站用電運(yùn)行方式及備自投系統(tǒng)的研究與改進(jìn)

宋兵，劉國興，鄂士平

（國網(wǎng)湖北省電力公司檢修公司，武漢 430050）

站用電運(yùn)行方式及備自投系統(tǒng)的研究與改進(jìn)

宋兵，劉國興，鄂士平

（國網(wǎng)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(tǒng)中，有著非常廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為電網(wǎng)自動裝置中的重要組成部分，對保證重要負(fù)荷可靠供電起著非常重要的作用。論文結(jié)合變電站現(xiàn)場實(shí)際及特殊情況對運(yùn)行方式及備自投裝置進(jìn)行了分析，通過對特殊運(yùn)行情況的分析提出了相應(yīng)的改進(jìn)建議，也為將來類似站用電備自投系統(tǒng)設(shè)計提供了參考。

備自投；運(yùn)行方式；方案改進(jìn)

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

1 站用電系統(tǒng)基本情況

1.1 站用電系統(tǒng)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(tǒng)介紹

站用電系統(tǒng)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(jīng)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(yùn)行。

1.1.3 Ⅲ回站用電備用狀態(tài)介紹

冷備用：11001隔離開關(guān)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(guān)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(tǒng)主接線圖

1.2 備自投系統(tǒng)介紹

1.2.1 備自投功能

該站用電系統(tǒng)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(dāng)400V1#母線故障時，Ⅰ回站用變低壓側(cè)零序電流保護(hù)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(dāng)400V2#母線故障時，Ⅱ回站用變低壓側(cè)零序電流保護(hù)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(tài)；（4）413斷路器在分閘狀態(tài)。

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(tài)；（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(dāng)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(dāng)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(hù)及備自投系統(tǒng)的動作行為進(jìn)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(yùn)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(fā)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(tài)（=NE21-4DL.TWJ為0），備自投放電，備自投功能不再起作用。這樣的設(shè)計也符合所用電設(shè)計規(guī)程的要求。

2.2 工況二（特殊工況）

（1）備自投動作前運(yùn)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(hù)動作，跳開1100斷路器，Ⅲ回站用電處于冷備用狀態(tài)。（2）備用電源投入過程。Ⅲ回站用電保護(hù)動作不會閉鎖備自投功能，如果運(yùn)行人員未能及時手動退出備自投功能，短時間內(nèi)Ⅰ回站用電發(fā)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(tài)的Ⅲ回站用電投上。（3）保護(hù)動作過程。若13B低壓側(cè)故障為永久接地故障，保護(hù)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(yùn)行工況造成了一次Ⅲ回站用電合于故障的事故，保護(hù)短時間內(nèi)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(hù)動作之后，如果短時間內(nèi)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(hù)動作前運(yùn)行方式。Ⅰ回站用電工作，給400V1#母線供電；經(jīng)413、423斷路器聯(lián)絡(luò)，給400V2#母線供電。（2）保護(hù)動作過程。Ⅲ回站用變檢修后試充電時，如果站用變保護(hù)區(qū)域內(nèi)存在故障（13B低壓側(cè)接地），1100斷路器合于故障后站用變保護(hù)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(shè)計上相當(dāng)于一把刀閘的作用且沒有接入保護(hù)跳閘回路，Ⅲ回站用變保護(hù)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(kuò)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(hù)跳413，423聯(lián)絡(luò)斷路器的壓板。在試充電正常之后，由運(yùn)行人員操作恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行方式。

3 備自投改進(jìn)方案

上面的兩種特殊工況，給設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了隱患，增加了運(yùn)行人員倒閘操作的風(fēng)險。為解決這些問題，提出了以下幾種站用電系統(tǒng)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(nèi)容。將Ⅲ回站用電源有電的判據(jù)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(yùn)行時必須處于充電備用狀態(tài)。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(dá)到5.807kW×24h× 365＝50869.32kW·h。該方案降低了站用電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。在Ⅲ回站用變試充電之前仍需要退出Ⅲ回站用變保護(hù)跳413，423聯(lián)絡(luò)斷路器的壓板。在試充電正常之后，由運(yùn)行人員操作恢復(fù)設(shè)備正常運(yùn)行方式。

3.2 方案二

（1）改造目的。增加Ⅲ回站用電保護(hù)動作閉鎖備自投功能的回路。（2）改造內(nèi)容。增加備用變保護(hù)動作閉鎖備自投的信號回路。（3）方案分析。Ⅲ回站用變保護(hù)由4套裝置實(shí)現(xiàn)見表1。

表1 Ⅲ回站用變保護(hù)裝置

備用電源保護(hù)動作閉鎖備自投之后，不會發(fā)生保護(hù)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(shí)施。

3.3 方案三

（1）改造目的。將Ⅲ回站用變保護(hù)跳閘出口由跳413，423聯(lián)絡(luò)斷路器改為跳403斷路器。（2）改造內(nèi)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(tài)”的判據(jù)；將Ⅲ回站用變保護(hù)（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(hù)跳閘出口由跳413，423聯(lián)絡(luò)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(yùn)行方式更靈活經(jīng)濟(jì)。實(shí)施該方案需要對403斷路器的設(shè)計功能及滅弧能力重新進(jìn)行驗(yàn)證和考慮，需要對Ⅲ回站用變保護(hù)配置及備自投裝置的功能進(jìn)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(shí)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(tǒng)投運(yùn)前實(shí)施。

4 結(jié)語

隨著電力市場化運(yùn)營改革的不斷深入，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)將會產(chǎn)生很多變化，同時也會出現(xiàn)各種非常態(tài)的運(yùn)行方式，備自投與其他保護(hù)、安全自動裝置之間的配合關(guān)系也將會變得更加復(fù)雜，從而找出并采取合理的、優(yōu)化的解決方案，提高供電可靠性。這樣的設(shè)計思路，可以作為將來類似站用電備自投系統(tǒng)設(shè)計的參考。

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

【2】李明.電網(wǎng)廣域備自投保護(hù)的研究與應(yīng)用[D].廣州：華南理工大學(xué)，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(yùn)維檢修管理研究，（電子信箱）270244505@qq.com。