110kV 備自投裝置不正確動作風險分析及防范措施

王 泳

（廣東電網有限責任公司珠海供電局，廣東 珠海519000）

0 引言

當工作電源因故障被斷開以后，能自動而迅速地將備用電源投入工作，保證用戶連續供電的裝置即稱為備用電源自動投入裝置（簡稱備自投裝置）［1］。這種使系統自動裝置與繼電保護相結合的方式，保證了用戶供電的連續性，將負荷損失降至最小，因而在110kV 及以下電網中得到廣泛應用。但在實際運行中，由于存在邏輯功能不完善、回路接點變位不及時等原因，備自投裝置動作的正確性受到了影響。本文針對110kV單母分段接線中備自投裝置在實際應用中存在的問題進行了原理分析，并提出了相關的防范措施。

1 110kV 備自投裝置的動作原理

按照不同的運行方式，110kV 備自投可分為分段（母聯或橋開關）和進線兩種備用電源自投功能。其中，分段備自投功能對應兩條母線上的電源線路互為暗備用的動作方式，其接線如圖1所示；進線備自投功能對應單條母線上電源互為明備用的動作方式，其接線如圖2所示。

圖1 分段備自投主接線

圖2 進線備自投主接線

當電源進線上發生故障或其他原因導致母線失壓、電源進線無流時，通過合備用電源進線開關或母聯分段開關，可保證變電站不失壓；同時，備自投裝置具備完善的自投閉鎖功能，可在手動跳閘、保護動作、備用電源低頻、低壓或安穩裝置切負荷時可靠閉鎖自投，備自投動作于永久故障時還應具有后加速調整功能；此外，多級備自投間、備自投與保護之間還需進行相應配合［2－3］。

1.1 分段備自投的動作邏輯

如圖1所示，正常運行時，Ⅰ、Ⅱ母均有壓，1DL 開關、2DL開關在合閘位置，3DL 開關在分閘位置。當Ⅰ母線失壓時，以Ⅰ母失壓、線路Ⅰ無流、Ⅱ母有壓作為啟動條件，1DL 分閘位置、3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T1延時跳開1DL 開關；以1DL開關分閘位置、Ⅰ母失壓、Ⅱ母有壓作為啟動條件，3DL 合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時合上3DL 開關。當Ⅱ母線失壓時，以Ⅱ母失壓、線路Ⅱ無流、Ⅰ母有壓作為啟動條件，2DL分閘位置、3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T2 延時跳開2DL開關；以2DL 開關分閘位置、Ⅱ母失壓、Ⅰ母有壓作為啟動條件，3DL合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時合上3DL開關。

1.2 進線備自投的動作邏輯

如圖2所示，正常運行時兩線路PT 均有壓，兩段母線均有壓，1DL開關在合位，2DL開關在分位，3DL 開關在合位。其動作邏輯為：以Ⅰ、Ⅱ段母線電壓均失壓、線路Ⅰ電流小于定值、進線Ⅱ有壓作為啟動條件，1DL 在跳閘位置作為閉鎖條件，以T1延時跳開1DL；以進線Ⅱ有壓、1DL 在跳閘位置、Ⅱ段母線失壓作為啟動條件，2DL在合閘位置作為閉鎖條件，以T3延時合2DL。

2 不正確動作風險分析及解決措施

2.1 母線PT 斷線誤動分析

如圖2所示，以進線備自投方式為例。如果該變電站在輕載情況下運行，主供進線Ⅰ正常潮流低于備自投裝置的最小有流定值，此時剛好出現主供進線隔離開關或斷路器輔助接點接觸不良，或者PT 端子箱二次空開跳開等情況，則造成母線二次電壓切換插件無輸出，110kV 母線電壓為0 或降低到無壓定值，達到進線備自投動作條件（母線無壓、進線無流、備用線路有壓），引起備自投誤動作。

綜上分析，在主供電源輕載的情況下，母線的電壓回路由于斷線導致備自投裝置滿足“無流、無壓”的動作判據，從而產生誤動風險。

防范措施：串入PT 二次電壓切換回路中隔離開關及斷路器的輔助接點都用雙接點并聯方式接入，當其中一輔助接點接觸不良或損壞時，另一接點仍可以正常接通，保證PT 二次電壓切換插件有電壓輸出，有效防止備自投裝置因母線PT 斷線而誤動［4］。此外，當主供電源線路存在較長時間低于裝置判線路無流定值的情況下，建議將母線PT 端子箱的三相電壓空開更換為三個單相電壓空開（分相式），從而降低PT 二次空開三相同時跳閘的概率。

2.2 跳位繼電器接點變位不及時拒動風險分析

如圖1所示，以分段備自投為例。當電源線路Ⅱ發生永久性故障時，保護裝置動作跳開2DL 開關后進行重合，因故障仍然存在，重合閘動作不成功，再次動作將2DL開關跳開，110kV備自投啟動。而在開關跳閘——合閘—跳閘的過程中，開關儲存的能量已經釋放，需重新儲能，相應接點BM 斷開，致使備自投裝置采集的TWJ信息不能變位。由于備自投裝置因整組動作時間和斷路器彈簧儲能時間不能配合，備自投裝置無法確認電源線路Ⅱ開關2DL 已經跳開，裝置延時后放電返回，致使Ⅱ母失壓。

110kV 備自投裝置使用保護操作箱的TWJ接點來判別電源線路Ⅱ的開關位置狀態。彈簧未儲能常開接點需要一個較長的時間才能閉合，該時間為開關儲能時間，一般為8～12s。如圖3所示，因TWJ接點變位受彈簧儲能BM 接點影響，故在電源線路Ⅱ故障重合后彈簧儲能的過程中，開關合閘監視回路斷開，TWJ接點不能及時變位。而備自投發跳令后僅在一個較短的時間內（幾百毫秒至幾秒）即判別開關是否處于分位，由于該整定時間無法與儲能時間配合，致使備自投裝置誤判電源線路Ⅱ開關2DL 位置，造成備自投裝置放電返回而產生拒動風險［5］。

圖3 開關合閘監視回路

防范措施：將1DL、2DL開關引入備自投裝置的TWJ接點改為斷路器的輔助常閉接點。這樣，開關變位情況就不受彈簧儲能影響，可以使備自投裝置正確動作，有效防范備自投的拒動風險［5］。

2.3 跟跳跳閘命令接入手跳回路誤閉鎖風險分析

手跳閉鎖備自投回路如圖4 所示，當手動切除工作電源時，備自投應閉鎖動作。此外，當備自投裝置判斷主供電源失壓時，為確保主供電源隔離，需跟跳主供電源開關。為了區別開關究竟是手跳還是保護跳，備自投裝置一般引入開關合后位置繼電器。當保護跳閘時HHJ＝1，備自投邏輯程序繼續；手跳時HHJ＝0，備自投放電。

在某些變電站設計時，會將備自投裝置跟跳主供電源開關的跳閘命令接入手跳回路，導致HHJ＝0，這樣跳開關的同時會使備自投“手跳閉鎖備自投”邏輯條件滿足，從而誤閉鎖備自投。

防范措施：為防止跳閘命令接入手跳回路后，跳開關同時備自投“手跳閉鎖備自投”條件滿足導致誤閉鎖備自投，要求備自投裝置跟跳主供電源的跳閘命令禁止通過手跳回路啟動跳閘，跟跳回路可通過永跳回路啟動跳閘。

圖4 手跳閉鎖備自投回路

3 結語

本文結合變電站的實際運行方式，對110kV 備自投裝置的不正確動作風險進行了分析并提出了防范措施。隨著電力系統的日益完善和復雜，對備自投裝置動作的正確性要求會不斷提高，而傳統備自投原來存在的不太明顯的問題也逐步暴露出來。這就需要不斷分析裝置的動作原理，研究合理的解決措施，從而進一步保證系統的安全穩定運行及供電可靠性的提高。

［1］GB/T14285—2006 繼電保護和安全自動裝置技術規程［S］.

［2］高貴云.110kV 內橋接線備自投裝置改進［J］.中國電力，2011，44（12）：89－92.

［3］付文竹.備用電源自投裝置的應用研究［J］.電氣應用，2006，25（2）：28－30.

［4］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（5）：170－172.

［5］魏煌，洪旸錦，黃海坤.一起110kV 備自投裝置拒動行為的分析及改進［J］.電氣技術，2011（7）：63－65.