變電站不同電壓等級備自投裝置配合問題分析

湯磊，于喬，江川，王林峰，吳博，彭寅

（山東青島供電公司，山東青島266002）

變電站不同電壓等級備自投裝置配合問題分析

湯磊，于喬，江川，王林峰，吳博，彭寅

（山東青島供電公司，山東青島266002）

分析某35 kV變電站高低壓側備自投裝置未能正確動作的過程。通過對備自投裝置內部錄波圖形分析，確定引起高壓側備自投裝置動作緩慢的原因是系統存在擾動電壓，使得高壓側備自投啟動后又返回重新計時，造成主變高低壓側并列運行。通過分析，提高高壓側備自投裝置的檢無壓定值、引入檢有壓未動作計時不返回的邏輯配合及延長低壓側備自投裝置的動作時間等方法，可使高壓側備自投裝置躲過系統擾動電壓先于低壓側動作。同時為使低壓側備自投能夠有較短的動作時間，提出將高壓側進線開關合位引入到低壓側備自投邏輯。

備自投裝置；不同電壓等級；系統擾動電壓；高壓側開關合位判據

0 引言

變電站備自投裝置是變電站供電可靠性的重要保障，對于某些供電可靠性要求較高的變電站，在變電站的各電壓等級進線處均裝有備自投裝置，這也引出了不同電壓等級備自投裝置間的配合問題。某35 kV變電站發生了一起35 kV側失壓，而10 kV側備自投裝置出現了先于高壓側備自投裝置的誤動作的問題。

1 備自投裝置誤動經過

圖1為某35 kV變電站部分接線圖，該站有3條 35 kV進線，4臺主變，4段10 kV母線，其中35 kV進線均為純電纜線路。為保障重要客戶的可靠供電，在高低壓側均配置備自投裝置，為使高低壓備自投裝置在高壓側進線失壓時有選擇性配合，將高壓側備自投裝置動作時間整定為1.7 s，低壓側備自投動作時間整定為2.7 s。正常運行時橋開關33和分段開關13均在分位。2014-03-02T18∶11∶24，高壓側進線I開關的上級線路發生接地故障，零序過流動作跳開高壓側進線I的上級開關，進線I為純電纜線路，未設置重合閘。事故導致35 kV甲母線、1號主變、10 kV甲母線失壓且無流，高低壓側備自投裝置同時啟動，此時應高壓側備自投裝置先動作，但低壓側備自投裝置卻先于高壓側備自投裝置動作，造成2號主變負荷瞬時增大，最終2臺主變并列運行。

圖1 某35 kV變電站部分一次接線

2 備自投裝置誤動分析

高壓側和低壓側配置的備自投裝置型號為RCS-9651C。從高壓側裝置的動作報告可以看出，該日18∶11∶24.911裝置感受到故障發生，35 kV系統電壓降低，備自投裝置啟動，18∶11∶29.172備自投動作跳進線開關31。從啟動到動作間隔4.261 s，而備自投動作定值為1.7 s，顯然動作時間較長。而從低壓側備自投裝置的動作報告可以看出，18∶11∶25.928備自投裝置啟動，2.725 s后動作，低壓側備自投裝置動作整定值為2.7 s，備自投正確動作。

高壓側備自投裝置動作，18∶11∶24.911啟動，線電壓UAB=20.182 V，但18∶11∶25.513時，線電壓UAB的二次有效值達到35.276 V，大于保護低電壓定值25 V，備自投裝置重新計時。直至2014-03-02 T18∶11∶27.393，UAB電壓降至23.621 V，之后裝置計時1.78 s，18∶11∶29.173裝置動作。

由此可見，該變電站高壓側備自投裝置動作時間延長的根本原因為系統擾動電壓，導致相間電壓在保護啟動之后大于低電壓定值，從而導致保護計時瞬間返回，直至電壓小于低電壓定值時，重新計時動作。由于35 kV進線均為純電纜線路，電纜電容較大，故障時線路有接地故障，線路故障或失壓時，電纜中的靜電分量與變壓器中的剩磁產生振蕩［1］，導致35 kV母線產生較高的擾動電壓。

3 改進措施

根據以上的保護動作行為，可以確定影響高低壓側備自投裝置配合失敗的原因是高壓側的擾動電壓導致延時。為消除電壓擾動的影響，可以從定值和邏輯上進行改進［2］，以確保高低壓側備自投裝置配合的可靠性。

3.1 調整高低壓側備自投裝置的定值

首先考慮提高備自投裝置的檢無壓定值UWY，

式中：k為可靠系數，一般為1.1~1.2；Urdmax為系統擾動的最大電壓有效值。該案例中可取最大擾動電壓為35 V，其檢無壓定值應設為40 V，即大于該系統擾動電壓，但超出了備自投裝置要求的母線失壓的低電壓定值為0.15~0.30UN，備自投動作的靈敏性提高但可靠性降低［3］，因此該案例中不適合提高備自投定值。

此時若要使備自投裝置可靠動作需要改變備自投裝置的啟動返回邏輯，即當備自投裝置檢無壓UWY啟動后，若此后裝置所測量的電壓值未達到備自投裝置的檢有壓定值UYY時，備自投裝置的動作計時不返回，直至備自投裝置動作出口，如圖2所示，引入檢有壓未動作備自投裝置計時不返回的邏輯配合。

圖2 引入檢有壓未動作計時不返回的邏輯配合

在改變低電壓定值的同時，可適當加大低壓側備自投裝置的動作時間，即低壓側分段備自投的動作時間Tb需躲過系統擾動電壓持續時間trd，即

本案例中系統擾動電壓持續時間為2.6 s，因此可將低壓側分段備自投的動作時間Tb增加2.6 s，變更為5.3 s。

3.2 在低壓側增加一個高壓側開關合位判據

高壓側備自投裝置動作時高壓側進線開關可能在合閘位置也可能在跳閘位置，若高壓側開關在合閘位置時，高壓側失壓，故障在變電站外部，此時需高壓側備自投裝置動作恢復主變供電。

若高壓側開關在跳閘位置，低壓側母線失壓時，此時有可能為高壓側后備保護、差動保護、非電量保護動作及開關偷跳等四種情況。若高后備、差動、非電量保護動作將高壓側開關跳開，此時若低壓側母線沒有故障且母線失壓，則需要低壓側備自投動作恢復低壓側母線供電。若高壓側開關偷跳，此時需要高壓側備自投裝置動作。

從以上分析可以看到，當高壓側開關處于合閘位置時，僅需要高壓側備自投裝置動作；當高壓側開關處于分閘位置時，高、低壓側備自投裝置均有可能需要先動作。因此可在低壓側備自投動作邏輯引入一個高壓側開關合閘位置的判據。當高壓側開關為合位時，低壓側備自投動作時間為Tbmax，較備自投裝置正常動作時間要長，可參考式（2）整定，此時低壓側備自投裝置的動作僅僅作為高壓側備自投裝置的后備裝置。當高壓側開關在跳閘位置時，高壓側母線不會產生較高的系統擾動電壓，因此低壓側備自投裝置可按照一般整定方案整定，躲開高壓側備自投裝置的動作時間即可。低壓側備自投裝置動作邏輯如圖3所示，其中高壓側開關合位是指低壓側備自投動作時所要跳開主變的高壓側開關合位。此時低壓側備自投可具備較快速的低壓側母線失壓故障恢復能力。

圖3 低壓側備自投裝置動作邏輯

4 結語

考慮到供電可靠性，在變電站高低壓側均配置備用電源自投裝置，為減輕站內主變負載，需要高壓側備自投裝置先動作，提高高壓側備自投裝置的檢無壓定值和延長低壓側備自投裝置的動作時間有助于高壓側備自投裝置躲過系統擾動電壓先于低壓側動作。為使低壓側備自投能夠有較短的動作時間，可將高壓側進線開關合位接點引入到低壓側備自投裝置內，進行分類延時。

［1］曹珍崇，楊學昌，郅嘯，等.電纜配電網操作過電壓的計算與分析［J］.清華大學學報：自然科學版，2007，47（4）：466-469.

［2］宋國堂，于海鵬，趙文靜，等.備用電源自動投入裝置應用中的誤動問題分析及應對措施［J］.電力自動化設備，2010，30（7）：147-150.

［3］GB／T 14285—2006繼電保護和安全自動裝置技術規程［S］.

Coordination of Power Auto Backup Device of Different Voltages in Substations

TANG Lei，YU Qiao，JIANG Chuan，WANG Linfeng，WU Bo，PENG Yin
（Shandong Qingdao Power Supply Company，Qingdao 266002，China）

A failed order action of power auto backup device is analyzed in a 35 kV substation between the 35 kV and 10kV system.By graphical analysis of wave record，it is concluded that the voltage disturbance existing in the 35 kV system resulted in a delayed action of the power auto backup device.The time counting was restarted when the power auto backup device returned，which resulted in the low and the high voltage side of main transformer in a parallel operation of the transformer.Three methods are introduced to make the 35 kV power auto backup device start ahead of the 10 kV side.Firstly，the zero voltage test value of the 35 kV power auto backup device is re-adjusted to a higher value.Secondly，the time-counting logic starts with no return when the voltage goes beyond a certain value.Thirdly，the action time of the 10 kV power auto backup device is re-set to a higher value.Moreover，to shorten the action time of the 10 kV power auto backup device，a closed position in 35 kV switch is introduced into the action logic.

automatic bus transfer equipment；different voltages；disturbance voltage of system；closing position criterion of high voltage side switch

TM774

B

1007－9904（2015）05－0055－03

2014-12-12

湯磊（1984），男，工程師，從事電力系統繼電保護檢修維護工作；

于喬（1988），男，工程師，從事電力系統繼電保護檢修維護工作；

江川（1969），男，高級工程師，從事電力系統變電檢修技術管理工作；

王林峰（1979），男，高級工程師，從事電力系統繼電保護技術管理工作；

吳博（1982），男，工程師，從事電力系統繼電保護技術管理工作；

彭寅（1986），男，工程師，從事電力系統繼電保護檢修維護工作。