關于220kV主變備自投的相關研究

黃定威

摘 要：220kV變電站為電網重要組成部分，一般會選擇安裝一臺主變進行供電，如果主變壓器出現跳閘故障，勢必會造成變電110kV母線失壓，而影響電網的正常供電。為提高電網運行穩定性與安全性，需要做好自投設備研究，確定在本站變壓器跳閘失壓后，自動投入聯絡熱備用進線開關，恢復正常供電。本文對220kV主變備自投方案進行了簡要分析。

關鍵詞：220kV主變；備自投；運行維護

在電網供電需求不斷提高的背景下，變電站在運行時，經常會受到各項因素影響，而降低負荷平衡性，并且現在220kV變電站大多選擇安裝一臺主變的方式，供電可靠性比較低。即便是選擇用兩臺變壓器長期并列運行方式，雖然可以提高供電可靠性，但是也會造成電損耗增加。因此，為從整體上提高變電站運行綜合效益，需要在變電站中引入備用電源自動投入裝置，可以為用戶提供不間斷供電。

1 220kV主變自備自投研究必要性

1.1 解決供電矛盾

就我國變電站建設現狀來看，對于供電負荷不大的部分，一般會采取設置單臺主變的方式，具有較高的經濟效益，但是一旦單臺主變出現問題，必定會對供電可靠性產生影響。針對此，將備自投裝置引入到變電站內，便可以有效解決此問題，并且與兩臺主變同時運行相比，經濟方向也具有更高的操作性。

1.2 電網安全性

對于220kV變電站來說，一旦主變出現跳閘事故，一定會造成多個110kV變電站停電。按照相關規定，如果3個或以上110kV變電站全停，便可以將其視為嚴重電網事故，存在較大的社會不良影響。將備自投裝置引入到220kV變電站中，可以有效提高供電運行穩定性，即便是一臺主變故障，備自投裝置可以直接運行，減少電網事故的產生。

1.3 穩定小網

小型電廠基本上均是采用利用110kV從220kV變電站上網的方式，如果220kV變電站單臺運行故障，并且周圍不能滿足負荷平衡要求時，勢必會對小電廠運行產生重大影響，而出現電網事故[1]。通過安裝備自投裝置，可以有效避免此類問題的發生。

2 220kV變電站備自投安裝要點分析

2.1 技術要點

安裝設置備自投裝置，可以提高220kV變電站運行穩定性，但是在安裝時需要做好各要點控制，應只考慮兩臺主變相互備投，而不考慮兩臺主變運行時低壓分段開關備自投。同時，只要求主變差動與非電量保護跳閘以及高壓側開關偷跳時啟動備自投，而不需要進行中、低壓側開關分別偷跳與變壓器后備保護動作跳閘時備自投的啟動。另外，為提高備自投安裝應用效果，還需要控制好其啟動條件，即中、低壓側開關同時處于無流無壓狀態，并且高壓側有壓。其中，在高壓側有壓狀態下，可以有效避免220kV系統影響，可以將自投動作時間整定的更下，且不需要在單電源狀態下與上級保護、重合閘進行配合。最后，變電站主變低壓側均會設置帶分裂電抗器，具有兩個低壓開關，并且低壓側開關CT二次繞組比較少，可以選擇用高壓側CT代替低壓側CT，可以有效降低系統復雜性。

2.2 設備要求

第一，所選備自投裝置應設置充、放電邏輯，當充滿電后才可動作，并且只可動作一次，動作完成后需要手動復位后才能重新運行。第二，備自投裝置需要設置自診斷功能，即能夠對變電站內開關量、各側模擬量以及自身異常情況進行有效診斷后，告警并閉鎖備自投。安裝時中、低壓側人一側無壓、無流，且有流狀態下開關跳位可以對備自投放電。第三，待備自投裝置安裝投運后，無論運行變壓器中、低壓側開關是否跳開，均需要提前發一個跳閘脈沖于中、低壓側斷路器上，在確認中、低壓側斷路器成功斷開后，備用變壓器便可以投入運行。

2.3 二次回路

第一，就地或遠方斷開運行變壓器各側開關時，要求備自投裝置不進行動作，則主變各側操作箱手調繼電器STJ觸點需要對備自投裝置防電。其中，如果出現手調放電不接情況，則需要由運行把關，并在操作前退出自投。第二，主變各側后備保護動作需要對備自投裝置進行放電，避免備用變壓器合到故障回路上，提高系統運行安全性。第三，備自投動作跳開運行變壓器各側開關時，不能將出口接到手調繼電器STJ或TJR上，以免自投裝置出現放電動作，而影響合閘邏輯的正常進行。第四，變電站安裝備自投，其所用高、中壓側CT電壓應選擇用某一主變保護切換后的電壓，以免出現母線停電等故障而導致CT失壓，使得備自投裝置無法正常投運。第五，根據實際情況可以適當降低CT，或者是安裝升流器裝置，以免因為主變某側開關負荷電流過小，而造成設備自投失敗。

3 220kV變電站備自投方案設計分析

3.1 方案目的

做好110kV母線電壓量、主變110kV側開關點流量、110kV備用電源線路開關位置、10kV母線差動作信號以及對應110kV母線倒閘位置信號等內容的綜合分析，在出現110kV母線電壓量消失而不存在其他閉鎖信號發出的情況時，備自投裝置動作，確保其可以按照設定好的動作邏輯，跳開220kV主變110kV側開關，合上110kV備用電源線路開關，恢復系統的正常供電。

3.2 方案設計

3.2.1 備自投裝置

輸入量220kV變電站110kV母差動作信號；110kV備用電源線路對應110kV母線刀閘位置信號；110kV母線Ⅰ、Ⅱ段電壓；主變110kV側后備保護動作信號；主變110kV側開關位置與手動分閘信號；110kV母聯開關位置等。

輸出量跳110kV出線開關、旁路、主變110kV側開關以及母聯開關；閉鎖相應出線開關重合閘；發出裝置動作信號。

3.2.2 動作邏輯

滿足三個條件，即：無閉鎖備自投信號、檢測110kV兩端母均無電壓、主變中壓側無電流。滿足條件后啟動，根據保護裝置動作信號以及熱備用線路所在母線情況，檢測主變中壓側開關與母聯開關斷開位置。最后跳開部分線路開關，并合上110kV熱備用線路開關，發出動作信號。

在220kV主變保護動作跳三側開關或者主變中壓側開關偷跳造成110kV母線失壓，需要滿足四個條件，即：務必所備自投信號、檢測110kV兩段母線均無電壓、主變終壓側開關在斷開位置、主變中壓側開關無電流。滿足后延時，跳開部分線路開關，合上110kV熱備用線路開關，最后發出動作信號。

如果兩段母線電壓經檢測后均為失壓狀態，可動作。而如果只要一段母線有電壓，便可確定不滿足動作條件，不發出動作信號。

4 結語

將備自投裝置引入到220kV變電站中，對提高系統供電穩定性具有重要意義。因此需要從技術角度分析，遵循備自投裝置安裝原則，在確定技術要點的同時，做好各環節的控制，確保其可以正常的工作，減少電網故障的發生。

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