備自投的設(shè)計與調(diào)試方法舉例

摘要：結(jié)合實際情況，針對現(xiàn)場應用中遇到的問題，從較為簡單的內(nèi)橋接線方式時的進線備自投入手，對備自投的設(shè)計及調(diào)試方法進行了分析及探討。

關(guān)鍵詞：備自投 跳閘 閉鎖 可靠性

1 概述

“備自投”是備用電源自動投入裝置和備用設(shè)備自動投入裝置的簡稱。“備自投”裝置可以大大改進電網(wǎng)的供電能力，減輕重載線路的負荷，對短路電流進行限制，以確保正常地、連續(xù)地供電。近些年來，電網(wǎng)供電系統(tǒng)有了進一步的發(fā)展，“備自投”裝置也從技術(shù)和應用方面有了很大的改進。但在實際應用過程中，這種裝置的運行模式以及邏輯關(guān)系都達不到電網(wǎng)運行規(guī)范，因此有的電網(wǎng)系統(tǒng)即便已安裝了備自投裝置，卻無法使其發(fā)揮真正的作用。筆者在本文中就進線備自投設(shè)計時不得不注意的幾個問題進行可深入的分析，同時根據(jù)問題產(chǎn)生的根源制定了一系列解決問題的方案，并且對調(diào)試方法進行了舉例分析。

2 內(nèi)橋接線方式進線備自投的動作過程分析

首先對較常見的內(nèi)橋接線方式的進線備投進行詳細的闡述。如圖1

當1DL分位，2DL、3DL合位，2#進線處于運行狀態(tài)時，1#進線為2#進線備用，稱為進線備投方式。

對于進線備投，當正常運行時，1#進線處于熱備用，2#進線處于運行狀態(tài)，3DL合位，此時系統(tǒng)的特點：

①開關(guān)量的特點為1DL為分位，2DL、3DL為合位。

②電氣特點為1、2#母線電壓為正常電壓，1、2#進線線路電壓正常，我們把以上電氣量與開關(guān)量的狀態(tài)稱為允許備投啟動狀態(tài)，就是我們常說的充電狀態(tài)。

取一種最簡單常見的故障，當2#進線對側(cè)發(fā)生故障，對側(cè)開關(guān)跳閘（兩側(cè)都不投重合閘），本側(cè)開關(guān)尚未跳開時，稱為狀態(tài)二，此時系統(tǒng)的特點：

①開關(guān)量特點應為1DL為分位，2DL、3DL為合位。

②電氣量特點應為1、2母線失壓，同時進線2無壓。

那么此時備自投就應該立即啟動，去跳開本側(cè)2#進線開關(guān)，同時合上1#進線開關(guān)恢復正常供電。由于出現(xiàn)狀態(tài)2以后備自投即啟動動作，所以把狀態(tài)2稱作備投啟動狀態(tài)。

以上即為進線備投的一個簡單準備、啟動、動作過程。但是備自投在實際應用中還要與線路（變壓器）保護及重合閘配合使用，因此還有許多需要注意的地方。

3 備投在實際應用中需要注意的問題

3.1 備自投裝置應保證只動作一次

當工作母線發(fā)生永久性故障或引出線上發(fā)生永久性故障，且沒有被出線斷路器切除時，由于工作母線電壓降低，備自投裝置動作，第一次將備用電源或備用設(shè)備投入，因為故障仍然存在，備用電源或備用設(shè)備上的繼電保護會迅速將備用電源或備用設(shè)備斷開，此時再投入備用電源或備用設(shè)備，不但不會成功，還會使備用電源或備用設(shè)備、系統(tǒng)再次遭受故障沖擊，并造成擴大事故、損壞設(shè)備等嚴重的后果。實現(xiàn)方法：當系統(tǒng)滿足狀態(tài)一時，控制備用電源或設(shè)備斷路器的合閘脈沖，使之只動作一次，就是我們通常稱之為的充電狀態(tài)。

3.2 進線備自投跳閘回路的設(shè)計問題

一般情況下，我們可以運用手跳和保護跳閘兩個辦法來實現(xiàn)進線備自投的跳閘，在這一過程應該注意下列幾點問題。

①若通過保護跳閘的方式實現(xiàn)現(xiàn)進線備自投的跳閘，首先將閉鎖重合閘問題作為關(guān)鍵步驟來對待。這主要由于利用這種方式使工作線路開關(guān)跳開以后，不啟動KKJ，保護裝置會將其視為開關(guān)偷跳而啟動重合閘，重新將原本跳開的線路開關(guān)閉合。這樣一來就沒辦法將發(fā)生故障的原工作線路隔離開來，備自投裝置也因此無法發(fā)揮作用。鑒于此，我們判斷要閉鎖這條線路保護的重合閘應該通過另一副跳閘輸出接點來完成。因此，筆者提出在設(shè)計線路時應該通過這種辦法接線，但部分廠家在設(shè)計備自投裝置時僅安排了一副跳閘輸出接點，因此設(shè)計人員應該仔細查看設(shè)計圖上有幾副跳閘輸出接點，如果只有一副應立即責令廠家另外再配一副。

②若是手動跳閘就不必考慮閉鎖重合閘的問題。因為這個問題已在手動跳閘、遙控跳閘的操作回路中被解決了。但這種設(shè)計方案也有利有弊，簡單易操作是其，但由于備自投裝置的設(shè)計原則的限制，它不具備“手分閉鎖備自投”的功能，因為在人為手分工作線路開關(guān)時（如變電站需要全停時）備自投裝置將備用線路開關(guān)閉合是不合理的。保護合后繼電器接點與備自投裝置想連接以后才具備了此項功能，所以一定要加入“手分閉鎖備自投”的回路。加入加入“手分閉鎖備自投”的回路這種方式并不適合所有的跳閘途徑，例如手動跳閘就不合適，否則，備自投裝置將工作線路跳開后，也會導致備自投裝置被“手分閉鎖備自投”回路閉鎖，出現(xiàn)不能合備用線路的矛盾邏輯，所以不能將“手分閉鎖備自投”回路加入手動跳閘的操作模式中，也就是取消保護合后繼電器接點接入備自投裝置，使備自投裝置真正發(fā)揮其作用。需要注意一點，人為手分工作線路開關(guān)時難免出現(xiàn)備自投誤投備用線路的情況，為盡量避免此類問題產(chǎn)生，操作時管理人員應監(jiān)督工人規(guī)范操作流程，必須先退出備自投裝置再通過人力將工作線路開關(guān)斷開。

3.3 進線備自投合閘回路的設(shè)計問題

進線備自投的合閘回路可接在手合或不經(jīng)手合（如接在重合閘回路）兩種方式實現(xiàn)，備自投合閘的接法是根據(jù)保護裝置實際進行選取的。

①在取保護裝置的合后繼電器來實現(xiàn)“手分閉鎖備自投”的功能時，必須將備自投合閘與手合回路相連接，因為保護裝置的合后繼電器已連接了手合回路，合后繼電器的操作就通過手合來完成，備自投裝置只有接收了保護的合后繼電器動作信號才可以開始工作。

②早期的微機保護，很多廠家在設(shè)計時并未加入合后繼電器，當這些保護要通過備自用裝置來完成，會制約備自投裝置發(fā)揮“手分閉鎖備自投”的作用，備自投的合閘回路對手合或不經(jīng)手合沒有太多的要求，但一定要通過電源實現(xiàn)備自投裝置的后合繼電器輸入接點短接，否則備自投裝置就達不到設(shè)計要求而裝置閉鎖。

3.4 備自投裝置開關(guān)位置的接入接點

大部分備自投裝置僅需要取開關(guān)位置的一個常閉接點。設(shè)計時我們可以利用開關(guān)機構(gòu)箱的開關(guān)常閉接點及保護裝置的TWJ接點來獲取。為簡化施工步驟，力求以最少的投入達到預期的效果，設(shè)計者一般會取保護裝置的TWJ繼電器接點，因為保護裝置與備自投裝置都是集中在一起放置在繼保室的，施工接線時電纜短并且易于施工，相比取安裝在開關(guān)場的開關(guān)機構(gòu)箱，這一方法就大大降低施工的工作量，這就是取TWJ繼電器接點的重要原因。還有，多數(shù)備自投裝置廠家圖紙在開關(guān)量輸入端都標取進線TWJ接點，這也是誤導設(shè)計人員取TWJ接點的原因之一。但是在實際應用中我們發(fā)現(xiàn)備自投在取用開關(guān)位置接點時，必須要結(jié)合重合閘來選取采用的接點位置。

下面介紹一下取TWJ接點備自投動作時將閉鎖備自投的一個實例。

110kV望村變電站備自投動作失敗分析

當運行線路汾望I回發(fā)生永久故障時，汾望I回線路的光纖縱差保護動作不經(jīng)延時跳開汾望I回線路兩側(cè)開關(guān)望村側(cè)126和汾陽站側(cè)113，這時126重合成功，113則因重合于故障線路再次跳開，母線I因此而失壓，這時備自投滿足動作要求（母線失壓，運行汾望I線線路無流），將再次發(fā)跳開126命令，126即被再次跳開，此時因126保護TWJ繼電器動作回路串聯(lián)開關(guān)儲能接點（通常TWJ用來監(jiān)視合閘回路的正常性，而合閘回路是與開關(guān)儲能接點是串聯(lián)在一起的），只有當儲能機構(gòu)儲能完成時儲能接點接通TWJ繼電器才動作，所以當運行汾望I回線路保護重合閘動作成功后，126開關(guān)機構(gòu)處于合閘儲能過程中（這一過程大約要8—10秒的時間），儲能接點沒有接通，此時備投裝置動作跳汾望I回線路開關(guān)126后，沒有及時收到開關(guān)分位信號，而閉鎖投備用線123開關(guān)信號，從而造是備自投裝置不能正常動作，全站失壓的事故。

因此如果本側(cè)開關(guān)保護存在重合閘，備自投需要與重合閘配合使用時，備自投裝置開關(guān)位置的接入應取開關(guān)機構(gòu)箱的接點，這樣才能夠第一時間且正確地反映開關(guān)的合分位狀態(tài)，而不受其它因素的影響，從而保證備自投的正確動作性。

以上主要列舉了備自投在設(shè)計安裝時需要注意的幾點問題，那么怎樣才能判斷備自投在設(shè)計和安裝上正確完善呢？以下列舉了110kV南武變電站備自投的調(diào)試方案。

4 試驗方法舉例分析

110kV南武變電站備自投

主接線方式：內(nèi)橋接線

保護型號：DSA2361

157為進線一，158為進線二

進線備投：

充電條件（邏輯“與”）：

①進線一備自投投入

②1DL分位

③2DL合位

④3DL合位

⑤I母有壓

⑥II母有壓

⑦進線一有壓

放電條件（邏輯“或”）：

①進線一備自投退出

②1DL合位

③2DL分位

④3DL分位

⑤進線一無壓

備自投啟動條件（邏輯“與”）：

①I母有壓

②II母無壓

③進線二無流

④進線一有壓

⑤2DL合位

試驗項目：進線備投方式一

（以下項目均為充電條件滿足時）

①拉開兩母電壓器空開，備投正確動作，跳開158，合上157（模擬線路故障時，對側(cè)開關(guān)跳開，本側(cè)開關(guān)尚未跳開的現(xiàn)象）。

②點跳158，后將兩母電壓空開拉下，此時備投放電，不能動作（不滿足充電條件，同時也不符合正常故障時，電壓先下降，開關(guān)后跳開的動作邏輯）。

③先拉空開，然后點跳158，備投正確動作，合上157（滿足正常故障順序，先是電壓降低繼而相關(guān)保護裝置跳開運行線路開關(guān)）。

④拉開空開，然后使2#主變差動保護動作跳開158、100，備投正確動作合上157開關(guān)(采用與實際運行一致的試驗方法，模擬主變故障差動保護跳開高壓側(cè)和高分段開關(guān))。

⑤差動保護動作，跳開158、100開關(guān)，備投瞬時放電，拉下空開，備投仍動作。

⑥拉開空開，后差動保護動作跳開158、100，備投未放電，又合上空開，備投放電（5、6是為了觀察開關(guān)變位與電壓變化對備自投動作的影響）。

注：在做試驗時，為了判斷開關(guān)變位與電壓升降對備自投的影響，將備投動作延時增加到最長的10秒，發(fā)現(xiàn)備投啟動后，開關(guān)變位不會放電，但是電壓恢復正常卻會瞬時放電。

以上試驗項目通過模擬內(nèi)橋接線方式時，主變或線路發(fā)生的故障，分析了電氣量以及開關(guān)量的不同變化對備自投動作情況的影響，檢驗了備自投設(shè)計以及二次接線的正確性。

5 結(jié)束語

近年來，呂梁電網(wǎng)110kV變電站備自投裝置針對以上問題在設(shè)計及安裝上進行了大量改進，結(jié)合投入運行后的實際動作結(jié)果來看，備自投均能正確動作，切實提高了供電可靠性，并減輕了運行人員的勞動強度，大大提高了生產(chǎn)效率。

參考文獻：

[1]賀家李，宋從矩.《電力系統(tǒng)繼電保護原理》.

[2]《RCS-9000備用電源自投保護測控裝置技術(shù)使用說明書》.

[3]《DSA2361備用電源自投保護測控裝置技術(shù)使用說明書》.

[4]《變電站備用電源自投裝置的技術(shù)原則》.

[5]《國家電網(wǎng)公司繼電保護培訓教材》.