備自投保護裝置不正確動作實例分析及對策

【摘 要】備自投保護裝置自大量投入運行以來的正確動作率并沒有達到人們的期望值，為保證電力的可靠供應，本文對變電站典型備自投配置、備自投動作原理以及備自投判據及動作邏輯進行了簡單的闡述，并且結合工程實例分析了備自投不正確動作的原因，提出了相關的對策，希望對相關工作有所幫助。

【關鍵詞】備保護自投裝置；不正確動作；實例分析；對策

1.備自投方式

110kV某變電站采用內橋式接線，正常運行時，兩段母線并列運行，1條進線作為主供電源，另1條進線為備用電源，稱之為進線備自投（方式1、方式2）；若兩段母線分列運行，每條進線各帶1段母線，則2條進線互為備用電源，稱之為分段備自投（方式3、方式4）。

2.備自投裝置要求

（1）當母線電壓小于備自投裝置檢無壓定值，且無壓時間超出裝置整定定值時，備自投裝置應起動。備自投裝置時間定值的整定應與其相關的保護時間及線路重合閘時間配合。

（2）備用電源開關應處于熱備用狀態，備自投裝置滿足充電條件后充電，投入時應可靠動作，否則應予以閉鎖。

（3）為防止將備用電源合閘于故障點，備自投在起動后應先跳開主供電源斷路器，隔離故障點后，再投入備用電源。

（4）備自投裝置引入進線斷路器的手動跳閘（簡稱：手跳）信號作為自投閉鎖量，防止自投于永久性故障。當有手跳信號開入時，應立即放電，實現閉鎖。

（5）備自投裝置在收到閉鎖開入或功能退出時應立即放電，充電條件均滿足后經延時充電，正常情況下備自投裝置只允許動作1次。

3.備自投判據及動作邏輯

3.1 進線備自投

以方式1的2號進線備用為例，分析備自投判據及動作邏輯。1號進線作為主供電源正常運行，2號進線作為備用，即QF1、QF3在合位，QF2在分位。當1號進線主供電源因故障或其他原因被切斷后，備自投裝置動作投入2號進線作為主供電源，且只允許動作1次。為此對備自投裝置設計了類似于線路自動重合閘的充電過程，只有在充電完成后才允許自投。

（1）充電條件：Ⅰ母、Ⅱ母三相均有壓，且線路電壓檢查控制字投入時，2號線路Ux2有電壓；QF1、QF3在合位，QF2在分位；無其他閉鎖開入。滿足條件后，經延時充電完成。

（2）放電條件：當檢修線路電壓檢查控制字投入時，2號線路電壓低于裝置無電壓檢定門檻值，經一定延時放電；QF2在合位；手跳QF1或QF3（KKJ1=0或KKJ3=0，可整定）；其他外部閉鎖開入；QF1、QF2或QF3的TWJ異常；備自投退出。

（3）動作過程：當備自投處于充電完成狀態，裝置檢測Ⅰ母、Ⅱ母三相均無電壓，Ux2有電壓，判定I1無電流，備自投滿足動作條件，功能起動，CPU發令經一定延時跳開QF1，QF1的TWJ節點返回，確認QF1跳開后，合上QF2恢復供電。

3.2 分段備自投

方式3、方式4為分段備自投。當兩段母線分列運行，每條進線各帶1段母線時，裝置選擇分段備自投方案。

（1）充電條件：Ⅰ母、Ⅱ母三相均有電壓；QF1、QF2在合位，QF3在分位；無其他閉鎖開入。滿足條件后，經延時充電完成。

（2）放電條件：QF3在合位；Ⅰ母、Ⅱ母三相均無電壓，經一定延時放電；手跳QF1或QF2（KKJ1=0）或KKJ2=0）；其他外部閉鎖信號開入；QF1、QF2或QF3的TWJ異常；備自投退出。

（3）方式3（方式4）動作過程：當備自投處于充電完成狀態，裝置檢測到Ⅰ母無電壓、I1無電流；Ⅱ母有電壓，橋備自投方式控制字投入，備自投滿足動作條件；功能啟動，CPU發令經一定延時跳開QF1，QF1的TWJ節點返回；確認QF1跳開后，再發令合上QF3恢復供電。

4.備自投不正確動作案例分析

4.1 事故經過

2013年3月12日11：15：43，220kV某變電站109線路距離I段保護動作，切除故障1.5s后重合閘動作，重合成功后加速跳閘，109線路對側為110kV某GIS變電站103進線。同一時間110kV某GIS變電站備自投裝置放電，造成該站全站失壓。事故前運行方式：110kV某GIS變電站為內橋式接線（見圖1），進線斷路器QF103、母聯QF100在合位，進線QF104在分位，全站由QF103帶1號、2號主變壓器運行，QF104熱備用。

圖1 110kV某變電站主接線圖

4.2 事故調查結果分析

繼電保護人員查看電源端線路保護動作報告及錄波報告，報告顯示線路在3月12日11：15：43時A相發生接地短路，保護裝置測距8.2km，故障錄波測距8.45km（線路全長16.8km）；線路距離I段保護動作，切除故障1.5s后，由于重合于故障，加速跳閘，說明線路故障為永久性故障，保護裝置動作正確無誤。

繼電保護人員在現場對110kV備自投裝置進行備自投功能檢驗，結果顯示備自投功能無異常。保護人員利用試驗儀器模擬現場實際對備自投裝置進行校驗，發現備自投裝置在線路正常運行，電源端QF109未斷開時，110kV備自投充電（充電條件為：Ⅰ母、Ⅱ母三相均有電壓，2號線路電壓檢查控制字投入，104線路有電壓，QF103、QF100在合位，QF104在分位），當線路故障QF109由合至分后，備自投裝置延時放電。保護人員按圖紙及備自投裝置說明書檢查現場接線時，發現現場實際只在線路安裝了三相TV，與說明書典型接線不同。

按現場實際配置，備自投裝置采集的母線電壓應為經過TV隔離開關、線路隔離開關、斷路器重合閘動作（簡稱：重動）后的電壓，采集的線路電壓Ux應為只經過TV隔離開關輔助接點重動后的電壓。而現場實際線路電壓卻為經TV隔離開關、線路隔離開關和斷路器位置重動后的電壓。現場備自投之所以充電是因為母聯QF100在合位，I段、II段母線并列運行，備自投裝置采集到的電壓為二次并列后電壓，滿足備自投充電條件。當電源端QF109因線路故障跳開后，站內110kVⅠ母、Ⅱ母三相均無電壓，104線路電壓Ux2因QF104分位亦無電壓，因此，當備自投處于充電完成狀態，裝置檢測Ⅰ母、Ⅱ母三相均無電壓（低于無壓起動定值），條件滿足，而Ux2有電壓條件不滿足時，造成備自投放電，致使全站失壓。現場將103、104線路電壓改回重動前電壓，再次對備自投裝置進行校驗，備自投裝置動作正確。

5.避免備自投不正確動作建議

（1）驗收備自投裝置時，針對裝置功能、二次回路的校驗應完整，以保證備自投功能正常實現、邏輯正確，閉鎖及跳合閘回路正確完好。新的變電站投入運行時，應做好備自投裝置帶負荷測試，條件允許時在試運行期間做備自投的分、合閘試驗，校驗裝置功能及出口動作的正確性。

（2）落實反事故措施，將“備自投充電”信號添加至遠動轉發表送至監控系統，更好地監控備自投裝置運行的情況。定期對備自投進行功能試驗，保證當失去主供電源后，備用電源能夠自動投入，提高供電的可靠性。

（3）注意備自投動作時限與線路重合閘時間的配合問題，防止定值整定計算錯誤以及繼電保護人員現場執行定值出現錯誤，杜絕因定值整定錯誤而發生的裝置誤動或拒動，擴大停電范圍，損失負荷，影響供電可靠性。

（4）加大對現場檢修維護人員及運行值班人員的的技術培訓。檢修維護人員應對備自投原理及動作過程有一定的認知，在進行備自投的檢修及功能校驗試驗時，清楚設備運行的安全風險隱患，采取相應的安全風險預控措施，如隔離外部相關聯回路，防止相關聯運行設備誤動引發事故。運行值班人員應熟悉備自投操作流程，規范操作，防止發生操作錯項、漏項；對備自投進行日常巡視時，應特別注意備自投裝置是否充電。

6.結語

備自投裝置在110KV變電站中被廣泛采用來進一步保證電力的可靠供應。為了避免備自投發生拒動、誤動而造成電網負荷損失，相關工作人員需要了解備自投裝置不正常動作的常見原因，掌握避免備自投不正確動作的相關對策，這樣才能保證備自投裝置的動作正確率，確保電網的安全可靠運行。

【參考文獻】

[1]陳麗齊.110kV線路備自投不正確動作分析探討[J].黑龍江科技信息，2013（12）.

[2]曹亮.110kV線路備自投裝置不正確動作分析及改進[J].機電信息，2013（12）.