10kv備自投過負荷閉鎖功能應用及整定分析

王建華 王東明

摘 要：10kv備自投裝置是提高電網供電可靠性的重要措施之一。但當110千伏及220千伏變電站負荷較重，其中一臺主變失壓時，10千伏分段備自投動作將失壓主變負荷備投至運行主變，將會導致運行主變嚴重過負荷。文章分析了10kv備自投裝置過負荷閉鎖功能的原理及整定過程中應注意的問題，并提出了改進措施。

關鍵詞：10kv備自投；整定計算；過負荷閉鎖

備用電源自動投入裝置（簡稱“備自投”），是電力系統故障或其他原因導致工作電源斷開后，能迅速將備用電源或備用設備或其他正常工作的電源自動投入工作，使原工作電源所帶用戶能迅速恢復供電的一種自動控制裝置，對提高多電源供電負荷的供電可靠性，保證連續供電有重要作用[1]，隨著電力系統的負荷日益增長，110千伏及220千伏變電站負荷較重，當其中一臺主變失壓時，10千伏分段備自投動作將失壓主變負荷備投至運行主變，導致運行主變嚴重過負荷，甚至導致運行主變過流保護動作，從而擴大停電范圍。因此對于一般低壓側備自投，由于變壓器的容量限制，就需要考慮備自投動作后變壓器的過負荷問題。近期逐漸普及應用的一種10kv備自投過負荷閉鎖功能，能有效解決以上因備自投動作后造成主變過負荷運行的問題。

1 備自投過負荷閉鎖基本原理及邏輯要求

要有效防止備自投動作后造成主變過負荷，需要備自投裝置本身自動對負荷進行判斷，根據負荷情況對備自投閉鎖或開放[2，3]。主要思路是：裝置取兩臺主變的負荷電流之和，分別同主變允許的最大負荷電流進行比較，如果負荷電流之和大于允許的最大負荷電流，則經延時閉鎖備自投，即在裝置中增設“檢合流閉鎖”功能。防止在負荷高峰情況下，發生備自投動作后造成變壓器的過載運行，避免進一步引發系統事故。

以兩臺兩卷變的110kv變電站典型接線為例，如圖1。具體邏輯[4]可表示為：IL1+IL2>Izdjx。IL1、IL2為備自投裝置主變電流判別的電流采集值，Izdjx是主變過負荷電流定值（由保護整定人員整定）。

1.1 備自投方式定義

（1）方式一：II母失壓無流，I母有壓，備自投動作合分段開關；（2）方式二：I母失壓無流，II母有壓，備自投動作合分段開關。

1.2 定值項設置要求

（1）過負荷閉鎖投退控制字：KGgf；（2）進線1過負荷定值：Izdjx1；（3）進線2過負荷定值：Izdjx2；（4）進線1CT變比： Nct1（考慮到裝置整定精度，一二次取kA單位）；（5）進線2CT變比： Nct2（考慮到裝置整定精度，一二次取kA單位）；（6）閉鎖延時定值：Tzd

1.3 過負荷閉鎖備自投方式的基本原理

1.3.1 閉鎖方式一：

2 10kv備自投整定原則

2.1 電壓判據

2.2 電流判據

無流檢測

（1）I段母線失壓，則跳II乙段變低開關；（2）III段母線失壓，則跳II甲段變低開關。

2.4 過負荷閉鎖電流值

1.2Ile、主變變低進線柜額定電流、總刀閘額定電流三者取最小值（Ile為主變變低額定電流一次值），時間取5S閉鎖備自投。

3 10kv備自投實際整定中的特殊處理

目前大部分110kv變電站的接線方式都如圖2所示，3臺主變，4段10kv母線，其中#1變低帶10kv I段母線，#2變低帶10kv II甲段和II乙段母線，#3變低帶10kv III段母線，以此結線方式為例，介紹備自投過負荷閉鎖功能的整定注意事項。

3.1 避免10kv備自投動作，造成10kv母線全部失壓時的處理原則

3.1.1 問題的提出

A站一次接線見圖3，因110kv KA線和KC線掛同一段母線，故如果母線故障會造成110kv A站1M、3M同時失壓。500備自投動作跳開501開關后，合上500開關，再有均分負荷功能將502乙開關跳開。在500備自投動作的同時，550開關也執行著同樣的相同邏輯，即跳開503開關后，合上550開關，均分負荷功能將502甲開關跳開。由此造成了A站全站的10kv母線失壓。

3.1.2 解決的辦法

（1）兩套備自投裝置設置動作時間差

為避免全站的10kv母線失壓，可采取將兩套備自投裝置的動作時間設置時間差的辦法來避免。一般情況下500備自投跳失壓母線主變變低開關時間為3S，550備自投跳失壓母線主變變低開關時間為3.5S。如果方式部門有要求，可以設置為重要用戶所在的10kv母線段對應的備自投跳失壓母線主變變低開關時間為3S，這樣可以保證重要用戶先恢復供電。

（2）引入第三母電壓

增加均分負荷啟動條件（或閉鎖條件），引入第三母母線電壓。即對500備自投引入3M電壓，550備自投引入1M電壓。以A站為例，當500備自投執行均分負荷功能跳502乙開關時，3M已經失壓，如在500備自投中引入3M電壓，則裝置將判不滿足均分負荷的啟動條件（或閉鎖條件滿足），裝置放電。

3.2 備自投過負荷閉鎖過流值的整定

如圖4所示，假設#1主變容量Sn1為50MVA，#2主變容量Sn2為63MVA，#3主變容量Sn3為40MVA，501變低開關額定電流Ie1為3150A，502甲、502乙變低開關的額定電流Ie2為3150A，總刀閘5020的額定電流Ie0為4000A，503變低開關的額定電流Ie3為4000A。

對于500備自投的整定：

但是，在實際整定過程中要考慮501變低開關的額定電流Ie1。故要取1.2*IL1和Ie1兩者中的最小值，因Ie1為3150A，則實際整定結果Izdjx1=3150A。

進線2過負荷定值：

但是，在實際整定過程中要考慮502甲變低開關的額定電流Ie2和5020總刀閘的額定電流Ie0。故要取1.2*IL21、Ie2和Ie0三者中的最小值，因Ie2為3150A、Ie0為4000A，則實際整定結果。

同理可得550備自投的整定：

進線1過負荷定值：

但是，在實際整定過程中要考慮503變低開關的額定電流Ie3。故要取1.2*IL3和Ie3兩者中的最小值，因Ie3為4000A，則實際整定結果Izdjx1=2634A。

進線2過負荷定值：

但是，在實際整定過程中要考慮502乙變低開關的額定電流Ie2和5020總刀閘的額定電流Ie0。故要取1.2*IL22、Ie2和Ie0三者中的最小值，因Ie2為3150A、Ie0為4000A，則實際整定結果Izdjx1=3150A。

4 結束語

隨著經濟社會的快速發展，電力系統的安全可靠供電尤為重要。10kv備自投裝置增加過負荷閉鎖功能，優化了備自投邏輯功能，能夠在主變不過載的情況下盡可能多地恢復失電負荷，提高了地區電網的供電可靠性。

參考文獻

[1]余濤，胡細兵，黃煒，等.地區電網廣域備自投控制系統研制[J].電力自動化設備，2011，31（3）：121-125.

[2]許正亞電力系統自動裝置[M].北京：水利水電出版社，2006.

[3]卞超，李軍.大型電力變壓器過負荷能力計算[J].江蘇電機工程，2005，24（2）：12-14

[4]ISA-358G備用電源自動投入裝置技術說明書[R].長園深瑞繼保自動化有限公司.

作者簡介：王建華（1978-），女，遼寧朝陽人，工程師，碩士研究生，研究方向為電力系統繼電保護。