一起110 kV變電站備自投裝置誤動的事故分析

劉紀堂

摘 要：備用電源自投裝置在電網中的使用，是保證電網安全、穩定、可靠運行的有力技術手段。但由于受電網運行要求的約束，備自投裝置在電網的實際應用中經常會出現問題。對一起110 kV變電站備自投裝置誤動的事故原因進行了分析，并提出了改進措施，期望在遇到和處理此類情況時能夠起到積極的啟發作用。

關鍵詞：110 kV變電站；備自投裝置；誤動事故；母聯備自投方式

中圖分類號：TM762.1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.146

隨著電力事業的突飛猛進，為了確保變電站能夠正常運轉，備自投裝置的運行狀況將對用電系統的正常運轉起到關鍵作用。備自投裝置是供電網絡系統自動裝置與繼電保護裝置相結合，是一種對供電網絡提供不間斷供電的經濟而又有效的技術措施。當工作電源因故障或其他原因消失后，備自投能夠將備用電源或其他正常工作電源自動、迅速地投入工作，并斷開工作電源。它保證了電網正常、可靠地運行，在電力系統中得到了廣泛應用。

1 變配電站備自投的供電方式

目前，電網應用的變配電站備用電源自動投入裝置（備自投）一般有2種基本的供電方式。第一種如圖1所示，母聯分段供電方式，母聯開關斷開，2個工作電源分別供電，2個電源互為備用。此方式稱為母聯備自投方式。第二種如圖2所示，雙進線向單母線供電方式，即由一個工作電源供電，另一個電源為備用。此方式稱為線路備自投方式。

2 母聯備自投工作原理

如圖3所示，正常運行時，2段母線電壓正常，2主供電斷路器閉合，母聯斷路器斷開。

備自投動作條件如下：①只有工作電源確實被斷開后，備自投才能啟動；②主變后備保護動作時，均應閉鎖相應電壓等級的備自投裝置；③人工手動斷開工作電源開關時，備自投不應工作；④備自投整定延時應大于最大外部故障切除時間和重合閘時間。

如圖3所示，TV裝在母線側時（TV1和TV2），裝置正向運行，一段母線失壓，另一段母線電壓正常，無外部閉鎖開關量輸入。當滿足條件后，先跳開失壓線路開關QF1（或QF2），經延時后合上分段開關QF3。

3 某變電站備自投誤動作

變電站一次系統如圖4所示。

事件經過如下：2011-05-13T17：12左右，監控系統報警，顯示某110 kV變電站的10 kV側500分段備自投裝置動作。經運行人員檢查發現，10 kVI段母線已失壓，Ⅱ段母線電壓正常，500，502開關均在合位，501已跳開，無保護動作報文，但發現TV1空氣開關已跳開。因此，初步判斷為500分段備自投裝置可能因失壓引起誤動。

隨后，工作人員對備自投裝置進行檢查。調閱500分段備自投定值發現，110 kV變電站的10 kV側開關CT變比為8 000/1，備自投電流閉鎖值為0.2 A；調閱該開關日負荷電流曲線得知，該開關CT在備自投動作時段最大一次負荷電流為346 A，轉換為二次電流值為0.043 A。

4 備自投誤動作原因分析

依據備自投的工作原理邏輯圖分析，得出備自投裝置誤動的幾點原因：①當電壓回路斷線時，因負荷電流太小，電流閉鎖回路不能將備自投裝置閉鎖。例如在深夜雷雨天氣時，受雷擊影響，電壓互感器一次保險燒斷，使二次回路失壓（圖5中1#進線無壓條件滿足），但由于此時負荷電流（二次值）小于備自投閉鎖電流（0.2 A）（圖5中1#進線無流條件滿足），造成裝置可能誤動作。②工作人員在備自投二次回路上工作時，由于誤碰或誤接二次接線，造成備自投裝置誤動作。例如工作人員誤短接備自投跳閘電源回路，引起裝置誤動。③定值配合不當，引起備自投裝置誤動。

根據以上備自投誤動作的原因分析可知，本案例備自投誤動應為第一種原因引起，即由于TV1空氣開關跳開，造成備自投誤判10 kVI母無壓。由于負荷電流二次電流值為0.043 A，小于備自投電流閉鎖值0.2 A，因此裝置判斷主變低壓側無流。此時，10 kVⅡ母電壓正常，滿足裝置動作條件，因此500分段備自投動作，經延時跳開501開關，再合500開關。

5 解決方案

綜合以上幾點原因分析，為了防止由于TV失壓引起備自投誤動，提出了以下幾種解決方案：①在電流回路增設放大器。此方案需要在電流回路中增加附加回路，增大了電流回路開路的風險，降低了回路的可靠性，也增大了投資，因此認為不是最佳方案。②將備自投裝置的電壓空氣開關換成容量較大的開關，以防跳開。考慮到保護的級差配合，如果本側發生短路，本側的空開將不能保證優先跳開，可能導致對側TV空開跳開，而對其他運行回路造成影響，因此也不是最佳方案。③使用帶脫扣節點的電壓空氣開關，并將空開常閉接點并入備自投回路，作為閉鎖備自投的條件之一。此方案為最終采用方案。改進后的備自投功能圖如圖5所示。

當TV二次空開正常投入時，新增常閉觸點斷開，只要滿足備自投動作條件，備自投就動作。此時，備自投不會被閉鎖。而當TV二次空開跳開后，常閉觸點閉合，將備自投閉鎖，備自投不會誤動作。

6 結論

變電站繼電保護和自動裝置等二次設備是保障電力一次系統安全、穩定運行的重要組成部分。為了減少停電，提高供電可靠性，應制訂各種措施，防止備自投裝置的誤動和拒動。主要措施有：①備自投驗收時，應做好各個功能和回路的校驗，以保證閉鎖和跳閘回路的正確性；新投入的備自投裝置應進行帶負荷試驗，以確保裝置正確動作。②制作每個變電站的負荷曲線，對于負荷較小的線路，盡量將電流閉鎖定值整定得小一些，以確保PT斷線時能閉鎖備自投。③提高整定計算人員和運行人員的專業素質，盡量避免由于誤整定和誤碰、誤接線引起的裝置不正確動作。④對裝置進行局部技改，比如本案例從動作邏輯上保證裝置的正確動作。

7 結束語

綜上所述，在變電站10 kV母線上裝設備自投裝置是提高電網工作可靠性的重要措施之一。本文對一起備自投裝置誤動作行為進行了分析，并對備自投裝置動作邏輯提出了改進措施，對預防此類事故的發生有一定的積極作用，在變電運行專業及相關設備改造過程中應該注意的點上起一個警示作用。總之，在設備改造過程中，應認真思考，防微杜漸，以確保電網正常運行。

參考文獻

[1]黃衍忠.變電站110 kV備自投動作的原因分析[J].科技創新與應用，2013（28）.

[2]刁小玲.220 kV備自投動作失敗原因分析及改進措施[J].電工技術，2010（08）.

[3]董少江.變電站110 kV線路備自投異常動作分析——以某變電站為例[J].企業技術開發，2015（36）.

〔編輯：劉曉芳〕