備自投裝置外部閉鎖回路應用分析

摘要：在中壓配電與低壓配電中，備自投裝置是非常常見的。備自投裝置可以保證電力系統實現可靠連續的供電。隨著我國電力網絡、電力系統的不斷發展，備自投裝置發揮著越來越重要的作用。但是，備用電源自動投入裝置的外部回路很容易受到干擾，這就需要加強對備自投設備邏輯的檢查。

關鍵詞：備自投裝置；外部閉鎖回路；閉鎖原理；動作邏輯；電力系統；供電可靠性 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM774 文章編號：1009-2374（2015）34-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.026

備用電源自動投入裝置可以簡稱為備自投裝置，是供電系統中重要的設備。如果電路系統出現問題，備用電源自動投入裝置可以保證供電的連續可靠性，從而減少負荷的損失。隨著科學技術的不斷發展，我國變電站的技術水平也有了明顯的進步，進而使得變電站的二次回路線路變得更加復雜化，在一定程度上使得變電站的現場維修保障工作難度加大。由于備用電源自動投入裝置的外部回路與其保護裝置聯系構成了一個相當復雜的線路裝置，因此需要我們加大對備用電源自動投入裝置的研究。

1 備自投的閉鎖原理和動作邏輯

備自投的外部閉鎖回路是由于變電站發生故障后，備用電源自動投入裝置在一次動作后就會閉鎖備用電源自動投入。備自投的閉鎖回路可以避免因電源故障對電網產生更大的沖擊，以保護電源裝置。從另一個方面來說，如果備用電源自動投入裝置在一次動作后，改變了電網的運行方式，那么備用電源自動投入裝置就不應該被閉鎖。

1.1 備用電源自動投入裝置的閉鎖原理

備用電源自動投入裝置的正確動作一般都發生于備自投裝置充滿電的狀況，同時其還受到其他因素的影響，例如其啟動的條件及閉鎖的條件。據以往經驗及實際調查結果顯示，備用電源自動投入裝置發生故障一般都是由于外部閉鎖回路。即在備用電源自動投入裝置應該閉鎖的時候，卻未閉鎖；在備自投裝置不應該發生閉鎖情況下，其卻發生閉鎖。當前，備用電源自動投入裝置實現閉鎖的方式有兩種：（1）內部閉鎖，這種方式主要是通過監測變電站的電流及電壓實現閉鎖回路；（2）外部閉鎖，其可以理解為借助外部力量實現外部閉鎖回路。根據實際的情況及設備的運行情況分析，備自投外部閉鎖回路可以分成兩種方式：（1）實現閉鎖只對應一個總開入量，其他保護裝置都接入總閉鎖開入回路中；（2）實現閉鎖可以對應不同的開入量形式，同時對應不同形式的備用電源自動投入裝置，將其所屬的保護裝置匯接入到其對應的開入量。

1.2 備自投的動作邏輯

簡單來說，備用電源自動投入裝置的動作邏輯就是判斷其工作母線是否失壓。據國家標準規定，工作母線失壓的標準是其電壓小于40%。在對備自投進行設置時，首先需要注意的是要將其啟動時間延長半秒鐘或者更長，這是為了避免啟動時由于出現尖峰電壓而導致備自投動作；其次，即使進線開關不確定是否由保護裝置斷開，備用電源自動投入裝置都應該按照規定再次跳開進線的開關，同時要將進線開關的跳位輔助觸點當作切換到備用電源開關合閘的必由之路，這是為了防止在備用電源自動投入裝置動作發生后，再次將故障所在地帶入到備用電源的范圍內。

2 110kV備用電源自動投入裝置的外部保護閉鎖條件

2.1 備自投的外部回路

2.1.1 外部電壓、電流回路。備用電源自動投入的外部電流及外部電壓是以隔離互感器為變換基點的，經過其進入到備用電源自動投入裝置之后，通過低通濾波器及數模變換器，控制單元將變換后的數字信號轉變為各種保護信號及測控信號。

2.1.2 斷路器的位置回路。斷路器的位置回路的分合位置的顯示是通過輔助觸點實現的。輔助觸點的作用是可以判斷電路系統的運行狀況。其主要是通過備用電源的開關、工作電源的開關及母聯開關的分合狀況分析判斷其信號是否為閉鎖備用電源自動投入的信號。

2.2 外部保護閉鎖

備用電源自動投入裝置的運行方式是多種多樣的，根據其具體的原理進行分類可以劃分為三種類型，即變壓器互投、分段備用電源投入及進線備用電源投入。備用電源自動投入的外部保護閉鎖的主要方式包含三種：

2.2.1 如果變電站是110千伏內橋接線的線路，其主變保護裝置應該進行閉鎖備用電源自動投入，同時要按照差動保護、非電量保護及高后備保護跳主變三側開關這三種方式進行閉鎖備自投。

2.2.2 如果變電站屬于單母分段接線、單母接線或者是雙母接線，其母線都應該設置有母差保護裝置，同時其母差保護動作應該閉鎖備自投。

2.2.3 如果變電站屬于110千伏的單母分段式接線，其主變保護及外部回路都不應該閉鎖備用電源自動投入。

3 備自投方式

（1）備用電源自動投入適用的變電站都是110～220千伏，一次主接線為單母線分段式接線、單母線接線且采用一個主供電源一個備用電源的終端變電站；（2）常用的110千伏的備用電源自動投入應為自適應式的備自投，即其可以適用于多種運行方式。如果主供電源與備用電源進線處于同一段母線上，這時只能利用進線備用電源投入的方式；（3）當前主變保護已經增加了快速保護，因此中壓與低壓側都應該按照分段母線進行運行，如果備自投是35千伏或者是10千伏的則只用考慮分段備自投的方式。

4 閉鎖備自投方案

4.1 流閉鎖功能

備自投裝置是具備有流閉鎖功能的，其可以有效地避免PT斷線時發生誤動。如果設備或者是工作電源的電壓消失，除非是由于具有閉鎖信號，否則備自投裝置都應該動作。

4.2 外部保護閉鎖

4.2.1 在雙母線接線或單母線、單母線分段接線方式下，若受端變電站母線配置了母線保護，則母線保護動作應閉鎖備自投，正常運行時母差保護閉鎖備自投連接片（硬壓板）投入。

4.2.2 如果備用電源自動投入裝置是110千伏且是分段式的單母線接線，其主變保護不應該進行閉鎖進線備用電源自動投入，同時外部回路閉鎖備自投可以不用進行相關設置。

4.2.3 如果備用電源自動投入裝置屬于35千伏或者是10千伏的分段線路，其主變保護不應該閉鎖分段備用電源自動投入，應各側主變后備保護動作進行閉鎖相應側分段的備自投，簡單來說，35千伏或者是10千伏的分段式的備用電源自動投入可以不設置主變保護的閉鎖備自投，但是其相應側的備自投應設置后備保護動作閉鎖備自投裝置開入回路。

4.2.4 內橋形式接線電源備自投方式。對于110kV備自投，內橋接線方式下，主變保護動作閉鎖備自投，按不同的運行方式分種情況進行閉鎖，按差動保護、非電量保護、高后備保護動作及跳主變三側保護閉鎖備自投設置，并用連接片控制。主接線為內橋接線的變電站，運行方式有三種：（1）進線1帶兩臺主變運行方式。1#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護不應該閉鎖備自，2#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護應該閉鎖備自，即在此運行方式下應將1#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護閉鎖110kV備自投連接片切除，將2#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護閉鎖110kV備自投連接片投入；（2）進線2帶兩臺主變運行方式。2#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護不應該閉鎖備自，1#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護應該閉鎖備自，即在此運行方式下應將2#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護閉鎖110kV備自投連接片切除，將1#主變的差動保護、非電量保護、高后備保護、跳三側保護閉鎖110kV備自投連接片投入；（3）兩臺主變分列運行方式.采用橋斷路器備自投方式時，1#、2#主變所有跳三側的保護均要閉鎖備自投。包括主變的差動保護、非電量保護、高后備保護和快速保護的中、低后備保護，即將1#、2#主變的所有跳三側的保護閉鎖備自投連接片投入。這樣可以在一臺主變故障時，保證另一臺無故障主變的正常運行，提高供電可靠性。同時也可防止向故障的主變送電，也可保障正常失電時備自投裝置的正確動作。

5 備自投聯切小電源及小電源閉鎖的相關要求

（1）110千伏的備用電源自動投入動作必須要連接變電站中所有的小電源；（2）10千伏或者是35千伏的分段式的備自投動作必須要連接失壓母線下所有的小電源；（3）小電源聯絡線的斷路器跳閘接點嚴格來說應該是接入備用電源自動投入裝置的。備自投裝置動作只有收到小電源斷路器的跳閘信息之后才能發生。

6 結語

備用電源自動投入裝置可以保證電力系統連續可靠地運行，在一定程度上降低了操作人員的勞動強度，提高了操作效率，同時也減少了故障發生的可能性。其作為一種先進裝置，具有運行簡單、維護方便、安全可靠的特點，正逐漸應用到我國的電力事業中。本文主要分析了備用電源自動投入裝置的閉鎖原理和動作邏輯、110千伏及以下備用電源自動投入裝置的外部保護閉鎖條件和相關備自投知識，望對同行有借鑒意義。

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作者簡介：王曉梅（1979-），女，國網寧夏電力公司石嘴山供電公司工程師，研究方向：電力系統繼電保護整定計算。

（責任編輯：陳 潔）