地區電網兩級備自投裝置的安全應用

寧夏電力公司銀川供電局 李莉榮

1.引言

備用電源自投裝置（簡稱“備自投裝置”）是電力系統工作電源因故障或其他原因失電后，斷開工作電源并將備用電源投入工作的裝置［1］。目前，銀川電網絕大部分110kV變電站均實現了“N-l”，且個別站為節省投資設計為兩臺變壓器和兩條進線成內橋接線方式，正常運行為一條進線通過橋斷路器帶兩臺主變運行，為避免發生全站停電事故，這些站都按規定配置了110kV備投裝置并按進線自投方式（一用一備）整定。近幾年，隨著電網規模的不斷擴大，系統網絡結構日益復雜，為了適應不同的電網運行方式，有效提高供電可靠性，銀川電網已逐步在符合“N-l”配置的變電站主變各側均配置了備投裝置，以便于方式靈活應用。因此，對備自投裝置進行合理地整定是實現電網穩定供電的保障，備自投時間雖然整定規程［2］有所規定，但其已遠遠不能滿足實際需求。

2.常用備用電源自投方式及動作邏輯

目前，銀川電網中常用的備用電源自投方式有進線備自投、母聯或橋開關備自投兩種，它們的動作邏輯分述如下。

2.1 進線開關備投

如圖1，正常運行時兩線路TV均有壓，兩段母線均有壓，1DL和2DL中的一個開關在合位，另一在分位，3DL在合位。

1）備投邏輯：工作線路1失電，1DL處于合位，在備用線路2有壓、3DL在合位的情況下跳開1DL，合2DL；當1DL偷跳，合2DL。為防止TV斷線時備自投誤動，取線路電流（I1或I2）作為該線路失壓的閉鎖判據。

2）備投動作過程分解（1DL運行，2DL備用）

a）過程1：判斷Ⅰ、Ⅱ母均失壓、線路1無流、線路2有壓作為啟動條件，1DL在跳閘位置作為閉鎖條件，以延時T5跳開1DL，并檢查1DL是否在分閘位置。

b）過程2：以線路2有壓、1DL在跳閘位置、Ⅱ母失壓作為啟動條件，2DL在合閘位置作為閉鎖條件，以延時T8合2DL。

c）過程3：判斷3DL偷跳、Ⅰ母有壓、進線2有壓、Ⅱ母失壓作為啟動條件，2DL在合閘位置作為閉鎖條件，以延時T8合2DL。

d）過程4：1#變動作信號、1DL跳位、3DL跳位、線路2有壓、Ⅱ母失壓作為啟動條件，2DL在合閘位置作為閉鎖條件，以延時T8合2DL。

2.2 母聯或橋開關備投

如圖2所示，正常運行時，Ⅰ、Ⅱ母均有壓，1DL、2DL在合位，3DL在分位。

1）備投邏輯：Ⅰ母失壓，跳開1DL；在Ⅱ母有壓的情況下，合3DL；1DL偷跳時，合3DL保證正常供電。為防止TV斷線時備投誤動，取線路電流作為母線失壓的閉鎖判據，即若Ⅰ母TV斷線，但裝置判斷1DL有流則備自投不放電，此狀態下，若2DL失壓跳開或偷跳后，裝置仍能夠合上母聯斷路器帶兩段母繼續線運行。

2）備投動作過程分解：

a）過程1：判斷Ⅰ母失壓，線路1無流，Ⅱ母有壓作為啟動條件，1DL分閘位置、3DL合閘位置作為閉鎖條件，以延時T1跳開1DL，并檢查1DL是否在分閘位置。

b）過程2：以1DL在分閘位置、Ⅰ母失壓、Ⅱ母有壓作為啟動條件，3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時合上3DL，并檢查3DL是否在合閘位置。

c）過程3：判斷Ⅱ母失壓，線路2無流，Ⅰ母有壓作為啟動條件，2DL分閘位置、3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T2延時跳開2DL，并檢查2DL是否在分閘位置。

d）過程4：以2DL在分閘位置、Ⅱ母失壓、Ⅰ母有壓作為啟動條件，3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時合上3DL，并檢查3DL是否在合閘位置。

3.110kV備投不同運行方式下的分析比較

如圖3（4）為某110kV變電站兩級備投示意圖，該站先后配置了高、低壓備投（裝置1、裝置2），10kV按母聯自投整定運行。下面對110kV備投的兩種運行方式進行分析比較。

3.1 110kV（裝置1）按進線備自投運行

如圖3，當線路1發生永久性故障時，1DL對側開關保護動作跳閘，110kVⅠ、Ⅱ母失壓，線路1無流，在備用線路2有壓的情況下跳1DL，合2DL，110kV線路備投動作成功。此方式下，在110kV母線失壓的同時，10kVⅠ、Ⅱ母也同時失壓，10kV母聯備投啟動條件不滿足，不啟動，備投不動作。故此方式下，若110kV進線備投未正確動作，該110kV站將全所失壓。

進線備投動作時間的整定：

根據整定規程[2]：備投動作時間應大于本級線路電源側后備保護動作時間，需要考慮重合閘時，應大于本級線路電源側后備保護動作時間與線路重合閘時間之和。根據此原則，圖3所示方式下該站兩級備投時間不需進行配合，定值整定如下：

110kV進線備投按線路1、2電源側后備保護跳閘時間與線路重合閘時間之和，再加上裕度時間△t，整定時間為4.0s，合閘時間為0.3s；10kV母聯自投按與主變高后備保護跳閘時間配合，跳閘時間為2.4s，合閘時間為0.3s。

3.2 110kV（裝置1）按橋備投運行

如圖4所示，當線路1發生永久性故障時，該線路電源側開關跳開，110kV橋備投動作，跳1DL，合3DL，在110kVⅠ母失壓的同時，10kVⅠ母也失壓，10kV母聯備投啟動，跳4DL，合6DL，由#2主變帶10kV兩段負荷。此時，無論110kV橋備投動作成功與否，10kV母聯備投都可補救一次，供電可靠性大大提高。

橋備投動作時間的整定：

A.110kV按橋備投運行時，任一主變動作，均閉鎖備投裝置。

B.兩級備投時間的上下級配合。

如前2.1.1所述，若110kV橋備投按線路1、2電源側后備保護跳閘時間與線路重合閘時間之和，再加上裕度時間△t，整定時間為4.0s，合閘時間為0.3s；10kV母聯自投按與主變高后備保護跳閘時間配合，跳閘時間為2.4s，合閘時間為0.3s。雖然整定規程[2]沒有關于兩級自投時間配合的要求，但各自動作對運行方式不利。

解決方案：針對這種情況，在整定備自投方案時應注意上下級配合，具體方案如下：

設110kV橋自投跳閘時間為T1，合閘時間為T2，10kV母聯自投跳閘時間為T3，合閘時間為T4。

若線路1故障時，我們首先希望由線路對側保線路全長有靈敏度的線路保護動作跳線路對側開關，然后經對側線路重合閘動作重合，恢復正常送電，此時兩級備投均不應動作。若為永久性故障，再由線路對側加速段保護切除故障，此時110kVⅠ母和10kVⅠ母同時失壓，滿足110kV橋備投和10kV母聯自投啟動條件，兩套備投裝置同時啟動。但我們希望由110kV橋備投先出口，由T1時間跳1DL，T2時間合3DL，由線路2帶兩臺主變的負荷恢復10kV母線送電。10kV母聯自投雖也一起啟動，但不希望其在這種方式下動作。如何避免就靠備自投裝置的動作時間整定，將10kV母聯備投跳閘時間整定的大于110kV橋自投跳閘T1與合閘時間T2之和就能實現上述邏輯。

因此10 k V母聯備投跳閘時間為：T3=T1+T2+△t

其中：△t為裕度時間，考慮到實際開關動作時間等因素，一般為0.3-0.5s。

綜上分析得出110kV橋自投和10kV分段自投跳閘時間、合閘時間應分別整定為：

110kV橋自投跳閘時間T1取4.0s，合閘時間T2取0.3s；

10kV分段自投跳閘時間T3取4.8s，合閘時間T4取0.3s。

該方案的優點在于110kV母線失壓時，由110kV備自投先動作，動作不成功時，10kV備自投再動作，這樣的備自投動作順序和運行方式是最合理的，而且還能提高備自投動作的成功率。

4.結論

目前，銀川電網為了保證供電的可靠性，備自投裝置被大量使用，其在電網穩定運行中的地位也不言而喻，而整定規程［2］對于這方面的整定原則卻尚不完善，從而造成一些備自投定值不能完全滿足系統穩定要求。本文針對備自投的原理及動作邏輯進行了簡單闡述，并結合變電站一次接線及備投裝置的配置，闡述了不同運行方式下備投裝置時間整定的問題，并提出了相應的解決方案，希望能對靈活安排運行方式，保證電網安全穩定運行有所幫助。

[1]GB/T14285—2006繼電保護和安全自動裝置技術規程[S].北京:中國標準出版社,2006.

[2]DL/T584—20073kV～110kV電網繼電保護裝置運行整定規程[S].北京:中國電力出版社,2007.

[3]PSP642數字式備用電源自投裝置技術說明書[S].南京:國電南京自動化股份有限公司,2007.

[4]CSC246數字式備用電源自投裝置技術說明書[S].北京:北京四方繼保自動化股份有限公司,2009.