110kV變電站備自投原理及其二次回路探討

發表時間:2019/10/16   來源:《當代電力文化》2019年第9期   作者:魏森聲
[導讀] 當前中國的110kV變電站常配備備自投裝置,備自投裝置是否正確動作直接影響著電網的正常運行。
中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司 山西 太原  030001
        摘要:我國電力行業的快速發展推動我國整體經濟建設發展迅速,為我國人們的生產生活奠定了非常堅實的基礎。隨著經濟的快速發展和用電負荷的不斷增長,人們對電網的供電能力、供電可靠性有了更高的要求。因此,備自投裝置應在電網構架已確定的基礎上,不斷提高自身的供電可靠性。當前中國的110kV變電站常配備備自投裝置,備自投裝置是否正確動作直接影響著電網的正常運行。
        關鍵詞:110kV變電站;備自投原理;其二次回路
        引言
        科學技術的快速發展使我國快速進入現代化發展階段的同時,我國電力行業迎來新的發展機遇。電力系統很多重要場合對供電可靠性要求很高,采用備用電源自動投入裝置是提高供電可靠性的重要措施。在電力系統中,備用電源自動投入裝置簡稱備自投裝置(AAT)。
        1變電站備自投的原則
        變電站在日常運行當中,需要承受很多方面的壓力,例如設備上的壓力、運行上的壓力、電力供需上的壓力等等,當無法承受壓力的時候,就會發生一系列的事故,此時,備自投就會自動運行,維護正常工作,給維護人員提供更多的搶修時間,盡量不耽誤廣大居民的正常用電。經過大量的總結分析,文章認為,變電站備自投原則可以分為以下幾個方面:第一,備自投裝置屬于應急裝置,在投入工作時,必須是變電站失去工作電源、備用電源正常狀態下投入。倘若備用電源不滿足相關電壓條件,備自投裝置不應該有任何動作,需要立即放電。從以往的工作來看,這一條原則并沒有被打破。第二,工作電源的母線失壓時,工作人員應該及時對電源進行相應的檢查,主要是進行無電流的檢查工作。在符合標準的情況下,啟用備自投。此項原則主要是為了防止電壓互感器,在二次電壓斷線的時候,造成不必要的失壓情況,防止引起備自投誤動。第三,備自投裝置在理論上,只允許動作一次。倘若變電站的工作電源發生失壓的情況,備自投裝置在及時的動作以后,如果繼電保護裝置再一次發生動作,同時將備用電源斷開,證明可能存在永久故障。此時必須進行細致的檢查,同時避免備自投裝置再一次動作,減少不必要的問題和隱患。綜合來說,在變電站低壓備自投的原理當中,工作原則占有很大一部分,日后需繼續總結、分析,制定實際效用更好的工作原則。
        2備自投的模擬量采樣
        基于備自投動作原理,備自投裝置判斷母線失壓后才能動作,因此備自投需要采樣母線電壓,實際回路為從PT并列屏引入母線電壓后經備自投保護屏的母線電壓空開后進入裝置,達到實時監測母線電壓的目的。同時,為了防止因進入裝置前的母線電壓空開異常跳閘或母線電壓采樣電纜線芯松動導致備自投裝置采不到母線電壓,此種情況下備自投z裝置不應該動作,因此設置TV斷線閉鎖備自投動作邏輯,其邏輯為當正序電壓小于30V時,主供電源線路有流,負序電壓大于8V,滿足以上任一條件延長一定時間后報母線TV斷線,斷線消失后延時返回。另外,除了判斷母線失壓外,在采樣回路中接入主備供線路電流回路,通過判斷主供線路無流更好地確認斷路器已經跳開,防止備自投誤動作,若母線失壓但主供電源線路電流采樣正常且大于裝置有流定值,則備自投裝置不應動作。另外,為使備自投動作后備投成功恢復母線電壓,確保電網的安全穩定運行,備供電源線路側必須正常帶電,否則即使備自投裝置正確動作,母線也不能夠恢復電壓。因此,裝置也需要采樣主備供電源線路側電壓,以達到實時監測主備供電源線路側電壓的目的。
        3備自投裝置工作原理
        微機型備自投裝置提供的模擬量輸入,開關量輸入與定值都可以成為控制備自投動作的可編程原件。為防止備自投裝置重復動作,借鑒重合閘邏輯的做法,在動作邏輯中設置了一個“充電”計數器。

在傳統備自投上采用電容器充放電過程和瞬時動作延時返回的中間繼電器實現一次合閘;在微機備自投中,一般采用邏輯判斷和軟件延時代替充電過程。目前國內生產的備自投裝置,主要的工作原是可以劃分三大類邏輯的控制條件,分別是充電條件、閉鎖條件、起動條件。即在所有充電條件均滿足,而閉鎖條件不滿足時,經過一個固定的延時完成充電,備自投裝置就緒,一旦出現起動條件即動作出口。正常運行時,其主要線路的母線斷路器處于斷開狀態,而當某一段母線因供電設備或線路故障跳開或偷跳時,則馬上進行另外一條線路上的斷路器自動重合,即3QF合上,從而實現備用功能,當然經常可能會出現過永久性的故障后,線路斷路器不能重合成功,即會再重合一次,不能再發生重合,否則更多的短路電流沖擊,對設備發生嚴重損壞。為防止TV斷線時備自投誤動,取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據。
        4備自投裝置的開關量
        輸入由備自投的動作原理可知,備自投裝置開關量輸入必須包括主備供線路的斷路器位置、合后位置(KKJ)以及相關閉鎖備自投動作的開入量。一般來說,主備供線路斷路器的位置都直接采自其斷路器機構箱的輔助開關,而不是采自主備供線路保護的TWJ或者HWJ,其好處為,即使主備供線路保護的操作插件損壞,TWJ或者HWJ失磁,備自投裝置仍然能夠識別到斷路器的位置開入量,保證備自投裝置充電正常,有效防止備自投誤動或拒動。合后位置繼電器(KKJ)為雙位置繼電器。當斷路器手動合閘或遙控合閘時,KKJ動作并且保持;當斷路器手動跳閘或遙控跳閘時,KKJ將返回;當由于保護動作跳開斷路器時,KKJ不返回。KKJ的常開接點和TWJ常開接點一起作為啟動重合閘的條件,即不一致啟動重合閘。斷路器在合位的正常狀態時,KKJ為1,TWJ為0;當保護動作或開關偷跳時,KKJ為1,TWJ也為1,此時保護裝置啟動重合閘。因此若備自投跳主備供線路接在保護跳閘位置,則應同時開出一對接點閉鎖主備供線路的重合閘。
        5備自投的跳合閘等二次回路
        備自投動作后應第一時間再次切除主供電源線路的斷路器,確保其真實跳開。此時其跳閘回路有兩種選擇:①接主供電源線路保護的手跳接點或者永跳接點;②接主供電源線路保護的保護跳接點,但應考慮動作后主供電源線路位置不對應啟動重合閘,因此應同時開出一副接點接入到主供電源線路保護的閉鎖重合閘開入點。備自投動作第二時限應合上備供電源線路斷路器,其合閘回路接備供電源線路保護手合接點即可。為防止備供電源由于負荷較大引起過負荷,備自投裝置一般具有過負荷聯切功能。過負荷聯切功能有兩種實現方式:①在備供電源投入前先切除部分負荷,從而保證備用電源投入后不會發生過負荷。這種方式常用在負荷較重、備用電源較小時,為保證重要用戶供電,人為確定切除部分負荷。②備用電源投入后,由備自投自動檢測備用電源的負荷情況,當檢測到過負荷后,可分兩輪切除部分負荷線路。值得注意的是,過負荷聯切后該線路不應再次投入到系統中,否則聯切就失去意義,因此聯切回路應接該線路保護的手跳或者永跳接點。備自投裝置一般配置了獨立的合閘后加速保護,包括手合于故障加速跳、備投動作合閘于故障加速跳。
        結語
        隨著中國供電系統規模越來越龐大,中國的變電站一二次設備也越來越先進,技術水平也越來越高,電網自動化的要求日益提高,對運維人員的技術技能要求也更加苛刻。
        參考文獻
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        [2]張強.110kV變電站備自投動作不成功原因分析及補救對策[J].科技資訊,2016,14(21):23-24.
        [3]施炳亮.110kV變電站備自投動作失配原因分析及解決方案[J].科技與創新,2016(19):97-98.
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