備自投的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

摘要：根據(jù)備自投的使用原則，介紹了備投在實(shí)際使用中需注意的問(wèn)題，提出了備投設(shè)計(jì)中采用KKJ作為判據(jù)和不采用KKJ作為判據(jù)的兩種設(shè)計(jì)方案。

關(guān)鍵詞：手跳閉鎖 閉鎖重合閘 KKJ 接入接點(diǎn)

1 概述

當(dāng)工作電源因故障被斷開以后，能自動(dòng)而迅速的將備用電源投入工作，保證用戶連續(xù)供電的裝置即稱為備用電源自動(dòng)投入裝置，簡(jiǎn)稱備自投裝置。備自投裝置在110kV以下的中、低壓配電系統(tǒng)中比較常見，是確保電力系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的一個(gè)重要設(shè)備。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，備用電源自動(dòng)投入裝置的作用日趨重要。但由于生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)用的備自投裝置的運(yùn)行方式和邏輯關(guān)系往往不符合要求，因此有許多備白投裝置雖已安裝，但無(wú)法正式投入運(yùn)行。本文首先簡(jiǎn)述了備自投的使用原則，然后通過(guò)闡述備自投的動(dòng)作過(guò)程，引出備自投動(dòng)作邏輯中所需的開入量和模擬量，并對(duì)其作用及在工程實(shí)際中需要注意的地方進(jìn)行相應(yīng)的解釋。

2 備自投的使用原則

2.1 備自投裝置應(yīng)保證只動(dòng)作一次。當(dāng)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(shí)，由于工作母線電壓降低，備自投裝置動(dòng)作，第一次將備用電源或備用設(shè)備投入，因?yàn)楣收先匀淮嬖冢瑐溆秒娫椿騻溆迷O(shè)備上的繼電保護(hù)會(huì)迅速將備用電源或備用設(shè)備斷開，此時(shí)再投入備用電源或備用設(shè)備，不但不會(huì)成功，還會(huì)使備用電源或備用設(shè)備、系統(tǒng)再次遭受故障沖擊，損毀了設(shè)備，加重了事故的破壞力。

實(shí)現(xiàn)方法：控制備用電源或設(shè)備斷路器的合閘脈沖，使之只動(dòng)作一次。

2.2 工作電源被斷開后才能啟動(dòng)備用電源。工作電源失壓后，備自投起動(dòng)延時(shí)到后總是先跳進(jìn)線斷路器，確認(rèn)該斷路器在跳位后，備自投邏輯才繼續(xù)工作。這樣能避免備自投動(dòng)作后合于故障或備用電源倒送電的情況。

實(shí)現(xiàn)方法：備用電源和設(shè)備的斷路器合閘回路應(yīng)由供電元件受電側(cè)斷路器的常閉輔助觸點(diǎn)啟動(dòng)。

2.3 人工切除工作電源時(shí)，備自投不應(yīng)動(dòng)作。

2.4 備用電源不滿足有壓條件時(shí)，備自投不應(yīng)動(dòng)作。

實(shí)現(xiàn)方法：備自投裝置采集備用電源線路電壓。

3 備投在實(shí)際應(yīng)用中需要注意的問(wèn)題

3.1 進(jìn)線備自投跳閘回路的設(shè)計(jì)問(wèn)題

進(jìn)線備自投的跳閘回路主要包括兩種形式，即手跳和保護(hù)跳閘，但必須注意幾個(gè)細(xì)節(jié)性的問(wèn)題。

①采用保護(hù)跳閘方式不可忽視閉鎖重合閘設(shè)計(jì)的問(wèn)題，因?yàn)椴捎帽Ｗo(hù)跳開工作線路開關(guān)后，不啟動(dòng)KKJ，保護(hù)裝置便判斷為開關(guān)偷跳而啟動(dòng)重合閘，這樣本來(lái)是分開的線路開關(guān)又被重新閉合，就不能將存在故障的原工作線路隔離開來(lái)，進(jìn)而影響備自投順利工作，這就需要通過(guò)另一副跳閘輸出接點(diǎn)去將這條線路的重合閘閉合。筆者認(rèn)為應(yīng)該根據(jù)上述設(shè)計(jì)原理安排接線，部分廠家的備自投設(shè)備只設(shè)計(jì)了一副跳閘輸出接點(diǎn)，所以業(yè)內(nèi)設(shè)計(jì)者最好在審圖環(huán)節(jié)就要求廠家再加一副跳閘出口接點(diǎn)，從而使跳閘設(shè)計(jì)更加完善。

②若采用手跳方式，在手動(dòng)跳閘和遙控跳閘的操作回路中就可以解決閉鎖重合閘的問(wèn)題，這樣就省去了很多繁瑣的設(shè)計(jì)步驟，唯一不足之處是這種設(shè)計(jì)不具有“手分閉鎖備自投”功能。照備自投的設(shè)計(jì)原則而論，在人為手分工作線路開關(guān)時(shí)備自投不應(yīng)該合備用線路開關(guān)，使保護(hù)合后繼電器接點(diǎn)與備自投裝置相接才可以起到上述作用。所以，將“手分閉鎖備自投”回路設(shè)計(jì)加入備自投設(shè)備中。當(dāng)備自投選用手跳方式時(shí)也加入zh“手分閉鎖備自投”回路，會(huì)造成備自投通過(guò)手跳回路跳開工作線路后，備自投又被“手分閉鎖備自投”回路閉鎖，造成無(wú)法合備用線路的矛盾邏輯，所以不允許在“手分閉鎖備自投”回路中加入手跳方式，即取消保護(hù)合后繼電器接點(diǎn)接入備自投裝置，以確保備自投裝置正常工作。但是，為避免備自投設(shè)備在人為手分工作線路開關(guān)的過(guò)程中誤投備用線路，應(yīng)在備自投的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行規(guī)程里要求在人工斷開工作線路開關(guān)前將備自投退出。

此外，有些時(shí)候備自投需要采用合后節(jié)點(diǎn)作為手跳閉鎖判據(jù)，但保護(hù)沒有合后的備用接點(diǎn)接入備自投，這時(shí)候可以采用兩種方式：①在保護(hù)上增加一個(gè)KKJ的中間繼電器，從而引出備用接點(diǎn)到備自投。②在備自投裝置上將KKJ的開入短接，但需要運(yùn)行人員在手分工作線路開關(guān)時(shí)將備自投退出，防止人為手分工作線路開關(guān)時(shí)備自投誤投備用線路，此時(shí)跳閘回路可以接入保護(hù)裝置的手跳回路。

還有一種情況就是備自投不需要KKJ開入，但是仍然要實(shí)現(xiàn)“手跳閉鎖備自投”這個(gè)功能，這時(shí)我們采用的辦法是將測(cè)控裝置的手跳33并接入備自投裝置的“閉鎖備自投開入”，同樣可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。

3.2 進(jìn)線備自投合閘回路的設(shè)計(jì)問(wèn)題

進(jìn)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(shí)現(xiàn)，備自投合閘的接法是根據(jù)保護(hù)裝置實(shí)際進(jìn)行選取的。

①在取保護(hù)裝置的合后繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)“手分閉鎖備自投”的功能時(shí)，備自投合閘一定要接入手合回路，因?yàn)楸Ｗo(hù)裝置的合后繼電器是接在手合回路中的，是通過(guò)手合來(lái)起動(dòng)合后繼電器的，備自投在收到保護(hù)的合后繼電器動(dòng)作信號(hào)才具備其動(dòng)作條件。

以深南瑞ISA-358G的進(jìn)線自投為例

如下圖：

假設(shè)：2#進(jìn)線A點(diǎn)故障，備自投跳閘回路采用手跳回路，如果備自投正確動(dòng)作后，2DL的為跳位，合后位復(fù)歸，如果備自投合閘回路未采用手合回路，那么3DL合位且處于合后，1DL合位，但有可能不在合后，這時(shí)LBZT2就有可能不滿足充電條件，導(dǎo)致保護(hù)不能正確動(dòng)作，此時(shí)如果1#進(jìn)線B處發(fā)生故障，備自投會(huì)因未充電而不動(dòng)作，換另一種假設(shè)如果1DL在合后發(fā)生B處故障后備自投正確動(dòng)作跳開1DL，合上了2DL，但是此時(shí)1DL跳位，2DL雖然是合位但必然不在合后，那么備自投是肯定不會(huì)充電的，所以如果跳閘回路用了手跳回路，那么合閘回路就一定要用手合回路。

②比較早期的微機(jī)保護(hù)，在廠家設(shè)計(jì)時(shí)并沒考慮合后繼電器的采用，當(dāng)備自用裝置應(yīng)用于這些保護(hù)時(shí)，備自投將無(wú)法實(shí)現(xiàn)“手分閉鎖備自投”的功能。此時(shí)，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）均可，但要注意用電源將備自投裝置的后合繼電器輸入接點(diǎn)短接，否則，備自投裝置將因?yàn)闊o(wú)法滿足條作而閉鎖裝置。

3.3 備自投裝置的閉鎖問(wèn)題

常規(guī)備自投裝置都有實(shí)現(xiàn)手動(dòng)跳閘閉鎖及保護(hù)閉鎖功能，其中保護(hù)閉鎖功能，分別有母差動(dòng)作閉鎖，主變保護(hù)動(dòng)作閉鎖分段自投，一般來(lái)說(shuō)主變后備保護(hù)動(dòng)作是相應(yīng)母線及出線的后備，此時(shí)如果是出線拒動(dòng)或母線發(fā)生故障，備自投不應(yīng)動(dòng)作。考慮母線故障的幾率很低，出線可能出現(xiàn)瞬時(shí)性故障而拒動(dòng)的情況也很少，為了最大限度地保證負(fù)荷的正常供應(yīng)，主變后備保護(hù)不閉鎖備自投。只是在橋接線方式時(shí)采用主變差動(dòng)閉鎖分段備自投。

舉一個(gè)例子解釋為什么差動(dòng)動(dòng)作要閉鎖分段備自投：

如上圖中，在內(nèi)橋接線方式時(shí)，A點(diǎn)發(fā)生故障，此時(shí)故障在2#主變的差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開2#變高低壓側(cè)斷路器，為了隔離故障備自投不應(yīng)合3DL，因此內(nèi)橋接線方式下的分段備投應(yīng)采用主變差動(dòng)閉鎖備自投。主變后備保護(hù)動(dòng)作一般是在進(jìn)線有故障時(shí)動(dòng)作，此時(shí)進(jìn)線開關(guān)跳開即可隔離故障因此也可不必考慮閉鎖備自投。

對(duì)于單母分段接線形式，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開各側(cè)開關(guān)可以將故障隔離，后備保護(hù)動(dòng)作一般是在母線上或進(jìn)線上有故障，母線上的故障幾率很小，進(jìn)線上的故障跳開進(jìn)線開關(guān)就可以隔離，不引響分段備投，因此單母分段可以不考慮主變動(dòng)作閉鎖備投的問(wèn)題。

3.4 備自投裝置開關(guān)位置的接入接點(diǎn)

大部分備自投裝置只要取開關(guān)位置的一個(gè)常閉接點(diǎn)即可。在設(shè)計(jì)圖紙上，我們可以易用機(jī)構(gòu)箱的開關(guān)常閉接點(diǎn)及保護(hù)裝置的TWJ接點(diǎn)來(lái)取得。

設(shè)計(jì)者一般都取保護(hù)裝置的TWJ繼電器接點(diǎn)，主要原因在于備自投和保護(hù)裝置都被放在繼保室，施工接線時(shí)電纜較短，不會(huì)妨礙施工。以往都在開關(guān)場(chǎng)的開關(guān)機(jī)構(gòu)箱處安裝這兩個(gè)裝置，大大節(jié)省了工程量。此外，有的備自投裝置廠家大都將進(jìn)線TWJ接點(diǎn)標(biāo)示在圖紙開關(guān)量輸入端，這極易給設(shè)計(jì)人員一個(gè)假象，錯(cuò)誤地引導(dǎo)其取了TWJ接點(diǎn)。但是在實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)備自投在取用開關(guān)位置接點(diǎn)時(shí)，必須要結(jié)合重合閘來(lái)選取采用的接點(diǎn)位置。

4 分段備投的幾種安裝方案

下一步備自投要由現(xiàn)在的進(jìn)線備投改為分段備投根據(jù)備投的特點(diǎn)有以下幾種改造方案：

備自投主要分為采用KKJ作為判據(jù)和不采用KKJ作為判據(jù)兩大類：

4.1 備投采用KKJ

①備投如果需要KKJ并且保護(hù)可以提供KKJ時(shí)，直接將KKJ接入備投KKJ開入。②備投如果需要采用KKJ但保護(hù)無(wú)法開出就采用第四部分所講的：a在保護(hù)上增加一個(gè)KKJ的中間繼電器，從而引出備用接點(diǎn)到備自投。b在備自投裝置上將KKJ的開入短接，但需要運(yùn)行人員在手分工作線路開關(guān)時(shí)將備自投退出，防止人為手分工作線路開關(guān)時(shí)備自投誤投備用線路，此時(shí)跳閘回路可以接入保護(hù)裝置的手跳回路。

4.2 備投不采用KKJ

不采用KKJ的：要實(shí)現(xiàn)“手跳閉鎖備自投”這個(gè)功能，這時(shí)我們采用的辦法是將測(cè)控裝置的手跳33并接入備自投裝置的“閉鎖備自投”開入，跳閘回路可采用手跳，此時(shí)合閘回路也必須采用手合（對(duì)于單母分段投重合閘的線路，因?yàn)橹睾祥l要判KKJ）。也可采用保護(hù)跳，但必須增加一對(duì)閉鎖重合閘接點(diǎn)。

4.3 內(nèi)橋接線應(yīng)接入主變差動(dòng)動(dòng)作閉鎖分段備投。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上只是本人在現(xiàn)場(chǎng)工作的一些心得體會(huì)，存在很多主觀意見，對(duì)于很多備自投的內(nèi)容都沒有涉及，如主變備投方式、聯(lián)切小電源、備投整定方面的問(wèn)題，希望能起到一個(gè)拋磚引玉的作用，有興趣的同志能對(duì)備自投進(jìn)行更深入的研究。

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