110kV變電站備自投運行方式分析

摘要：備用電源自動投入裝置是提高電網可靠性的有效手段之一。本文介紹了備自投裝置的功能、基本原理，重點分析了110kV典型備自投方式和10kV（35kV）典型備自投方式。最后介紹了備自投在保定北網的應用情況。

關鍵詞：備用電源自投裝置 110kV變電站 運行方式

0 引言

備用電源自動投入裝置（簡稱備自投或BZT）是工作電源因故被斷開后，能迅速地將備用電源自動投入工作的一種裝置。它能最大限度地保證對用戶供電的連續性和可靠性，減少故障的影響范圍。

高中壓配電網采用閉環設計，開環運行。在開環運行的變電站中往往裝設有備自投裝置，常見于110kV及以下電壓等級的系統中。

本論文旨在結合保定電網的特點，介紹和分析110kV和10kV（35kV）備自投的投退策略與裝置邏輯，力圖使備自投在多種運行方式可靠動作，確保電網的安全性和可靠性。

1 備自投的配置原則[1]

①凡具備兩路及以上供電電源的110kV變電站一般均應在110kV側配置線路及分段備用電源自投裝置。②有兩臺及以上主變的變電站，均應在10kV側配置備自投裝置。③對兩回及以上220kV線變組接線方式的變電站，在110kV母聯開關加裝備自投裝置。④對一些重要供電負荷，運行方式條件允許的，可考慮裝設備自投裝置。⑤備用電源自投裝置的配置，對新建或擴建的變電站應納入基建工程規劃；對已運行的變電站，應納入技改工程計劃。⑥35kV變電站BZT裝置的配置可參照執行。

2 備自投的基本邏輯

2.1 備自投的技術要求

①應保證當主供電源斷開后，才投入備用電源。②要正確選取BZT裝置的充電、放電和啟動條件，保證BZT裝置只動作一次。③要充分考慮BZT裝置的閉鎖條件，防止BZT發生不正確動作的情況。④BZT裝置的整定時間必須考慮與線路重合閘、線路后備保護和上下級BZT裝置動作時間的配合，并考慮相應的延時和閉鎖功能。⑤BZT動作投入備用電源，若備用電源投于故障，應具有加速跳閘功能。⑥BZT的放電條件應考慮必要的延時，以防止系統擾動、故障等短時異常條件造成BZT閉鎖。

2.2 有壓、無壓和無流條件

母線有壓指母線的三個線電壓至少有一個大于母線有壓定值。三個線電壓有壓條件相“或”可以防止PT一相或兩相斷線導致BZT拒動；母線無壓指母線的三個線電壓均小于母線無壓定值。三個線電壓無壓條件相“與”可以防止 PT 一相或兩相斷線時BZT誤動。

進線有壓一般為一個相電壓（或線電壓）大于進線有壓定值。進線無流指工作電源進線的一個相電流小于進線無流定值。該定值應小于最小負荷電流，以防止工作電源 PT 三相斷線時備自投誤動。備用電源PT三相斷線時，備自投將拒動。

2.3 充電條件

裝置投入工作，即裝置功能硬、軟壓板位于投入位置；工作電源和備用電源正常，符合有壓條件；工作斷路器和備用斷路器(母線聯絡斷路器)位置正常，即工作斷路器處于“合閘后”位置，備用斷路器處于“跳閘”位置；閉鎖、放電條件不成立。

在滿足全部充電條件后，備自投裝置應處在備投狀態。

2.4 放電條件（閉鎖條件）

①裝置退出運行，即其功能硬(或軟)壓板退出；②備用電源不滿足有壓條件；③工作斷路器由人為（就地或遠控）操作跳開；④備用斷路器在“合閘”位置；⑤出現工作斷路器拒跳或備用斷路器拒合；⑥主變后備保護動作（作用于跳開工作電源開關）。

3 110kV典型的備自投配置方式

3.1 內橋接線備自投配置方式

采用內橋接線方式的110kV變電站一次接線簡圖如圖1所示。

對于此接線形式的110kV備自投裝置，可以歸納為進線備自投和母聯備自投兩大類備自投方式[2]。其常規邏輯如下：

①母聯備自投的運行方式和典型邏輯：

運行方式：110kV的2回進線獨立運行，1QF、2QF處于合位，母聯開關3QF處于分位，裝置自適應投入母聯備投方式。

動作邏輯：當進線I（II）失壓，備自投裝置檢測1M（2M）失壓且進線I（II）進線開關無流、進線II（I）有壓，延遲跳I（II）開關，確認跳開后，合上母聯開關3QF。

②使用進線備自投的運行方式和動作邏輯：

運行方式：當進線I（II）向110kV IM、2M供電，1QF（2QF）處于合位，母聯開關3QF合位，2QF（1QF）處于分位，裝置自適應投入進線互投方式。

動作邏輯：當進線I（II）失壓，備自投裝置檢測1M（2M）失壓且1QF（2QF）開關無流、進線II（I）有壓，延遲跳進線1QF（2QF）開關，確認跳開后，合2QF（1QF）開關。

3.2 擴大內橋接線備自投配置方式

擴大橋型接線方式就是對橋型主接線的變電站增容的一種方式。采用擴大內橋接線方式的110kV變電站一次接線簡圖如圖2所示[3]。

它主要有以下4種運行方式：

①進線I通過111開關帶T1主變；進線II通過112開關、102開關帶T3主變和T2主變；110 kV I、II段橋101開關在熱備用。②進線I通過111開關、101開關帶T1主變、T2主變；進線II通過112開關帶T3主變；110 kV II、III段橋102開關在熱備用。③進線I通過111開關、101開關、102開關帶T1、T2、T3主變；112開關在熱備用。④進線II通過112開關、102開關、101開關帶T3、T2、T1主變；111開關在熱備用。

4 10kV（35kV）典型的備自投配置方式

4.1 分段斷路器備自投配置方式

圖3為變壓器低壓側分段斷路器備自投一次系統簡圖。正常運行時，T1、T2變電器同時運行，兩臺主變各帶一段母線，兩段母線互為暗備用，分段斷路器斷開，作為備自投。

當T1主變故障，T1主變保護跳開511開關時，或者T1高壓側失壓時，均會引起低壓母線1M失壓，此時由T1主變保護與備自投跳開511，確認511處于分位后，延遲合上501開關，從而保證對1M母線連續供電。同理，IIM失壓時，備自投方式與之類似。

4.2 均衡負荷備自投配置方式

均衡負荷備自投對應的主接線圖如圖4所示。這種接線方式包括3臺主變，適用于負荷比較集中，比較重要的地區。

它主要有以下4種運行方式：

①I母線備用II母線方式；II母失壓，I母有壓，跳512開關，延遲合501開關。②II母線備用I母線方式；I母失壓，II母有壓，跳511開關，延遲合501開關。確認511跳開、501合上后，跳513開關，合502開關均衡T2、T3主變負荷。③IV母線備用III母線方式；III母失壓，IV母有壓，跳513開關，延遲合502開關。④III母線備用IV母線方式；IV母失壓，III母有壓，跳514開關，延遲合502開關。確認514跳開、502合上后，跳512開關，合501開關均衡T2、T3主變負荷。

這種接線主變低雙分支的方式，將一段完整的母線分為兩個半段母線（一般是中間的T2主變）。這樣其中一臺主變停電時，使全站負荷由其余兩臺主變平均分配，避免了一臺主變帶兩段完整母線時出現過負荷的情況。

5 保北電網110kV變電站備自投應用分析

5.1 保定110kV電網接線及變電站主接線方式

截止2011年8月1日，保北電網共有110kV及以上變電站69座，其中500kV站2座，220kV站13座，110kV站54座。

220kV電網采用以500kV變電站為中心分區分片的供電模式。110kV配電網采用以220kV變電站為中心，分片供電，正常運行方式下各110kV供電片區相對獨立，但在事故情況下具備互相支援的能力。110kV變電站大多按“雙電源”形式供電，其網架按供電要求分區，有輻射、“T”接、環網等多種接線形式。110kV變電站的主接線則以單母線接線、單母線分段接線、內橋接線為主。

5.2 保定北網110kV變電站備自投裝置配置情況

以保定北網2011年8月份的數據為例，在全部54個110kV變電站，110kV、35kV、10kV（6kV）備自投裝置投運情況如表1所示。

所采用的備自投裝置生產廠家有北京四方、深圳南瑞、南瑞繼保、國電南自等。

5.3 110kV變電站備自投裝置配置情況

以安新供電區的110kV安州站和110kV老河頭站為例，其電氣聯絡圖如圖5所示，其備自投配置情況見表2。安州站正常運行時，淀安線112開關、橋開關145處于合位，孫安線113開關處于分位，為熱備用狀態。可見安州站110kV備自投為進線備自投，其動作邏輯為當淀安線失壓，備自投裝置檢測4#、5#母線失壓且112開關無流、進線孫安線有壓，延遲跳淀安線112開關，確認跳開后，合上孫安線113開關。

6 結論

詳細介紹了備自投設備的基本原理，對備自投配置原則和基本邏輯進行了分析，為深入研究110kV變電站備自投的動作打下了基礎。

參考文獻：

[1]國家電力調度通信中心編著.國家電網公司繼電保護培訓教材.北京：中國電力出版社，2009.

[2]郭碧媛，張豐.110kV擴大內橋接線備自投邏輯分析.電力系統保護與控制，2010，38（7）：124-128.

[3]陽靖，成鋼強，常學武等.110kV及以下電網中備自投裝置特殊問題的分析.湖南電力，2011，31（1）：130-132.