一例特高壓站用電備自投誤閉鎖研究與改進

尹曉海 王時光 肖云亮 文國衛 王 維

（國網山西省電力公司檢修公司，太原 030032）

站用電交流系統是保障變電站安全、穩定運行的重要部分，承擔著變電站內設備操作電源、變壓器冷卻電源、輔助系統電源等重要回路的供電任務[1-2]。站用交流電源丟失，將危及變電站的正常運行，甚至引起系統停電和擴大事故范圍[3-4]。目前，一般的變電站都采用兩路不同的電源，特高壓變電站由于其承擔著輸變電的重要任務，采用三路站用電源，其中一路是外接電源，并且應至少保持兩路站用電源平穩運行。為了保證供電的連續可靠性，特高壓變電站在380V母線間設置了備自投[5-7]。為保證備自投裝置能夠正確動作，避免將備用電源再次投入到故障元件中，擴大事故范圍，應采取一定的閉鎖條件，使得備自投在不該閉鎖的情況下能夠可靠動作，該閉鎖的情況下能夠可靠閉鎖[8-9]。本文介紹了某一特高壓變電站在備自投功能驗收過程中，由于備自投閉鎖回路設計不當，造成了備自投誤閉鎖；研究了備自投動作機理，分析了誤閉鎖回路并且對該閉鎖回路進行了修改，現場驗證了回路的正確性。

1 某特高壓變電站站用電系統簡介

該站共有3路站用電源，如圖1所示。由于站內本期只有一組主變壓器，故第一路引自本站1號主變110kV母線，經111B變壓器（110/35kV）及301B變壓器（35/0.4kV）兩級變壓后給400V 1號母線供電；第二路引自 2號外接電源，經302B變壓器（35/0.4kV）變壓后給400V 2號母線供電；第三路引自0號外接電源，經300B變壓器（35/0.4kV）變壓后給400V 0號母線供電，其為備用電源。

該站設置兩臺備自投裝置，均為單向自投。備自投1作為第一路電源消失第三路電源自動投入的裝置，備自投2作為第二路電源消失第三路電源自動投入的裝置，正常情況兩臺備自投裝置均在投入狀態。該站使用四方公司生產的CSC-246線路備投裝置。

圖1 某特高壓變電站站用電系統

2 備自投工作機理

2.1 備自投原理（以備自投1為例）

備自投在滿足一定的條件下，開始充電，經延時才能充滿電。備自投只有在充滿電狀態下，且滿足啟動條件，又無外部任何閉鎖條件，備自投才會動作。備自投在邏輯執行過程中，出現任一閉鎖條件，備自投放電。

1）備自投充電條件：400V 1號母線、0號母線均有壓，401、400斷路器在合位、403斷路器在分位；無任何閉鎖條件。

2）備自投充滿電條件：充電條件滿足且超過10s。

3）備自投放電條件：任一閉鎖條件滿足，備自投動作出口后。

4）備自投閉鎖條件：遙分/手分 401斷路器，保護動作且故障在 400V 1號母線，投入保護裝置“備自投總閉鎖”功能壓板。

5）備自投動作條件：備自投充滿電，啟動條件均滿足，閉鎖條件均不滿足，且延時T內上述條件均滿足，如圖2所示，圖中T為時間繼電器。

圖2 備自投動作條件

2.2 備自投邏輯

正常運行時，400V 1號母線、0號母線均有壓，401、400斷路器在合位、403斷路器在分位，備自投充滿電。400V 1母失壓，經T1延時跳開401斷路器，T3延時合上403斷路器，動作邏輯分解圖如圖3、圖 4所示，圖中 T1、T3為時間繼電器。為防止PT斷線時備自投誤動，取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據。

圖3 備自投動作邏輯分解1

圖4 備自投動作邏輯分解2

1）在同時滿足 400V 1母失壓、CT1（電流互感器）無流、400V 0母有壓的啟動條件，且同時不滿足 401斷路器在分位、403斷路器在合位的閉鎖條件（即滿足 401在合位、403在分位），則經 T1延時備自投動作跳開401斷路器。

2）在同時滿足401斷路器在分位、400V 1母失壓、400V 0母有壓的啟動條件，且同時不滿足403斷路器在合位的閉鎖條件（即滿足403在分位），則經T3延時備自投動作合上403斷路器。

3 備自投誤閉鎖研究及改進

3.1 備自投誤閉鎖分析

在對該站備自投功能驗收時發現，在備自投充滿電、無任何閉鎖條件的情況下，當拉開備自投 1400V 1母電壓空開（即模擬400V 1母失壓）時，備自投動作、401斷路器跳開，裝置面板顯示出口5跳進線1DL（出口5接401斷路器，即401斷路器跳開），未顯示403斷路器合上，如圖5所示。經查發現備自投跳401斷路器和測控遙控分401斷路器共用一個跳閘出口 133，而且端子排遙控分閘回路133和繼電器ZJ-1短接。當備自投動作跳401斷路器時，繼電器ZJ-1接點帶正電，使得ZJ-2和ZJ-3常開接點導通，閉鎖備自投，導致403斷路器無法自動合上，回路接線圖如圖6所示，圖中ZJ為中間繼電器。

圖5 備自投裝置閉鎖報文

圖6 備自投誤閉鎖回路

3.2 備自投閉鎖回路改進

通過以上分析，得出備自投誤閉鎖原因：備自投跳401斷路器、測控分401斷路器端子及繼電器ZJ-1接點直接接在一起，使得備自投跳401斷路器時，裝置誤判為遙控分401斷路器，閉鎖備自投。

改進：將備自投跳401斷路器、測控分401斷路器端子分開；備自投跳401斷路器端子不經過繼電器直接接跳閘出口 133；測控分 401斷路器利用繼電器ZJ兩組輔助接點，一組接401斷路器跳閘出口 133，一組接閉鎖備自投回路。修改后的回路如圖7所示。

當備自投動作跳 401斷路器時，133接點帶正電，401斷路器斷開；同時繼電器ZJ-1接點不帶正電，ZJ-2和ZJ-3常開接點不導通，不會閉鎖備自投。當測控分401斷路器時，ZJ-4和ZJ-5常開接點導通，401斷路器跳閘線圈帶電，401斷路器斷開；ZJ-2和ZJ-3常開接點導通，閉鎖備自投。通過對遙分401斷路器閉鎖備自投回路的修改，一方面測控分 401斷路器時，閉鎖備自投；另一方面備自投動作跳開401斷路器后，不會誤閉鎖備自投，使得 403斷路器能夠自動合上。最后，現場驗證了改進回路的正確性，如圖8所示，裝置面板顯示出口5跳進線1DL（出口5接401斷路器，即401斷路器跳開），出口2合母聯3DL（出口2接403斷路器，即403斷路器合上）。

圖7 修改后的備自投閉鎖回路

圖8 備自投裝置正確報文

4 結論

備自投作為特高壓變電站工作電源消失使備用電源自動投入的裝置，其動作的正確可靠性關系到站用電供電的持續穩定性，故需確保備自投在該動作時可靠動作，該閉鎖時可靠閉鎖。本文探討了某特高壓變電站備自投功能驗收中發現的誤閉鎖回路設計缺陷，給出了改進的設計回路，分析并現場驗證了備自投動作的正確性，變電站采用這種回路保障了站用電安全穩定運行，同時為其他站備自投閉鎖回路設計提供了參考。

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