110kV擴大內(nèi)橋接線備自投設(shè)計

聊城電力設(shè)計院有限公司 王 琳 張鈺展博

引言

近年來，隨著電力系統(tǒng)負荷的日益增長，尤其是一些經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，負荷分布高度集中，采用兩線兩變的方式已不能滿足負荷增長的需要，作為負荷終端站110kV變電站增容顯得尤為重要。同時，輸電線路輸送能力不斷增強，為變電站增容提供了有力保障。擴大內(nèi)橋接線方式即是對內(nèi)橋型接線的變電站進行擴容的一種有效的方式，圖1所示即為擴大內(nèi)橋主接線方式。擴大內(nèi)橋接線既能滿足負荷增長的需求，又能提高供電可靠性，運行方式靈活，占地面積小，投資低。根據(jù)國網(wǎng)公司通用設(shè)計的要求，在負荷大且分布集中的地區(qū)新建的變電站中多采用擴大內(nèi)橋型接線方式。橋型接線方式擴大后，現(xiàn)有的橋型接線備自投動作邏輯已無法滿足擴大橋接線方式的實際需求。本文通過對110kV擴大內(nèi)橋接線運行方式的分析，提出了110kV擴大內(nèi)橋接線備自投的設(shè)計方案。

圖1 擴大內(nèi)橋主接線方式

1 擴大內(nèi)橋接線的主要運行方式

圖1所示即為擴大內(nèi)橋接線方式，主要有以下幾種運行方式：

（1）#1進線通過1DL、3DL帶#1主變、#2主變；#2進線通過2DL帶#3主變；4DL為熱備用。

（2）#2進線通過2DL、4DL帶#2主變、#3主變；#1進線通過1DL帶#1主變；3DL為熱備用。

（3）#1進線通過1DL、3DL、4DL帶#1主變、#2主變、#3主變；2DL熱備用。

（4）#2進線通過2DL、3DL、4DL帶#1主變、#2主變、#3主變；1DL熱備用。

2 110kV擴大內(nèi)橋接線備自投邏輯分析

由于110kV擴大內(nèi)橋接線方式為兩線帶三變，多數(shù)情況下，一期工程只安裝2臺主變壓器，給備自投設(shè)置的設(shè)計提出更高的要求。

2.1 橋備自投邏輯分析

本文以方式（1）為例分析橋備自投的邏輯，方式（2）可通過同樣的分析得出其相應(yīng)的結(jié)論。

充電條件：

由運行方式（1）可得出4DL自投的充電條件為：

（1）備自投裝置功能壓板投入；

（2）1DL、2DL、3DL在合位，4DL在分位；

（3）Ⅰ母線有電壓，且Ⅲ母線有電壓；

（4）無閉鎖量開入。

備自投裝置上電后，15秒內(nèi)均滿足所有以上充電條件，則備自投裝置顯示充電完畢，備自投功能投入，可以進行啟動和動作過程判斷。

放電條件：

放電條件即閉鎖條件，通常發(fā)生在備自投裝置充電條件不滿足或有外部閉鎖量開入的情況下，對于擴大內(nèi)橋接線4DL備自投的放電條件有以下幾種：

（1）備自投裝置功能壓板退出；

（2）4DL在合位；

（3）手跳或遠方跳開1DL、2DL或3DL；

（4）Ⅲ母線無壓；

（5）外部閉鎖量開入

備自投裝置設(shè)置外部閉鎖量開入是為了避免自投在故障上。內(nèi)橋接線為兩線帶兩變方式，主變故障時若投入備用電源無法將故障隔離，故當主變保護動作后閉鎖備自投裝置。由于擴大內(nèi)橋接線是兩條進線帶三臺主變運行，不同的主變保護動作對備自投的影響是不同的，因此與內(nèi)橋接線備自投裝置相比，擴大內(nèi)橋接線外部閉鎖量開入相對復雜。下面對主變保護動作對備自投裝置的影響進行詳細論述。

#1主變主保護和后備動作時會跳開1DL、3DL和主變低壓側(cè)進線斷路器，3DL跳開后將故障主變隔離，故備自投裝置在確定1DL、3DL跳開后，至少要確定3DL跳開后可以合上4DL，#2進線通過2DL、4DL帶#2主變負荷。

#2主變主保護和后備動作時會跳開3DL和主變低壓側(cè)進線斷路器，此時若合上4DL會將備用電源合于故障，故應(yīng)閉鎖備自投。

#3主變主保護和后備動作時會跳開2DL和主變低壓側(cè)進線斷路器，此時若合上4DL會將備用電源合于故障，故應(yīng)閉鎖備自投。

當3DL作為熱備用時也可以得出相應(yīng)的結(jié)論：#1主變、#2主變主保護和后備動作時閉鎖備自投，#3主變主保護和后備動作時不閉鎖備自投。

綜上所述，可以看出110kV擴大內(nèi)橋接線備自投裝置與主變保護動作的閉鎖關(guān)系為

（a）#1主變主保護和后備動作后，必須閉鎖與之相鄰的3DL的橋備投，不閉鎖4DL的橋備投。

（b）#2主變主保護和后備動作后，必須閉鎖與之相鄰的3DL、4DL橋備投。

（c）#3主變主保護和后備動作后，必須閉鎖與之相鄰的4DL的橋備投，不閉鎖3DL的橋備投。

（6）斷路器拒跳

當運行的斷路器接到備自投裝置發(fā)出的跳閘命令后，由于斷路器本身或其他原因未跳開時，若合上備用電源，將會自投于故障。為避免自投于故障，備自投裝置在斷路器拒跳時應(yīng)放電，退出備自投功能。內(nèi)橋接線備自投裝置在進線斷路器拒跳的情況下，直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文。擴大內(nèi)橋接線備自投裝置在#2進線斷路器拒跳時直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文是合適的；但在#1進線斷路器拒跳時放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文，會造成#2變無法帶負荷，顯然不合適。為確保最大限度保障負荷供電，擴大內(nèi)橋接線備自投裝置Ⅰ母電壓消失后向1DL發(fā)跳閘令，延時一個跳閘周期，檢測1DL，若1DL 已跳開則合上4DL；若1DL 未跳開則應(yīng)向3DL發(fā)跳閘令，檢測到3DL跳開后則應(yīng)合上4DL，若3DL未跳開，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文。

以上條件滿足任一條件，備自投裝置立即放電，備自投功能退出。

動作條件：

圖2 擴大內(nèi)橋接線橋備投邏輯圖

110kV擴大內(nèi)橋接線橋斷路器4DL備自投的動作邏輯如圖2所示，其動作條件為：

（1）Ⅰ母線無壓，#1進線無流，Ⅲ母線有壓，備自投裝置充電正常，備自投動作跳1DL，判1DL在分位，合上4DL；若1DL拒跳，備自投跳3DL，判3DL在分位，合4DL。

（2）Ⅲ母線無壓，#2進線無流，Ⅰ母線有壓，備自投裝置充電正常，備自投動作跳2DL，判2DL在分位，合上4DL。

（3）#1主變主保護和高后備保護動作后，判Ⅰ母線無壓，#1進線無流，Ⅲ母線有壓，備自投充電正常，備自投動作確認3DL在分位后，合上4DL。

一期工程安裝#1主變和#2主變，因此應(yīng)選擇3DL作為橋備投，由于只安裝1臺橋斷路器，因此應(yīng)將4DL合后位置短接，使備自投裝置充電，跳位不接入，備自投裝置會判定4DL一直在合位。能滿足備自投動作條件，#1主變和#2主變主保護和高后備保護動作后均能閉鎖3DL橋備投，與內(nèi)橋接線橋備投方式相同。擴大內(nèi)橋接線備自投邏輯滿足內(nèi)橋接線邏備自投邏輯。

2.2 進線備自投邏輯分析

本文以方式（3）為例分析橋備自投的邏輯，方式（4）可通過同樣的分析得出其相應(yīng)的結(jié)論。

充電條件：

由運行方式（3）可得出#2進線自投的充電條件為：

（1）備自投裝置功能壓板投入；

（2）1DL、3DL、4DL在合位，2DL在分位；

（3）Ⅰ母線有電壓，且Ⅲ母線有電壓；

（4）#1進線有壓，#2進線有壓；

（5）無閉鎖量開入。

備自投裝置上電后，15秒內(nèi)均滿足所有以上充電條件，則備自投裝置顯示充電完畢，備自投功能投入，可以進行啟動和動作過程判斷。

放電條件：

#2進線備自投的放電條件有以下幾種：

（1）備自投裝置功能壓板退出；

（2）2DL在合位；

（3）手跳或遠方跳開1DL、3DL或4DL；

（4）#2進線無壓；

（5）外部閉鎖量開入

主要考慮主變保護動作時對進線備自投的影響。

#1主變主保護和高后備保護動作時會跳開1DL、3DL和主變低壓側(cè)進線斷路器，Ⅰ母線無壓，Ⅲ母線無壓，#1進線無流，滿足備自投動作條件。且3DL跳開后將故障主變隔離，故備自投裝置在確定1DL、3DL跳開后，至少要確定3DL跳開后可以合上2DL，#2進線通過2DL、4DL帶#2主變、#3主變負荷。故不應(yīng)閉鎖備自投。

#2主變主保護和高后備保護動作時會跳開3DL、4DL和主變低壓側(cè)進線斷路器，3DL、4DL跳開后將故障主變隔離，故備自投裝置在確定3DL、4DL跳開后，可以合上2DL，#2進線通過2DL帶#3主變負荷，故不應(yīng)閉鎖備自投。但是在3DL斷開后，#1進線通過1DL帶#1主變負荷，Ⅰ母有壓，#1進線有流，不滿足進線備自投的動作條件，此時備自投裝置需執(zhí)行新的判定邏輯，利用Ⅲ母線無壓及4DL分位來將備用電源投入。

#3主變主保護和高后備保護動作時會跳開4DL和主變低壓側(cè)進線斷路器，#1進線通過1DL、3DL帶#1主變、#2主變負荷，Ⅰ母有壓，#1進線有流，不滿足進線備自投的動作條件，備自投裝置不會動作，故無需閉鎖備自投。

綜上所述，可以看出110kV擴大內(nèi)橋接線#2進線備自投裝置與主變保護動作的閉鎖關(guān)系為：

（a）#1主變主保護和高后備保護動作后，不應(yīng)閉鎖進線備投。

（b）#2主變主保護和高后備保護動作后，不應(yīng)閉鎖進線備投，且應(yīng)根據(jù)Ⅲ母線無壓4DL斷路器分位利用備自投裝置合上2DL，確保#3主變負荷供電。

（c）#3主變主保護和高后備保護動作后，必須閉鎖進線備投。

（6）斷路器拒跳

由于1條進線帶3臺主變運行，當進線電源消失，備自投發(fā)跳閘命令后，斷路器拒跳時，應(yīng)根據(jù)不同情況進行分析：

（a）當無主變主保護和高后備保護動作時，備自投裝置動作跳1DL，檢測到1DL拒跳后再發(fā)跳閘命令跳3DL，確定3DL跳開后，合2DL；若3DL拒跳，發(fā)跳閘命令跳4DL，確定4DL跳開后，合2DL；若4DL也拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文。

（b）當#1主變主保護和高后備保護動作后，備自投裝置檢測3DL在分位后，合2DL；；若3DL拒跳，發(fā)跳閘命令跳4DL，確定4DL跳開后，合2DL；若4DL也拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文。

（c）當#2主變主保護和高后備保護動作后，備自投裝置檢測到Ⅲ母線無壓，4DL在分位后，合2DL；；若4DL拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文。

以上條件滿足任一條件，備自投裝置立即放電，備自投功能退出。

動作條件：

圖3 擴大內(nèi)橋接線進線備投邏輯圖

110kV擴大內(nèi)橋接線#2進線備自投的動作邏輯如圖3所示，其動作條件為：

（1）Ⅰ母線無壓，Ⅲ母線無壓，#1進線無流，#2進線有壓，備自投裝置充電正常，備自投動作跳1DL，判1DL在分位，合上2DL；若1DL拒跳，繼續(xù)跳3DL，判3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，繼續(xù)跳4DL，判4DL在分位，合2DL。

（2）#1主變主保護和高后備保護動作后，Ⅰ母線無壓，#1進線無流，#2進線有壓，備自投裝置充電正常，備自投檢測3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，發(fā)跳閘命令跳4DL，確定4DL跳開后，合2DL。

（3）#2主變主保護和高后備保護動作后，備自投裝置檢測到Ⅲ母線無壓，4DL在分位，#2進線有壓，備自投充電正常，備自投動作合上2DL。

一期工程安裝#1主變和#2主變，#2進線備投，能滿足備自投動作條件，#1主變主保護和高后備保護動作后，備自投檢測3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報文。#2主變主保護和高后備保護動作后，備自投檢測4DL在合位，備自投裝置不能動作。由于只安裝1臺橋斷路器，應(yīng)將4DL合后位置短接，使備自投裝置充電，跳位不接入，備自投裝置會判定4DL一直在合位。#1進線備投時，#1主變主保護和高后備保護動作后，#2進線有流，Ⅲ母線有壓，備自投不會動作；#2主變主保護和高后備保護動作后，跳開3DL，備自投裝置檢測到3DL跳位，動作合上#1進線。因此擴大內(nèi)橋接線進線備自投邏輯滿足內(nèi)橋接線進線備自投邏輯。

3 結(jié)束語

綜上所述，在一期工程只安裝2臺主變的情況下，擴大內(nèi)橋接線備自投裝置仍能滿足備投要求，安裝調(diào)試人員應(yīng)注意將4DL的合后位置短接，滿足備自投裝置充電條件，在二期安裝時將此短接線拆開，接入4DL的合后位置。由于擴大內(nèi)橋接線備自投邏輯應(yīng)用還不廣泛，安裝調(diào)試人員應(yīng)對備自投裝置的邏輯進行仔細驗證，力求及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理。