特殊運方下備自投動作行為分析及改進

宦扶天

(江蘇省電力公司鎮江供電公司，江蘇 鎮江 212001)

1 引言

備自投是備用電源自動投入裝置和備用設備自動投入裝置的簡稱。備自投裝置由于接線簡單，經濟和成功率較高等因素，在電力系統廣泛被使用。對于110kV終端變電站而言，一般采用內橋接線，進線電源為兩路，且不再設線路保護，往往采用進線備自投配置方式。本文分析了3例110kV內橋接線變電站備自投裝置受運行方式影響未正確動作發揮作用的案例，提出了積極的防范與改進措施。

2 高壓側母線接入分布式電源方式

2.1 運行方式介紹

如圖1所示，110kV變電站配有南瑞繼保RCS－9651C備自投裝置。此時，進線L1正常運行，進線L2熱備用，分布式發電機組 DG通過 QF7開關接入110kVⅡ段母線上網。此時110kVⅠ母、Ⅱ母均有電壓，且QF1和QF3在合位、QF2在分位，滿足備自投的充電條件，備自投裝置經過延時完成充電過程。

圖1 高壓側母線接入分布式電源方式接線

2.2 備自投動作行為分析

未接入分布式電源時，當進線L1由于線路故障失電后，110kVⅠ母、Ⅱ母失壓，備自投裝置應迅速啟動，斷開QF1，合上QF2，恢復對用戶的供電。但110kVⅡ段母線接入分布式電源(DG)后，備自投的動作邏輯將受到影響，進線L1失電后，DG、Ⅱ母、Ⅰ母將與主網脫離，孤島運行。110kVⅠ母和Ⅱ母仍有電壓，不滿足備自投動作條件，備自投裝置不動作。但是由于DG機組的容量較小，不足以滿足全站負荷功率。失去進線L1的電源后，DG機組將失去穩定性，DG機組電壓開始下降，當電壓降低到一定程度，備自投的檢無壓條件滿足后，且若此時對側電廠未可靠切機，備自投將延時動作，斷開QF1，合上QF2。進線L2的電源和DG之間將產生非同期合閘問題，對變電站設備和DG機組產生沖擊和破壞。

2.3 解決方案

為了避免分布式電源接入對備自投造成的不良影響，要保證主供電源故障時快速將DG機組切除，還要可靠避免備用電源投入時與DG機組之間產生的非同期合閘問題。以南瑞繼保的RCS－9651C備自投裝置的運行方式1為例來說明解決方案的實施過程。為了實現進線故障時聯跳DG機組，可利用RCS－9651C型進線備自投裝置邏輯跳進線出口備用接點接至QF7保護手動跳閘回路，實現備自投裝置動作后聯跳QF7。具體方案如圖2所示，+KM和－KM分別為QF9操作電源的正、負母線，TJ－2為備自投裝置跳進線開關QF1的備用接點，LP為跳閘出口壓板。

圖2 進線故障連跳分布式電源方案圖

為了可靠避免備用電源投入時與DG機組之間產生的非同期合閘問題，必須要保證在QF2合閘之前QF7確實已經斷開。對RCS－9651C的動作邏輯進行適當改進即可解決問題，改進后的備自投邏輯如圖3所示，QF7－TWJ為增加的輸入信號。在備自投出口合閘“與”門處引入QF7的TWJ信號作為輸入判據條件，只有當QF7－TWJ為1即QF7確實處于跳位時，備自投裝置經過延時Tb才對QF2發合閘信號。

圖3 改進后的備自投邏輯圖

3 單臺主變運行方式

3.1 運行方式介紹

如圖4所示，110kV內橋接線變電站。進線L1接110kVⅠ段母線運行，進線L2接110kVⅡ段母線熱備用，110kV母聯QF3開關運行;1號主變運行，2號主變主變因檢修退出，橋通道保留。此時備自投方式不變，同時退出檢修中的2號主變保護跳QF1開關及110kV母聯QF3開關功能。

圖4 單臺主變運行方式接線

3.2 備自投動作行為分析

在此特殊運行方式下，110kVⅡ段母線范圍內發生永久性故障時，由于110kVⅡ段母線設備不在1號主變差動及高后備保護范圍內，故1號主變差動及高后備保護均不啟動，進線L1線路對側線路保護動作跳閘，進線L1線路及本所110kVⅠ、Ⅱ段母線失壓。因為滿足110kVⅠ、Ⅱ母線失壓、進線L2線路有壓，進線L1線路無流的備自投裝置動作條件，經延時跳進線QF1開關，確認跳開后，再延時合進線QF2開關，向本所110VⅡ段母線供電，由于故障點仍然存在，則進線L2線路對側保護動作開關再次跳閘，并進行一次重合閘后再次跳開，全所110kV系統依然全部失壓。此時，不僅無法恢復110kV系統的送電，而且，由于多次對故障點進行送電，可能引起設備的受損程度加重，擴大事故。

3.3 解決方案

如遇單臺主變運行的特殊方式時橋通道宜采用以下方式:進線QF1開關運行供110kVⅠ段母線，進線QF2開關運行送110kVⅡ段母線，110kV母聯QF3開關熱備用做為備用電源開關，備自投僅采用判斷110kVⅠ段母線失壓的橋備投方式(如圖5)。

此時若110kVⅡ段母線故障，進線L2對側保護動作開關跳閘，一次重合閘后再次跳開。同時，由于備自投方式為判斷110kVⅠ段母線失壓自投方式，條件不滿足，所以備自投裝置不會動作，110kV系統供電情況基本不受影響。

圖5 改進后的運行方式

4 兩路進線同源運行方式

4.1 運行方式介紹

在電網接線規劃和設計時，110kV內橋接線變電站兩路電源一般考慮取自不同220kV變電站或同一個220kV變電站分列運行的110kV母線，以增加供電可靠性。然而，在某些特殊運方下，當分列運行的110kV母線并列或其中一條母線停役時，110kV變電站的兩路電源就會出現同源的運行方式(如圖6)。

圖6 兩路進線同源運行方式接線

4.2 備自投動作行為分析

當作為互為備自投兩路電源取自不同的電源點時，單相故障狀態下，由于零序互感的的影響，會造成備用線路線路側電壓互感器電壓增高，由于備自投方案整定中一般按高于門檻值認為備用線路有壓考慮，此種狀況下對備自投裝置沒有影響;當備自投的兩路電源取自同一變電站同一110kV母線時，這樣故障狀態時由于備用線路會產生瞬時低電壓，如若此時電壓低于整定值可能會造成備自投裝置不啟動。

4.3 解決方案

(1)110kV內橋變電站的主備電源應量引自不同變電站或分列運行的母線。

(2)將備自投裝置失壓判定時間由0.4s合理的延長，以躲過瞬時電壓降低的時間。

(3)合理進行電網布局，周密安排運行方式。110kV內橋變電站進線與110kV聯絡線進行T形接線，10kV布局手拉手的聯絡線，可在必要時提供負荷支援，顯著提高供電可靠性，減少經濟損失。

5 結語

隨著電力系統的不斷增大和復雜，對電網自動化水平和其堅強程度的要求也日益提高，使得原來不太明顯的問題逐步顯現出來。本文詳盡剖析了幾起特殊運方下備自投不正確動作原因，并給出了切實可行的改進措施，顯著提高了備自投裝置的可靠性與安全性，對今后的運行方式安排與備自投裝置的使用有一定的指導意義。

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