，繼電保護等相關二次接線復雜。

2.4 10 kV母聯備自投模式

現場應用。如圖3所示，社門山站10 kV備自投的整定動作時間長于110 kV備自投，如果上一級110 kV備自投動作后恢復了電源點，則10 kV備自投不應該動作。

原理邏輯。該模式中，運行方式為2臺變壓器并列運行，10 kV母聯900開關在斷開位置；邏輯過程中備自投裝置判斷高壓側開關斷開時，合900開關，保證2條10 kV母線正常供電。

分析理解。以社門山站為例，如果110 kV良社線發生永久性故障，110 kV I段母線失壓；如果110 kV橋備投動作未成功，造成10 kV I段母線失壓，電流小于電流整定值，10 kV II段母線有壓，備自投裝置延時t1跳開901開關；確認901開關在斷開位置后，延時t2合900開關，10 kV I段母線負荷轉由10 kV II段母線供電。該方案中備自投裝置發揮了2條10 kV母線互備作用，保證了2條10 kV母線出線供電的不間斷性，提高了重要負荷的供電可靠性。

該模式優點是：提高了10 kV配網的供電可靠性。該模式缺點是：有些負荷較重的變電站不能投入10 kV備自投，因為當備自投將負荷切換給另一臺主變后，有可能造成主變過負荷，因此在備投投入前必須進行校核。

3 備自投裝置的一些值得注意的問題

(1)對于備自投裝置僅做模擬試驗是不夠的，必須在進行實際帶負荷的相關試驗后方可投入運行。備自投試驗應盡量選擇在半夜或凌晨負荷較低的時間段來做，以減少對用戶及其設備的沖擊損害。

(2)必須通過制定現場運行規程來規范備自投的運行管理。變電站現場必須有備自投裝置的壓板具體如何投退的相關規定，以杜絕值班員漏投退備自投的出口壓板或漏送裝置電源的情況發生。

(3)制定電網相關環路的備自投裝置作業指導書，記錄各變電站投入的備自投裝置類型并及時更新備投狀態。涉及備自投裝置投退的復雜操作要做到閉環管理；檢修結束操作完畢要檢查備自投裝置的壓板。

(4)由于備自投裝置、重合閘裝置和保護裝置之間的放電和閉鎖回路等沒有嚴格的配合，在沒有經過充分的科學論證并對其之間的時間配合進行改造前，不要同時投入備自投和重合閘2種功能。

(5)由于廠家和裝置型號不同，改進后的備投邏輯和信號回路設計也有所不同，要做好對應于不同類型的備自投裝置投退的相關培訓工作。

(6)針對小水電站多、低壓母線上10 kV出線有小水電并網的情況，在分段斷路器自投時，應只斷開各自母線上的10 kV小水電線路開關。當分段開關合上后，還應有過負荷聯切功能，斷開相應的10 kV出線斷路器，將負荷限制在此時運行的主變容量以下，以避免主變因超載導致損壞。

(7)當系統中存在多級備自投裝置時，應考慮各級備自投裝置間的關系。原則上高電壓等級、高可靠性、影響面大的備自投裝置先動作，低電壓等級、低可靠性、影響面小的備自投裝置按躲過上級備自投裝置整定。

(8)考慮到備自投裝置的工作特點，在高壓側采用內橋接線方式時，其主變內部故障應閉鎖內橋備自投；對10 kV母聯備投則宜設主變低壓側過流閉鎖母聯備投；對各側母差動作，則均設母聯備自投閉鎖，這樣可避免事故擴大，保證另一段母線的可靠工作。

(9)在備自投裝置跳進線開關的同時，如果母線上有接地變壓器帶消弧線圈，應核算備自投裝置動作后消弧線圈的脫諧度，如果存在諧振過電壓的可能，則應切除接地變壓器。110 kV及以上中性點有效接地的系統中，要防止備自投裝置動作中對失去中性點接地的變壓器充電和電源切換后上一電壓等級的系統失去有效的中性點接地。

4 結束語

作為電力系統中的一種重要的自動裝置，備自投裝置對提高系統穩定性、供電可靠率有著不可替代的作用。近年來，對電能質量，尤其是對供電可靠性的要求不斷提高，而微機技術的發展運用使實現更高可靠性、更靈活的智能型備自投裝置成為可能。備自投裝置已在桂林電網中得到廣泛應用，為保證桂林電網的安全穩定運行起到了積極作用。備自投裝置的邏輯簡單，但應用中所涉及的元件和系統因素較多，如何提高備自投裝置的動作成功率和可靠性，仍然需要不斷總結經驗，并對各種問題進行深入研究，以保證電網安全運行。

1 張 鵬,郭永基.電氣主接線可靠性評估的區間方法[J].電力系統自動化，2004，28(19).

2 DL400-91 繼電保護和安全自動裝置技術規程[S］.能源部，1991.