進線備自投存在風險與管控措施

王一帆 童斯琦 樂洋

摘 要：備自投裝置能夠避免全站失壓、防止大面積停電事故的發(fā)生，在電力系統(tǒng)中應用廣泛。針對最常見的進線備自投，本文淺析其動作邏輯，分析實際工作中出現(xiàn)的問題及風險，提出了相應的管控措施。

關鍵字：備自投；邏輯；風險；管控

中圖分類號：TM76 文獻標識碼：A

1進線備自投原理

1.1 進線備自投原理和邏輯

以最常見的進線備自投方式說明備自投裝置原理和邏輯。工作電源帶兩條母線運行，另一電源在明備用狀態(tài)；當工作電源失去，其斷路器在合閘位置，若備用電源有壓且分段斷路器在合閘位置，則跳開工作電源，經(jīng)一定延時后合上備用電源；若工作電源的斷路器發(fā)生偷跳。

線路Ⅰ帶全站負荷運行，線路Ⅱ空載運行備用，1DL及3DL在合閘位置，2DL在分閘位置。若工作電源線路Ⅰ發(fā)生故障等而斷開，備用電源線路Ⅱ應自動投入，并且備自投只允許動作一次。當閉鎖條件滿足時，備自投裝置應放電，不能動作。各個動作邏輯如下：

（1）充電條件

1M、2M（線路Ⅱ）均有壓；線路Ⅰ有壓（投入“線路檢有壓”壓板時檢查）；1DL在合閘位置；3DL在合閘位置；2DL在分閘位置。若以上條件同時滿足，再經(jīng)15s延時后完成充電。

（2）放電條件

人工合上2DL；線路Ⅱ失壓；人工跳開1DL或著3DL；閉鎖條件開入；斷路器的TWJ發(fā)生異常；控制字整定線路2不自投；線路檢修壓板投入。任一條件滿足，則裝置立即放電。

（3）啟動條件

1M、2M均無壓；線路Ⅰ無流；線路Ⅱ有壓。所有條件同時滿足，且已經(jīng)完成充電，則啟動備自投裝置。

（4）動作過程

完成充電后，啟動條件全部滿足，備自投裝置啟動，經(jīng)過延時T2，向1DL發(fā)跳閘命令，確認1DL已斷開，最后向2DL發(fā)合閘命令。

2 備自投存在風險與管控措施

2.1 風險點：重合閘功能導致備自投失效

目前進線備自投裝置的跳閘動作，一般是通過保護跳閘回路實現(xiàn)。采用這種方式，應當考慮重合閘的閉鎖問題。如果沒有相應的閉鎖功能，重合閘將會在工作線路開關跳開后動作，又合上工作線路，導致工作線路不能被隔離，備自投裝置失效，不能繼續(xù)動作。所以通過保護跳閘方式出口時，應當用單獨的跳閘輸出接點，實現(xiàn)閉鎖線路重合閘的功能。

某些線路未在本側設置重合閘，而是在線路對側設置重合閘，備自投裝置有兩種動作方式。一是在線路跳閘后直接動作，二是在線路對側重合閘失敗后再動作。直接動作方式不考慮對側的重合閘，適用于設備可靠性較高、重合閘成功率低、需要保證連續(xù)供電的重要負荷。重合閘后再備自投的方式，適用于設備可靠性較低、一般性負荷。

2.2 風險點：進線無PT導致備自投失效

在部分較早投產的變電站中，其110 kV電源進線并未裝設線路PT。因此，檢備用電源線路有壓的條件，無法在此類變電站備自投裝置中實現(xiàn)。當工作電源線路因故障跳閘后，備自投動作，合上備用電源線路。此時，若是備用線路已經(jīng)因某種原因失去電壓，則合上備用線路開關也不能恢復供電，備自投無效、失去意義。此外，如果在備投線路開關檢修期間，發(fā)生工作線路跳閘，備自投動作合上備投開關，可能會造成安全事故。

增設線路電壓互感器，實現(xiàn)檢備投線路有壓條件，完善備自投邏輯，可有效避免空合備投線路；在現(xiàn)場實際運行中，當開關轉入檢修狀態(tài)時，應將其相應線路的“備自投投入”壓板退出，保證安全、杜絕事故。

2.3 風險點：本地小電源導致備自投不動作

由于垃圾發(fā)電站等本地小電源會接入110kV母線上網(wǎng)供電，當該變電站的工作電源線路因故跳閘后，變電站與主網(wǎng)解列，但本地小電源將會繼續(xù)供電，使得母線電壓不會立即降低。雖然工作線路已經(jīng)無電流，但是母線仍舊有電壓，備自投不會動作。直至本地小電源有功功率不足，帶不動本站負荷，母線電壓將會逐步下降，低至無壓定值后，備自投動作。這種情況將導致兩方面的問題，一是本地小電源單獨供電期間電壓不穩(wěn)、電能質量較差，甚至導致全站失壓；二是本地小電源在備自投動作時，可能與備投線路發(fā)生非同期合閘事故。

為了盡量避免運行方式因備自投動作而改變，線路重合閘應先于備自投動作，增設線路保護聯(lián)跳本地小電源的功能，并閉鎖本地小電源的重合閘。對側線路重合閘投檢無壓、本側線路重合閘投檢同期，能夠快速復電、提高成功率。同時，備自投裝置增設聯(lián)跳本地小電源功能，在備自投動作跳開工作線路時也跳開本地電源線路，并將其重合閘閉鎖，防止本地小電源倒供電導致備自投不動作。如果必須帶本地小電源投入備用線路，應為備自投增加“同期檢測”的動作條件。

2.4 風險點：雙回T接進線備自投配置不合理導致全站失壓

110kV變電站作為末端站點，其110 kV母線多為開環(huán)運行方式，接入的電源進線配有備自投裝置，能有效保證供電可靠性，確保不會全站失壓。但有的終端站采用T 接進線，并且僅有兩回進線，其備自投裝置配置與一般變電站有所不同。如果雙回線為并列方式運行，當母線發(fā)生故障，則工作線路跳閘、備自投裝置將備投進線合于故障母線上，隨之保護裝置動作，加速切除故障，備投線路跳閘。這就使得雙回進線都被切除，變電站全站失壓，停電范圍擴大，供電可靠性降低。

為避免上述情況的發(fā)生，可在雙回T接進線變電站母線增設分段開關，并配置相應的母差保護。同時，增設母線故障判據(jù)，當母線發(fā)生故障時閉鎖備自投，完善備自投裝置的邏輯功能。

2.5 風險點：缺少工作電源電流判據(jù)或無流定值設置不當導致誤動

一些較老的備自投裝置使用電磁型繼電器，缺少工作電源電流判據(jù)，僅使用低壓判據(jù)判斷母線失壓；而剛投產的新建變電站，計及將來負荷增長，其電流互感器額定電流較大，但實際負荷較低，可能出現(xiàn)小于無流門檻的情況。無工作電源電流判據(jù)，當母線PT單相或兩相斷線時，能正確判斷PT斷線進而閉鎖備自投；當母線PT三相斷線或二次電壓空開跳閘時，其表象與母線失壓一致，將導致備自投誤動。新建低負荷變電站，母線PT三相斷線時，若無流門檻設定大于負荷電流，也將導致備自投誤動。

增設電流繼電器，增加工作電源電流判據(jù)，完善備自投裝置動作邏輯，是較老變電站管控風險必要的措施。無流定值的設定應躲過線路最小負荷電流，并在投產初期、中期、后期調整該定值以適應負荷的增長，是較為可行的措施。

2.6 風險點：安穩(wěn)系統(tǒng)影響備自投動作

安穩(wěn)系統(tǒng)即安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其作用是在電力系統(tǒng)出現(xiàn)大擾動時，實現(xiàn)切除負荷等緊急控制功能，確保電網(wǎng)發(fā)生嚴重故障時能繼續(xù)保持穩(wěn)定運行，是電力系統(tǒng)的第二道防線。在變電站中，由220kV變電站的安穩(wěn)執(zhí)行站按照一定的次序進行負荷的切除，斷開相應110kV線路的開關。安穩(wěn)系統(tǒng)切除的負荷，備自投裝置不能夠再次將其投入同一系統(tǒng)，否則將導致安穩(wěn)系統(tǒng)失效。當安穩(wěn)系統(tǒng)切負荷導致母線失壓時，備自投裝置應能就地判斷并且不會誤動。

為達到備自投不誤動的目的，備自投裝置應能正確區(qū)分是工作電源故障或者偷跳、保護跳導致母線失壓，還是安穩(wěn)裝置動作切除工作電源導致母線失壓，可以通過由就地電氣量構成的輔助判據(jù)來判斷；安穩(wěn)裝置動作后，通過二次回路閉鎖相應線路的備自投，也可以防止備自投的誤動作。

2.7 風險點：特殊問題影響備自投動作

備目前變電站低壓側基本都裝有并聯(lián)電容器組作為無功補償設備，以就地補償無功功率。部分變電站的電容器組并沒有配置低電壓保護，當工電源失去，電容器組仍掛在母線上，備自投動作后母線重新帶上額定電壓。如果此時電容器組放電不充分，仍殘留有較高的電壓，則電容器組將長期承受1.1倍額定電壓以上的過電壓，致使其損壞爆炸。因此，備自投裝置投入備投電源前，應先切除電容器組。為電容器組增設低電壓保護，先于備自投動作，是更好的選擇。

備自投裝置動作投入備用電源之前，將會檢測備投電源是否有壓作為啟動條件之一。如果電壓值大于無壓定值，且其他條件滿足，備自投動作。如果電壓值小于無壓定值，則備自投裝置放電不會動作。考慮主備電源來自同一上級變電站時，若工作線路故障導致上級變電站110kV母線短時電壓降低，那么在此期間下級變電站的備投線路檢有壓條件將無法滿足，致使備自投裝置放電。為避免該特殊情況下備自投失效，可以在檢有壓條件不能滿足時，增加一個延時，再次檢測是否有壓，若備投線路有壓則投入備投線路，若仍舊無壓則備自投裝置放電不動作。

自投動作后，投入備用電源，可能出現(xiàn)備用電源容量不足以支撐所有負荷的情況，導致母線電壓持續(xù)下降，備投線路也可能出現(xiàn)過載問題，影響用戶供電。為避免出現(xiàn)該不利情況，應增加過負荷聯(lián)切的功能，在備自投裝置投入備用電源之前，根據(jù)備用電源的容量以及變電站當前所帶負荷的大小，按一定的順序切除部分負荷，保證備用電源能夠穩(wěn)定可靠地為重要負荷供電。

結語

備自投裝置具有成本較低、動作可靠、邏輯清晰及接線簡單等優(yōu)點，在電網(wǎng)中使用廣泛。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，分析存在的風險，采取相應的管控措施，能夠更好的使用備自投裝置，使之與其他設備配合良好，充分發(fā)揮其作用，提高電力系統(tǒng)的可靠性、避免大面積停電事件。

參考文獻

[1]王國光.變電站綜合自動化系統(tǒng)二次回路及運行維護[M]. 北京：中國電力出版社， 2005.

[2]馮肇海.110kV“備自投”誤動的防范措施及運行維護注意事項[J].裝備制造技術， 2012 （05）： 170-172.

[3]戴鑫.110kV進線備自投裝置研究[J].機電信息，2011（30）： 56-57.

[4]吳志丹.影響廣東地區(qū)電網(wǎng)備自投動作成功的關鍵問題[J].貴州電力技術， 2011（09）：48-49.