220 k V母聯分段備自投的原理及運維注意事項探討

劉漢國

(廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

220 k V母聯分段備自投的原理及運維注意事項探討

劉漢國

(廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東東莞 523000）

結合變電站現場實際運行方式，探討了500 k V變電站220 k V母聯分段備自投裝置的設計需求、邏輯原理、邏輯功能測試及運維注意事項。

母聯分段備自投；設計需求；邏輯動作；功能測試

0 引言

在經濟發達地區，電網容量越來越大，造成系統的短路電流不斷增大，500 k V變電站除了主變中性點加裝小電抗接地降低220 k V母線的單相短路電流外，220 kV母線分列運行也能有效降低其短路電流。然而母線分列運行后，電網的運行可靠性降低，因此需要配置相應的分布式穩定控制裝置——220 k V母聯分段備自投裝置。本文將介紹220 k V母聯分段備自投的原理及運維注意事項。

1 設計需求分析

1.1 變電站的運行方式

該500 k V變電站220 k V母線采用雙母雙分段的接線方式，共有4臺1 000 MVA容量的主變，其中壓側分別接入4段母線，4段母線通過母聯分段開關連接(其中#2、#4主變通過1個變高開關分別接入500 k V 1M、2M）。

由于需要220 k V母線分列運行，當任一臺主變跳閘時，有可能造成某段母線負荷損失，因此為了提高電網運行的可靠性，需要安裝220 k V母聯分段備自投裝置，備自投邏輯滿足后，延時合上變中所掛母線的母聯或者分段開關，避免負荷損失。如圖1所示。

經過對短路電流的計算并結合運行方式可靠性，該站采取“1+3”的母線分列運行方式，也就是220 k V 1M獨立分列運行，2M、5M及6M并列運行，2012及2015開關熱備用運行。

圖1 220 kV母線接線方式

1.2 模擬量輸入分析

(2）主變電壓量:#1、#2、#3、#4主變電壓Ua、Ub、Uc，用于判斷主變有無功率。

(3）母線電壓量:220 kV 1M、2M、5M、6M的電壓Ua、Ub、Uc，用于判斷有壓、無壓或者用于2段母線同期。

1.3 開關量分析

(1）主變開關量:#1、#2、#3、#4主變變中、變高側的開關。因為備自投需要判斷主變變高和變中開關位置，確定哪個主變出現故障，從而啟動母聯分段備自投功能，合上可備投的母聯或者分段開關。

(2）母聯分段開關量:母聯分段2012、2015、2026、2056開關。

①開關檢修壓板未投入；②開關處于分位；③備投優先級非0；④開關兩側母線均有壓。

運行狀態:條件①滿足，條件②不滿足，開關進入運行狀態；可備投狀態:條件①②③④均滿足，開關進入可備投狀態；不可備投狀態:條件①②滿足，條件③④未均滿足，開關進入不可備投狀態；檢修狀態:不滿足條件①，開關進入檢修狀態。

該模塊在設計和開發中采用了開放的、可擴展的基于服務的軟件體系結構，使其可以無縫集成到已有的系統以及新開發的系統當中，為其他應用系統提供預警服務。同時，采用了自適應的實時數據掃描算法，當在需要預警的時間段內未掃描到水雨情數據時，引擎會自動縮短數據掃描時間，若在一段時間內仍未獲取數據，才判定數據并不存在，恢復預設的掃描時間。此特性可防止因網絡堵塞或故障帶來的數據傳輸延遲而造成數據遺漏的情況，同時也保證了預警數據的實時性。

(3）手跳主變開關及母差，失靈動作將閉鎖備自投裝置。

2 邏輯動作分析

2.1 名詞解釋

(1）有壓:三相電壓均大于定值U1。(2）無壓:三相電壓均小于定值U3。(3）同期:準備同期的2段母線三相電壓幅值差均小于d Us；A相、B相、C相電壓均大于定值U3；A相電壓相角差和B相電壓相角差均小于d Ts。(4）備投開關:指4個母聯或分段開關，分別為2012、2015、2026、2056。

2.2 充電條件

(1）至少有2個備投開關處于分位或投入檢修壓板。(2）至少有一個備投開關處于分位且未投入檢修壓板，且此開關兩側母線均有壓及此開關的備投優先級不為0。(3）未檢修的所有母線均無電氣量異常。這3個條件全滿足且持續時間Tc，則判為正常運行方式。

2.3 啟動條件

(1）任一臺主變開關狀態發生變位(由投運變為停運）。(2）該主變沒有電氣量異常和HWJ異常。(3）該主變檢修壓板退出。(4）該主變有功功率小于Pty。(5）未檢修的所有母線均無電氣量異常。這5個條件全滿足且持續時間Tq，則認為該主變跳閘，裝置啟動。

2.4 備自投動作過程

(1）跳開跳閘主變的中壓側開關。(2）等待Tt延時，在該延時的等待過程中若出現跳開主變中壓側的HWJ為分位，則判斷進入下一步；否則裝置輸出開關拒跳信號，備自投失敗。(3）檢查當前優先級n(初始n=1）的備投開關是否具備備投條件，即開關在分位且沒有投入檢修壓板。若滿足則進入下一步，否則直接進入第(6）步。(4）當前備投開關兩側母線電壓是否滿足兩個備投條件中任一個:1）一段母線有壓，一段母線無壓；2）兩段母線均有壓，且滿足同期條件。(5）若滿足則合該備投開關，進入下一步；若在Ts時間內始終未滿足則進入第(6）步。(6）若在Th時間內檢測到該備投開關的合位信號且兩側母線均有壓，則備自投成功；若在Th時間內檢測不到備投開關的合位信號且兩側母線均有壓，進入下一步。(7）令n=n+1，若n≤4，則回到第(4）步迭代過程；若n＞4，則告備自投失敗。

3 邏輯功能測試

3.1 保護跳開主變變中開關，備自投動作合上母聯(分段）開關

投入備自投的功能壓板及出口壓板后，分開2015開關，為了防止測試時失靈保護動作，退出2201開關的失靈功能。先手動斷開#1主變變中開關2201，此時備自投不會動作，再在主變保護屏用保護跳開2201開關，則備自投保護會先跳開2201，并動作合上2015開關。

3.2 保護跳開主變變高開關，備自投動作跳開主變變中開關后合上母聯(分段）開關

投入備自投的功能壓板及出口壓板后，分開2026開關，為了防止測試時失靈保護動作，退出5002及2202開關的失靈功能。先手動斷開#2主變變中開關2202，此時備自投不會動作，再用保護跳開5002開關，則備自投保護會先跳開2202，并動作合上2026開關。該邏輯測試是為了測試主變失壓后，備自投能跳開變中開關，并合上母聯(分段）開關。

4 運維注意事項

4.1 壓板投入注意事項

(1）試驗壓板:投入則裝置可以進行開出傳動試驗；退出不可以進行開出傳動試驗。(2）備自投功能壓板:投入該壓板，裝置判出邏輯后才可以采取動作措施；退出則閉鎖裝置所有出口邏輯和策略。(3）監控信息閉鎖壓板:投入該壓板后不向后臺傳輸監控信息；退出則向后臺傳輸監控信息。(4）主變檢修壓板:投入則主變檢修；退出則參考主變高壓側開關狀態來確定主變是否檢修。(5）××開關檢修壓板:投入則認為該開關檢修，裝置根據其他開關的跳閘信號進行故障判斷；退出則認為該開關運行，裝置根據該開關的跳閘信號并結合其他相關運行開關的跳閘信號進行故障判斷。(6）××出口壓板:跳閘出口接點。投入則裝置動作后可以通過出口回路跳開該開關，退出則不能跳開該開關。

4.2 母線操作注意事項

當其中一段母線檢修或試驗時，一定要注意先斷開本屏后上方相應的PT空氣開關，核對裝置顯示的母線電壓確已消失，再進行母線的有關操作。停運的母線恢復運行后，應再合上被斷開的PT空氣開關。

4.3 邊、中開關檢修注意事項

對于采用3/2接線方式的線路或主變高壓側邊開關或中開關需要停運檢修時，在一次倒閘操作完成后，需要將相應的開關檢修壓板投入，同時將該開關的跳閘出口壓板退出；開關恢復運行后，須將相應的開關檢修壓板退出，跳閘出口壓板重新投入。

4.4 停用備自投裝置注意事項

先退出出口壓板，然后退功能壓板，再退直流電源，最后斷開電壓空氣開關。

5 結語

隨著電網負荷越來越大，供電可靠性要求越來越高，220 k V母聯分段備自投將廣泛應用于各變電站，其動作邏輯較其他備自投裝置更為復雜，這就要求我們在投運前充分做好分析及邏輯功能測試，投運后需留意其運維的注意事項，確保備自投裝置能正確動作，保證供電的可靠性。

2014-09-22

劉漢國(1981—），男，廣東茂名人，工程師，從事500 k V變電站運行工作。