自動重合閘與備自投的配合研究

盧昌盛

（中國三峽新能源有限公司華東分公司，江蘇 南京 210000）

備自投裝置的功能是，當線路發生故障時，可以自動迅速將備用電源投入，防止線路或用戶斷電，有效提高變電站供電可靠性。上級線路設有線路重合閘時，下級變電站備自投需在時間上予以配合。在備自投裝置和重合閘配合的過程中，由于各種因素可能會出現一些問題。本文對備自投與線路保護重合閘的配合進行了分析，并提出具體的配合措施。

1 備自投裝置在投入運行后的要求

在實際應用中，備自投裝置應符合以下要求。

第一，備自投只有在失去工作電源，或者是斷路器跳開之后，才能夠將備用電源投入。如圖1所示，圖中斷路器DL2、DL7為分位，其他所有斷路器為合位。一旦線路L1存在故障后，變電站1的保護將立即動作，將DL4斷路器跳開，然后根據整定的時間延時之后在重合閘。變電站2內備自投裝置的動作過程是將斷路器DL7合閘，即備用電源投入運行。變電站2內備自投裝置正確動作的前提條件是需要變電站1的斷路器DL4在重合閘失敗之后，將斷路器DL4跳開，變電2全站失壓，之后變電站2的備自投裝置才接著動作。因此，變電站2備自投裝置動作時間的整定，必須將斷路器DL4的重合閘時間進行考慮，即備自投裝置動作需大于上述動作時間之和。

圖1 變電站一次聯系圖

第二，當變電站的主變、母差等保護裝置動作，或者是手跳開關引起整個變電站失壓時，此時需要閉鎖備自投動作。以某變電站的分段備自投動作邏輯來進行舉例，如下圖2所示。圖中，斷路器DL3處于分位，其余斷路器處于合位。假設變電站內#1主變故障引起非電量保護動作，將#1主變兩側的斷路器DL1、DL4跳閘。一旦此時主變保護裝置沒有將備自投裝置的動作閉鎖，而是由備自投動作自動合上斷路器DL3，將備用電源投到發生故障的#1主變，將會引起故障范圍擴大。而這種事故是絕對不能夠發生的，因此在這種特殊情況下，保護裝置需要向備自投裝置發出閉鎖命令。

圖2 內橋接線變電站一次接線圖

第三，備自投裝置應只能動作1次，這是為了避免當備自投裝置動作后，備用電源會再次投入到故障點。但如果是備自投動作后轉換了運行方式，且這種方式滿足備自投裝置的充電條件以及時間，則應該可以再次正確動作，而不因為閉鎖不動作。

根據變電站的實際情況以及備自投裝置的功能，在和其他保護裝置的配合則還需要進行綜合的考慮。

2 備自投與自動重合閘之間的配合問題

以圖3為例，圖中為某220kV變電站，其中進線1和進線2分別掛在Ⅰ母和Ⅱ母上，并且這兩條進線的重合閘設為單重方式。

圖3 220kV變電站接線方式

假設進線1為電源線路，而在點A處發生故障。進線1的繼電保護裝置將立刻動作，將斷路器1QF以及對側開關跳開。

若點A處的故障類型為多相故障，則在繼電保護裝置在動作跳開斷路器之后，線路兩側的斷路器將不會重合，該線路失電。當設為進線備投方式時，由于斷路器1QF 跳閘，導致該變電站的Ⅰ母和Ⅱ母同時失壓，進線1在跳閘后沒有電流，根據進線備投的動作邏輯，將合上斷路器2QF，由進線2為Ⅰ母和Ⅱ母供電，確保變電站不失壓。此時故障點位于進線1，斷路器2QF合閘成功后，并沒有合于之前的故障點，所以線路保護無需向備自投裝置發出閉鎖命令。假如備自投裝置設為分段備自投方式，斷路器1QF跳開后，將會合上斷路器3QF，來確保變電站的正常供電，同樣不能將分段備自投閉鎖掉。

若故障點A為單相瞬時故障，則進線1兩側開關會在跳開后，經延時后進行重合，進線1恢復正產運行。當變電站的備自投裝置設為進線備自投方式時，在重合閘動作之前進線備自投的動作條件是滿足的。如果保護動作的時間整定不恰當，極可能會導致備自投裝置發生誤動作，而將斷路器2QF提前合上。當斷路器2QF合上之后，并不會對重合閘的充放電邏輯具備影響，進線1的斷路器1QF以及其對側開關仍會正常重合閘。這樣就會導致220kV電網發生非預期的合環運行狀態，可能會引起嚴重的后果。如果備自投裝置設成分段備自投方式，在由于故障開關跳開后、線路重合閘動作之前，是滿足分段備自投動作邏輯的。如果保護動作的時間整定不恰當，極可能會導致備自投裝置誤動作而將斷路器3QF提前合上。斷路器3QF合上之后，并不會對重合閘的充放電邏輯具備影響，進線1的斷路器1QF以及其對側開關仍會正常重合閘，同樣會導致220kV電網發生非預期的合環運行狀態。

若故障點A為單相永久性故障，則進線1兩側斷路器在跳閘后，經單相重合閘延時再重合，再加速跳開斷路器，進線1失電。當備自投裝置設為進線備自投方式，在跳兩側開關跳開后到重合閘動作前的這段時間內，如果保護動作的時間整定不恰當，備自投裝置依然大概率誤動作，而將斷路器2QF合上，在斷路器1QF重合上的瞬間造成220kV電網非預期合環運行狀態。與此同時，由于電網的運行方式短時間內快速變化，也可能導致備自投裝置發生拒動，即斷路器1QF發生跳閘后斷路器2QF卻無法合閘。進而導致變電站全站失壓，后果更加惡化。如果備自投裝置處于分段備自投方式，在重合閘動作之前，如果保護動作的時間整定不恰當，備自投裝置依然大概率誤動作，而將斷路器3QF合上，在斷路器1QF重合上的瞬間造成220kV電網非預期合環運行狀態，同樣可能會導致備自投裝置拒動，即斷路器1QF發生跳閘后斷路器2QF卻無法合閘，進而導致變電站全站失壓，后果更加惡化。

如果故障發生圖示B點時，220kV備自投裝置在不同的備自投邏輯下，同樣會遇到上述故障點A所存在的問題。

3 結語

備自投裝置是保證變電站在特殊情況下供電可靠性的重要設備，其動作邏輯需和線路保護的動作時限相配合，以避免備自投裝置出現誤動或拒動的情況時，導致發生更加嚴重的電網事故。為解決備自投裝置與線路保護之間的配合問題，不能簡單地使用線路保護動作來閉鎖備自投的方案，而應通過適當整定備自投的動作跳閘時限，使其大于線路保護各邏輯的動作時間之和，以解決備自投裝置與線路保護的相互配合問題。在線路保護動作完成后，電網運行方式不會再產生變化，此后備自投裝置才進行動作，以確保繼電保護設備動作的獨立性和正確性。

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