泵站備用電源自動投入與繼電保護裝置配合方案分析

劉 銳

（吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林長春130021）

泵站備用電源自動投入與繼電保護裝置配合方案分析

劉 銳

（吉林省水利水電勘測設計研究院，吉林長春130021）

為保證供水率，國內(nèi)泵站對電源安全可靠性要求越來越高。往往采用備用電源自動投入裝置，但該裝置受到其工作原理的限制，須結(jié)合必要的繼電保護裝置及合理的主接線形式，才能避免將備用電源投在故障點上。本文對該問題進行了分析并提出相應的解決方案。

雙回線供電；備用電源自動投入裝置；二次事故；后備保護

近年來，國內(nèi)大、中型泵站為保證泵站供水率，有條件的泵站多采用雙回線供電。《泵站設計規(guī)范》（G B 50265-2010）規(guī)定：“只要通過論證，中型、甚至小型泵站也可以采用雙回線供電。另外采用雙回線路供電的泵站，每一回供電線路應按承擔泵站全部容量設計，但不包括泵站機組備用容量。”本文重點討論泵站在設有雙回路供電情況下，備用電源自動投入裝置和繼電保護裝置配合的問題。

1 基本情況

某城市供水泵站，供水保障率為97%。為保障泵站供電電源的可靠性，泵站采用雙回路供電方案，且每個回路都能單獨承擔泵站全部負荷。根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)現(xiàn)狀和電力系統(tǒng)主管部門意見，供電線路1回“T”接于66kV輸電線路（簡稱甲線）作為泵站主供電線路，供電線路2回“T”接于66kV輸電線路（簡稱乙線）作為泵站的備用電源線路。

電氣主接線采用2臺容量4000kV A的節(jié)能型有載調(diào)壓降壓變壓器，2臺變壓器高壓側(cè)與2回66kV進線電源采用內(nèi)橋接線方式，以增加66kV供電電源可靠性。2臺變壓器、2條66kV線路互為備用。變壓器低壓側(cè)（6kV）側(cè)采用單母線斷路器分段接線方式。根據(jù)運行方式的變化，確定6kV母聯(lián)開關的投、退。泵站主接線見圖1。

圖1 主接線簡圖

電源取自甲線路時，乙線路作為備用，1B主變壓器運行，2B主變壓器備用，橋聯(lián)開關處在合位狀態(tài)。如果甲線路出現(xiàn)故障或停電，則要求備用電源自動投入裝置跳開甲線路進線開關，自動投入備用乙線路進線開關，由備用電源線路帶1B主變壓器運行。如果1B變壓器故障，備用電源自動投入裝置檢測到變壓器保護裝置跳開故障主變壓器一、二次側(cè)主開關后，自動合2B主變壓器的一、二次側(cè)主開關，同時聯(lián)動合6kV母聯(lián)斷路器。

2 問題提出與分析

2.1 問題的提出

當供電線路失電和主變壓器發(fā)生故障被保護裝置從電網(wǎng)中切除時，備用電源自動投入裝置能夠按照工況設定正常工作。當機組發(fā)生故障時，保護裝置可將故障機組從電網(wǎng)中切除，避免故障擴大化。當故障出在機端母線時，如果保護裝置將帶病母線和變壓器同時從電網(wǎng)中切除。則備用電源自動投入裝置會將備用電源投到故障點，造成二次事故，將對設備和操作人員造成傷害。

2.2 問題的分析

要解決備用電源自動投入裝置可能投到故障點的問題，需要了解備用電源自動投入裝置的工作原理。其工作原理與自動重合閘裝置很類似，也由充電、啟動、閉鎖、檢定、投入等幾個主要環(huán)節(jié)組成。具體見圖2。

（1）投入/退出控制：由控制開關位置或遠方遙控決定備自投功能是投入運行或是退出運行。

（2）充電準備條件：當系統(tǒng)以預定的方式工作時，備自投進入充電準備方式，約25s左右備自投裝置準備好，并給出指示。一般的充電條件是母線有電壓和相應的開關位置條件。當充電條件不滿足時，放電方式有兩種，一種為快速方式，約0.3s放電完畢，該方式適用于任何原因?qū)е碌墓ぷ麟娫刺_都不需要自投備用電源的場合；另一種是慢速放電方式，約10s放電完畢，該方式除非引入了閉鎖條件閉鎖了自投，適用于任何原因?qū)е碌氖щ姸夹枰酝兜膱龊稀?/p>

（3）啟動條件：在備自投已處于準備好狀態(tài)，若工作電源失電且備用電源有電時，則備自投經(jīng)整定的延時后被啟動。檢測工作電源失電的判據(jù)一般為母線低電壓和電源進線無電流。采用快速備自投時則使用頻率和頻率下降速度過大的判據(jù)。

（4）閉鎖條件：當手動切除工作電源或保護動作跳開工作電源而不允許自動投入備用電源時，可引入開入量閉鎖備自投，閉鎖采用的是瞬時放電方式。如果備自投裝置已選擇了采用快速放電方式，則可不引入閉鎖條件，快速備自投除外。

（5）動作順序：備自投動作后發(fā)出0.3～0.5s的一次動作脈沖，先跳開工作電源開關，在確認工作電源開關被跳開后，再合上備用電源開關恢復供電。如果有聯(lián)切聯(lián)動的需要，還要發(fā)出聯(lián)切、聯(lián)動命令。

（6）自投結(jié)束：備自投從啟動開始起允許的最長整組動作時間為10s，若10s內(nèi)恢復供電，則認為備自投成功，做出成功指示，反之給出備自投失敗指示。

通過上述分析可知，備用電源自動投入裝置的備投條件輸入需要固化。如缺少對備投條件的分析、判斷，僅通過備投裝置來避免備用電源投到故障點的問題是無法解決的。

3 解決思路

在設計方案中，主要依靠主變高、低壓側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護裝置來解決問題。

（1）主變高壓側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護，作用于主變壓器高、低壓側(cè)斷路器及66kV橋斷路器跳閘。

（2）主變低壓側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護，I段保護作用于6kV機端母線母聯(lián)斷路器，I I段保護作用于主變壓器低壓側(cè)斷路器，I I I段保護作用于主變壓器高、低壓側(cè)斷路器及66kV橋斷路器跳閘。

主變低壓側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護裝置具備延時、多段分斷能力，當保護裝置監(jiān)測到變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)過電流及低電壓時，I段保護作用用于6kV機端母線母聯(lián)斷路器，將I I段機端母線切出電網(wǎng)。如電流未恢復到額定值，但依舊很大時，I I段保護作用于主變壓器低壓側(cè)斷路器，繼續(xù)將I段機端母線從電網(wǎng)中切除。如果故障依舊，I I I段保護作用于主變壓器高、低壓側(cè)斷路器及66kV橋斷路器跳閘。

備用電源自動投入裝置啟動條件滿足時，I I段機端母線投入備用電源網(wǎng)絡。因故障點已經(jīng)通過主變低壓側(cè)復合電壓閉鎖過電流保護裝置從電網(wǎng)中切除了，所以避免了備用電源投到故障點的情況的發(fā)生。

圖2 備用電源自動投入裝置的通用邏輯

4 結(jié)論

通過泵站設置的繼電保護裝置和備用電源自動投入裝置的配合，即滿足了規(guī)范對保護可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的設計要求，也提高了泵站供水保障率。重要的是避免了備用電源投到故障點。但這也增加了對保護裝置的過度依賴。如該設計方案中，在變壓器高壓側(cè)增加一組戶外斷路器，繼電保護和備用電源自動投入裝置配合將更加合理。

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圖5 工況二最大主應力、最小主應力

（1）錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護體系與圍巖接觸面積較大，全面接觸改善圍巖載荷的受力分布及其之間的作用效果，使支護結(jié)構與圍巖形成一個統(tǒng)一的整體。

（2）初期臨時支護后，圍巖還可以繼續(xù)進行變形，釋放塑形能量，最佳支護時間是以變形形式轉(zhuǎn)化的工程力和圍巖的本身承載力最大，而工程支護力最小時進行后期支護，目的就是避免出現(xiàn)松動破壞的時刻，充分發(fā)揮圍巖塑性區(qū)的承載能力。

（3）錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護有一定的柔性，能在一定程度上根據(jù)圍巖的變形狀態(tài)進行適量的調(diào)整，保證支護體系的支護效果。

參考文獻

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T V 734

A

1672-2469（2015）06-0091-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.06.031

劉 銳（1975年—），男，高級工程師。