110 kV 變電站備自投裝置簡析

李 丹

（北京京電電網維護集團有限公司，北京 西城 100000）

1 備自投裝置應滿足的基本要求

備自投裝置應滿足在工作電源斷開后，備用電源才能投入；自投裝置投入備用電源斷路器必須經過延時，延時時限應大于最長的外部故障切除時間；在手動跳開工作電源時，備自投不應動作；應具備閉鎖備自投裝置的功能，以防止備用電源投到故障的元件上，造成事故擴大的嚴重后果；備用電源無壓時，備自投裝置不應動作；備自投裝置在電壓互感器二次熔斷器熔斷時不應誤動作；備自投裝置只能動作一次，防止系統受到多次沖擊而擴大事故[1]。

2 備自投裝置的原理

2.1 備自投裝置的主要形式

備自投裝置的主要形式有母聯自投和線路備自投。線路備自投是雙進線供電方式，即由一個工作電源供電，另一個電源為備用。母聯自投時母聯開關斷開，2 個工作電源分別供電，2 個電源互為備用。

2.2 備自投的定值及充放電條件

根據110 kV 變電站一次的不同接線方式，備自投裝置的定值及充放電條件也不盡相同，介紹如下。

2.2.1 單母分段接線方式

110 kV 母聯備自投裝置具備自投及零序后加速和復合電壓閉鎖的相間過流后加速保護。無壓跳動作時間3.3 s，自投動作時間0.3 s，后加速動作時間0 s。

10 kV 母聯備自投裝置具備自投及經復合電壓閉鎖的相間過流后加速保護。自投動作時間2 s，后加速動作時間0.3 s。

母聯自投裝置充電條件：主開關合位；母聯開關分位；兩段母線有壓。

母聯自投裝置放電條件：手分/遙分電源主開關；手合/遙合母聯開關；投入母聯閉鎖備自投壓板；其他外部閉鎖信號（母差保護、主變低后備保護、接地變零序保護等閉鎖備自投）。

110 kV 線路備自投裝置僅具備自投，不具備零序后加速和復合電壓閉鎖的相間過流后加速保護。無壓跳動作時間3.3 s，自投動作時間0.3 s。

110 kV 線路自投裝置充電條件：主電源線路開關合位；母聯開關合位（無母聯開關時不用）；備用電源線路開關分位；備用線路有壓。

110 kV 線路自投裝置放電條件：手分/遙分主電源線路開關；手分/遙分母聯開關合位（無母聯開關時不用）；手合/遙合備用電源線路開關；投入線路閉鎖備自投壓板；其他外部閉鎖信號（母差保護、線路保護等閉鎖備自投）。

2.2.2 橋（擴大橋）接線方式

110 kV 母聯備自投裝置僅具備自投，不設置零序后加速和復合電壓閉鎖的相間過流后加速保護。無壓跳動作時間3.3 s，自投動作時間0.3 s。

10 kV 母聯備自投裝置具備自投及經復合電壓閉鎖的相間過流后加速保護。自投動作時間2 s，后加速動作時間0.3 s。

母聯自投裝置放電條件：手分/遙分電源主開關；手合/遙合母聯開關；投入母聯閉鎖備自投壓板；其他外部閉鎖信號（主變差動、高后備保護、主變低后備保護、接地變零序保護等閉鎖備自投）。

母聯自投裝置充電條件：主開關合位；母聯開關分位；兩段母線有壓。

110 kV 線路備自投裝置僅具備自投，不具備零序后加速和復合電壓閉鎖的相間過流后加速保護。無壓跳動作時間3.3 s，自投動作時間0.3 s。

110 kV 線路自投裝置充電條件：主電源線路開關合位；母聯開關合位（無母聯開關時不用）；備用電源線路開關分位；備用線路有壓。

110 kV 線路自投裝置放電條件：手分/遙分電源主開關；手合/遙合母聯開關；投入線路閉鎖備自投壓板；其他外部閉鎖信號（線路保護等閉鎖備自投）。

2.2.3 單元（線路變壓器組）接線方式

10 kV 母聯自投裝置具備自投及經復合電壓閉鎖的相間過流后加速保護。無壓跳動作延時3.3 s 跳主變高低壓各側主開關，自投動作延時2 s，后加速動作時間0.3 s。

10 kV 母聯自投裝置放電條件：手分/遙分電源主開關；手合/遙合母聯開關；投入母聯閉鎖備自投壓板；其他外部閉鎖信號（主變低后備保護、接地變零序保護等閉鎖備自投）。

3 備自投裝置的應用探討

備自投裝置在實際應用中會根據一次接線方式有不同的自投運行方式，下面討論一種特殊的一次接線運行方式下自投運行方式如何更合理。

如圖1 所示，110 kV 甲乙站一次接線為正常的單母分段接線方式，自投運行正常方式。該站特殊的一次接線運行方式為2#變、3#變10 kV 側主開關未分支，而1#、4#變10 kV 側主開關采用分支，造成10 kV 母聯234、245、256 備自投裝置的運行方式有多種不同的方式。

圖1 110 kV 甲乙站一次系統圖

母聯234、256 雙投、245 自投停用。在該運行方式下如果202 跳閘234 自投，此時如果201B 再跳閘，將造成10 kV 3B#母線及10 kV 4#母線失電。同理，如果203 跳閘256 自投，此時204A 再跳閘，將造成10 kV 6A#母線及10 kV 5#母線失電。因此該運行方式不可行。

母聯234 單投、256 雙投、跳202 投245 自投運行。在該運行方式下如果202 跳閘245 自投，此時如果201B 再跳閘，234 自投，不會造成10 kV 3B#母線及10 kV 4#母線失電。但是如果203 跳閘256 自投，此時204A 再跳閘，將造成10 kV 6A#母線及10 kV 5#母線失電。因此該運行方式也不可行。

母聯234、256 單投、245 雙投。在該運行方式下如果202 跳閘245 自投，此時如果201B 再跳閘，234 自投，不會造成10 kV 3B#母線及10 kV 4#母線失電。同理，如果203 跳閘256 自投，此時204A再跳閘，256 自投，同樣不會造成10 kV 6A#母線及10 kV 5#母線失電。因此該運行方式可行。

雖然正常一次運行方式下的自投運行方式解決了，但是又出現新的問題，在異常的一次運行方式下自投仍然會出現問題。

202 拉開，234 合著帶10 kV 4#母線運行，此時234 自投停用、跳203 投245，256 單投。根據站內現有10 kV 自投裝置的設計原理無法實現跳201B 投245。

202 拉開，245 合著帶10 kV 4#母線運行，此時245、234 自投停用、跳203 投256。根據站內現有10 kV 自投裝置的設計原理無法實現跳201B投234。

203 拉開，256 合著帶10 kV 5#母線運行，此時256 自投停用、跳202 投245，234 單投。根據站內現有10 kV 自投裝置的設計原理也無法實現跳204A 投245。

203 拉開，245 合著帶10 kV 5#母線運行，此時245、256 自投停用、跳202 投234。根據站內現有10 kV 自投裝置的設計原理無法實現跳204A投256。

因此，建議對該站的10 kV 自投裝置邏輯進行優化設計，變更其啟動回路及充放電回路。目前站內245 自投啟動回路如圖2 所示。

圖2 245 自投啟動回路圖現狀

圖3 為245 自投啟動回路優化設計后，在245的啟動回路中增加201B、204A2 個開關位置接點及相應的啟動壓板；同時須修改其充放電回路及邏輯，以便能夠實現跳201B、204A 投245。

圖3 245 自投啟動回路圖優化后

同理，在234 的啟動回路中增加203 的開關位置接點及相應的啟動壓板；同時須修改其充放電回路及邏輯，以便能夠實現跳203 投234。在256 的啟動回路中增加202 的開關位置接點及相應的啟動壓板；同時須修改其充放電回路及邏輯，以便能夠實現跳202 投256。

經過自投優化后，無論一次運行方式如何變化，10 kV 自投方式都能夠滿足供電可靠性的要求。

4 結束語

本文介紹了備自投裝置的概念、作用、應滿足的基本要求、原理、明備用、暗備用以及實際應用案例的探討。簡析了電力系統中備自投裝置的現狀，并對現狀中不足進行了分析，同時提出了改進方法。通過優化設計完善自投裝置，進而完善運行方式，更加能夠高電力系統的供電可靠性。