站用電運行方式及備自投系統的研究與改進

宋兵，劉國興，鄂士平

（國網湖北省電力公司檢修公司，武漢 430050）

站用電運行方式及備自投系統的研究與改進

宋兵，劉國興，鄂士平

（國網湖北省電力公司檢修公司，武漢 430050）

備用電源自投裝置（簡稱備自投）在電力系統中，有著非常廣泛的應用，已經成為電網自動裝置中的重要組成部分，對保證重要負荷可靠供電起著非常重要的作用。論文結合變電站現場實際及特殊情況對運行方式及備自投裝置進行了分析，通過對特殊運行情況的分析提出了相應的改進建議，也為將來類似站用電備自投系統設計提供了參考。

備自投；運行方式；方案改進

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.043

1 站用電系統基本情況

1.1 站用電系統介紹

1.1.1 站用電源介紹

某變電站站用電源采用三回供電（見圖1）。

Ⅰ回站用電源為工作電源，引自1#主變110kV2#母線；

Ⅱ回站用電源為備用電源，引自220kV變電站110kV間隔。

1.1.2 400V系統介紹

站用電系統低壓母線由400V1#母線（380V/220V工作Ⅰ段）和 400V2#母線（380V/220V工作Ⅱ段）組成。

站用備用變壓器經過兩級斷路器接入400V1#母線和400V2#母線；Ⅰ回站用電工作，給400V1#母線供電；Ⅱ回站用電冷備用或充電備用，兩段工作母線分列運行。

1.1.3 Ⅲ回站用電備用狀態介紹

冷備用：11001隔離開關合上，1100斷路器拉開，403斷路器合上，400V3#母線停電，413、423斷路器拉開。

充電備用：11001隔離開關合上，1100斷路器合上，113B、13B充電，403斷路器合上，400V3#母線充電備用，413、423斷路器拉開。

圖1 站用電系統主接線圖

1.2 備自投系統介紹

1.2.1 備自投功能

該站用電系統配有兩臺備自投裝置：備自投1作為Ⅲ回站用電源自動投入Ⅰ回站用電源的自動投入裝置。當400V1#母線故障時，Ⅰ回站用變低壓側零序電流保護帶延時動作且閉鎖備自投1。備自投2作為Ⅲ回站用電源自動投入Ⅱ回站用電源的自動投入裝置。當400V2#母線故障時，Ⅱ回站用變低壓側零序電流保護帶延時動作且閉鎖備自投2。

1.2.2 備自投裝置的工作條件（以備自投1為例）

1）備自投1充電的條件：（1）400V1#母線有壓；（2）Ⅲ回站用電源有壓；（3）401斷路器在合閘狀態；（4）413斷路器在分閘狀態。

2）備自投1放電的條件：（1）Ⅲ回站用電源無壓；（2）413斷路器在合閘狀態；（3）手跳401斷路器；（4）401斷路器跳閘拒動。

1.2.3 備自投動作過程

以備自投1為例，備自投裝置動作過程如下：（1）1100斷路器在合上時。當滿足備自投可用性條件，Ⅰ回電源故障，造成400V1#母線因非母線故障失壓，備自投裝置判別備用電源有電，動作跳開401斷路器，自動合上413斷路器。（2）1100斷路器在拉開時。當滿足備自投可用性條件，Ⅰ回電源故障，造成400V 1#母線因非母線故障失壓，備自投裝置判別備用電源有電，動作跳開401斷路器，自動合上1100、413斷路器。

2 備自投動作過程分析

以下對站用電保護及備自投系統的動作行為進行分析（均以備自投1為例），圖2為備自投1原理接線圖。

圖2 備自投1原理接線圖

2.1 工況一（正常工況下的工作過程）

（1）備自投動作前運行方式。Ⅰ回站用電工作，給400V1#母線供電；Ⅲ回站用電冷備用。（2）備用電源投入過程。在備自投充電完成后，如果Ⅰ回站用電發生非母線故障，備自投裝置檢測到：400V1#母線失壓（=NE01-TU），且401斷路器無流（=NE01-TI）。（3）二次裝置動作過程分析。備用電源投入之后，備自投裝置檢測到413斷路器在合閘狀態（=NE21-4DL.TWJ為0），備自投放電，備自投功能不再起作用。這樣的設計也符合所用電設計規程的要求。

2.2 工況二（特殊工況）

（1）備自投動作前運行方式。Ⅰ回站用電工作，給400V1#母線供電；Ⅲ回站用電充電備用。Ⅲ回站用變保護動作，跳開1100斷路器，Ⅲ回站用電處于冷備用狀態。（2）備用電源投入過程。Ⅲ回站用電保護動作不會閉鎖備自投功能，如果運行人員未能及時手動退出備自投功能，短時間內Ⅰ回站用電發生非母線故障，造成400V1#母線失電。此時備自投動作，將處于冷備用狀態的Ⅲ回站用電投上。（3）保護動作過程。若13B低壓側故障為永久接地故障，保護再次動作，跳開1100、413斷路器。（4）二次裝置動作行為過程。這種運行工況造成了一次Ⅲ回站用電合于故障的事故，保護短時間內由于同樣的故障動作兩次。造成事故的原因是Ⅲ回站用電保護動作之后，如果短時間內Ⅰ回站用電源故障，備自投裝置將會投于故障電源。

2.3 工況三（特殊工況）

（1）保護動作前運行方式。Ⅰ回站用電工作，給400V1#母線供電；經413、423斷路器聯絡，給400V2#母線供電。（2）保護動作過程。Ⅲ回站用變檢修后試充電時，如果站用變保護區域內存在故障（13B低壓側接地），1100斷路器合于故障后站用變保護動作，跳開413、423斷路器，造成400V2#母線非正常失電。（3）二次裝置動作行為過程。403斷路器在設計上相當于一把刀閘的作用且沒有接入保護跳閘回路，Ⅲ回站用變保護動作會跳開413、423斷路器。在試充電失敗時，造成400V2#母線非正常失電，擴大了事故造成的停電范圍。（4）反措。為避免400V2#母線非正常失電，可以采取如下措施：Ⅲ回站用變試充電前退出Ⅲ回站用變保護跳413，423聯絡斷路器的壓板。在試充電正常之后，由運行人員操作恢復設備正常運行方式。

3 備自投改進方案

上面的兩種特殊工況，給設備的安全穩定運行帶來了隱患，增加了運行人員倒閘操作的風險。為解決這些問題，提出了以下幾種站用電系統的改造方案。

3.1 方案一

（1）改造目的。取消Ⅲ回站用電冷備用時的備自投功能。（2）改造內容。將Ⅲ回站用電源有電的判據改為400V3#母線有電：將=ALA0.TU至備自投的接線改為接入=NE23.TU。（3）方案分析。如果取消Ⅲ回站用電冷備用時的備自投功能，備用電源在正常運行時必須處于充電備用狀態。備用電源在充電備用時存在空載損耗，備用電源充電備用一年的損耗將達到5.807kW×24h× 365＝50869.32kW·h。該方案降低了站用電系統的經濟性。在Ⅲ回站用變試充電之前仍需要退出Ⅲ回站用變保護跳413，423聯絡斷路器的壓板。在試充電正常之后，由運行人員操作恢復設備正常運行方式。

3.2 方案二

（1）改造目的。增加Ⅲ回站用電保護動作閉鎖備自投功能的回路。（2）改造內容。增加備用變保護動作閉鎖備自投的信號回路。（3）方案分析。Ⅲ回站用變保護由4套裝置實現見表1。

表1 Ⅲ回站用變保護裝置

備用電源保護動作閉鎖備自投之后，不會發生保護動作跳閘后，備自投再次動作合于故障的情況但是外接閉鎖信號過多，且目前備自投裝置本身并不具備這樣的保持信號繼電器，如果采用外置磁保持信號繼電器，改造難度很大，很難實施。

3.3 方案三

（1）改造目的。將Ⅲ回站用變保護跳閘出口由跳413，423聯絡斷路器改為跳403斷路器。（2）改造內容。將備自投裝置的控制字由備自投方式1改為備自投方式3；在備自投1的充電條件中增加“403斷路器在合閘狀態”的判據；將Ⅲ回站用變保護（共4套裝置）動作跳413、423斷路器改為跳403斷路器。（3）方案分析。該方案通過將Ⅲ回站用變保護跳閘出口由跳413，423聯絡斷路器改為跳403斷路器，備自投裝置將會投于故障電源的問題；同時保留了Ⅲ回站用電冷備用備自投的功能，運行方式更靈活經濟。實施該方案需要對403斷路器的設計功能及滅弧能力重新進行驗證和考慮，需要對Ⅲ回站用變保護配置及備自投裝置的功能進行重新分析。

3.4 方案比較

幾種方案比較來看，方案一的工作量小，易于實施。方案二改造難度大，基本不具可行性。方案三需要增加兩路信號且對裝置外圍接線改動較大，但是改造工期長，無法在站用電系統投運前實施。

4 結語

隨著電力市場化運營改革的不斷深入，電網結構將會產生很多變化，同時也會出現各種非常態的運行方式，備自投與其他保護、安全自動裝置之間的配合關系也將會變得更加復雜，從而找出并采取合理的、優化的解決方案，提高供電可靠性。這樣的設計思路，可以作為將來類似站用電備自投系統設計的參考。

【1】周濤.電力系統廣域備自投系統的分析[D].廣州：華南理工大學，2010.

【2】李明.電網廣域備自投保護的研究與應用[D].廣州：華南理工大學，2012.

Research and Improvement on the OperationMode of Power Station and the Automatic Feeding System

SONGBing,LIUGuo-xing,EShi-ping
（StateGridHubeiElectricPowerCompanyMaintenanceCompany,Wuhan430050.China）

Standbypower supplyautomatic switching device (hereinafter referred to as automatic bus transfer equipment) in power systemwhich is of a very widerangeofapplications, hasbecome an important part ofthe automatic equipment ofpower grid and playsa veryimportant role to ensure reliablepower supply ofthe important load.Accordingto a substation practical and special operationmode and automatic switchingdevice are analyzed, through the analysis of special operation corresponding suggestions for improvement aremade and also provides a reference for the future similar station electricity by self investment system design.

automaticbustransferequipment；operationmode；schemeimprovement

TM732

B

1007-9467（2016）07-0066-02

2016-5-19

宋兵(1983～)，男，湖北襄陽人，工程師，從事特高壓變電站運維檢修管理研究，（電子信箱）270244505@qq.com。