一起備自投裝置異常的分析及改進措施

凌 青

(廣東電網有限責任公司湛江供電局，廣東 湛江 524000)

0 引言

備用電源自動投入裝置(以下簡稱“備自投裝置”)是電力系統故障或電網電源端失去電壓后，能迅速將備用電源或備用設備或其他正常工作的電源自動投入，使原來失去電壓的負荷迅速恢復供電的一種自動控制裝置。為滿足35 kV及以上變電站供電可靠性的要求，降低單電源供電的風險，確保電網的安全穩定，目前新建和改造的35 kV及以上的變電站，都在電氣設計及安裝上配置了相應的備自投裝置。

目前，常見的備自投分為線路備自投、主變備自投和分段備自投。由于各地區電網運行方式的多樣化，備自投裝置在各變電站的功能和使用上也不盡相同，甚至存在一套裝置可實現多種方式備自投的功能，這對備自投裝置的運維工作提出了更高的要求。以下就110 kV某變電站的南京電研電力自動化股份有限公司(南電研)NSA-3152A備自投裝置在配合運行方式變化時，其備自投功能切換過程中出現的異?，F象，對備自投裝置邏輯條件、閉鎖條件和動作條件進行分析，查找異常原因，并提出相應的改進措施。

1 運行方式和備自投的配置

目前，110 kV該變電站由2路外來電源供電，110 kV雷海線供電于1號主變，110 kV雷龍線供電于2號主變，1號主變帶10 kV 1M負荷，2號主變帶10 kV 2M負荷，10 kV 1M，2M分段812開關在熱備用狀態。該站一次運行方式如圖1所示。

圖1 變電站一次運行方式

110 kV該變電站的南電研NSA-3152A備自投裝置配置10 kV分段開關備自投和主變備自投2種功能。主變備自投的運行方式為下述的方式1和方式2，10 kV分段開關備自投的運行方式為下述的方式3和方式4。

1.1 運行方式1

2號主變備自投。1號主變運行，2號主變備用，即1號變低801開關、10 kV 1M，2M分段812開關在合位，2號變高1163開關、2號變低802開關在分位。當1號主變故障或110 kV雷海線失壓，2號主變應能自動投入，且只允許動作1次。

1.2 運行方式2

1號主變備自投。2號主變運行，1號主變備用，即2號變低802開關、10 kV 1M，2M分段812開關在合位，1號變高1162開關、1號變低801開關在分位。當2號主變故障或110 kV雷龍線失壓，1號主變應能自動投入，且只允許動作1次。

1.3 運行方式3及方式4

10 kV分段備自投。當10 kV 2段母線分列運行時，即10 kV 1M，2M分段812開關在分位，一旦主變或線路失壓，10 kV分段812開關應能動作合上，帶上另一段母線的負荷。此外，NSA-3152A備自投裝置根據功能配置的不同，在保護屏內設置了備自投閉鎖方式1壓板1LP11、備自投閉鎖方式2壓板1LP12、備自投閉鎖方式3，4壓板1LP13，可以根據運行方式的需要，實現對備自投功能的投退。

2 備自投裝置異常現象

2014-03-24，主網調度通知運行人員，110 kV該變電站調整運行方式，合上10 kV 1M，2M分段812開關，退出10 kV分段備自投，并且將1號主變由運行狀態轉為熱備用狀態。當運行人員全部操作完畢后，根據調度命令檢查主變備自投裝置，發現在裝置投入運行時，2號變低802開關、10 kV 1M，2M分段812開關在合位，1號變高1162開關、1號變低801開關在分位，且110 kV雷海線線路有電壓，滿足充電條件;但是備自投裝置面板充電顯示CD=0，無法正常充電。當時運行人員懷疑備自投裝置有故障，在做好相關安全措施后，向當值調度人員申請重啟裝置；但重啟后備自投裝置仍然無法正常充電。此后，考慮備自投裝置邏輯功能的影響,再次向調度人員申請退出備自投閉鎖的全部壓板，然后重啟備自投裝置，發現裝置充電正常，具體原因不明；考慮運行方式和重要負荷需要，運行人員立即將備自投裝置的情況匯報繼保人員及相關專責，并做好備自投裝置故障的預案。

3 發生異常的原因分析

3.1 主變備自投邏輯條件分析

在備自投裝置異常發生后，運行人員查閱了裝置和后臺機的報文，并找出NSA-3152A備自投裝置的廠家說明書，分析主變備自投的邏輯條件。

3.1.1 1號主變備自投充電條件

(1) 10 kV 1M，2M三相均有壓，1號變高110 kV側，即110 kV雷海線線路有壓。

(2) 2號變高1163、變低802，10 kV分段812開關合位，1號變高1162、變低801開關分位，經15 s充電完成。

3.1.2 1號主變備自投放電條件

(1) 1號變高110 kV側，即110 kV雷海線線路無壓。

(2) 1號變高1162、變低801開關合位。

(3) 手動斷開2號變高1163、變低802或10 kV分段812開關。

(4) 其他外部閉鎖信號。

(5) 整定值的控制字未設定。

動作原理：當備自投裝置充電正常后，10 kV 1M，2M三相均無壓，110 kV雷海線線路有壓，主變開關無電流，延時跳開變低802開關，合上1號主變兩側開關。

3.2 現場檢查分析

經現場檢查和確認，當時的運行方式滿足備自投裝置的所有充電條件，其中1號主變備自投放電條件的(1)，(2)和(3)點是不滿足的。核查了備自投裝置的保護定值和裝置內部控制字后，放電條件(5)也是不滿足的。核查了備自投裝置的開入量和后臺的SOE報文也無異常，放電條件(4)也應該是不滿足的。但是遇到了奇怪的現象，當時是先退出了10 kV分段備自投(投入了備自投閉鎖方式3，4壓板1LP13)，然后再投入主變備自投，主變備自投無法充電。但恢復了10 kV分段備自投(退出備自投閉鎖方式3，4壓板1LP13)后，主變備自投卻充電正常。初步懷疑10 kV分段備自投具有閉鎖主變備自投投入的可能。

3.3 綜合判斷

在全面查閱了備自投裝置的安裝接線圖和廠家說明書后，發現備自投二次回路接線存在問題。即，現場備自投裝置中備自投閉鎖方式1壓板1LP11、備自投閉鎖方式2壓板1LP12、備自投閉鎖方式3，4壓板1LP13的3個壓板開入裝置端的1D39，1D40，1D41存在短接跳線，安裝竣工圖上也存在同樣的短接跳線，但廠家說明書上卻無此接線。因此，當備自投任意一閉鎖壓板投入后，就立刻將主變備自投和分段備自投功能都退出。經過繼保人員和保護廠家的證實，NSA-3152A備自投裝置具備主變備自投和分段備自投2套功能，而現場的備自投裝置的竣工圖設計和施工安裝上卻是僅按照分段備自投功能投入使用的，存在著設計安裝與裝置功能使用不符的問題。

4 改進及防范措施

4.1 二次回路的改進

根據110 kV該變電站的運行方式，主變備自投和分段備自投的2套功能必須投入使用，因此拆除備自投裝置端子排后的3個壓板開入裝置端的1D39，1D40，1D41之間的短接線，使備自投閉鎖方式1壓板1LP11、備自投閉鎖方式2壓板1LP12、備自投閉鎖方式3，4壓板1LP13的3個壓板作為獨立的閉鎖開入裝置，實現主變備自投和分段備自投均可獨立運行，并由繼保人員對備自投相應閉鎖方式開入，試驗動作出口、邏輯條件，確保主變備自投與分段備自投閉鎖和動作條件完好。

4.2 現場增加調閱指引

目前110 kV變電站中備自投裝置的生產廠家和種類多樣，其具體的功能和原理要結合各站的運行方式確定，因此運行人員有必要將站內備自投裝置使用說明張貼到保護裝置上，對不同的運行方式和重要的壓板必須進行有效的區分，裝置面板指示燈和液晶面板的指示必須有明確的標識，從而進一步降低備自投異常和誤操作的風險。同時，備自投裝置的面板指示燈、充電顯示和裝置開入變位，有必要列入日常的操作票檢查項目，作為備自投運行方式變化和功能投入的重要依據。

4.3 加強圖紙審查和設備驗收

對于新建或改造的變電站，必須加強對其備自投二次回路設計圖和竣工圖的核查，做好廠家資料與安裝資料的對接，認真結合本站運行方式特點，理清變電站備自投裝置的具體動作原理、邏輯條件和閉鎖條件，特別是備自投裝置的電壓、電流及開關量判據。在備自投裝置投入運行時，有必要對所有的邏輯條件和閉鎖條件進行檢查和驗證，有必要通過改變運行方式或開關傳動試驗來確保備自投裝置的正確動作，從而進一步提高備自投裝置動作的可靠性。

4.4 加強備自投功能及原理的培訓

根據不同變電站備自投的運行方式，結合備自投裝置的原理功能，對運行人員做好相關培訓，舉一反三；尤其是在備自投裝置具備多種功能時，更要加強培訓。多功能備自投裝置在適應運行方式的過程，在進行邏輯判斷的動作條件和功能轉換的過程存在極大差異性，因此應深入了解其原理和動作條件，及時發現備自投裝置運行中的異常和故障，降低電網運行的風險。

5 結束語

隨著電網規模的不斷擴大，提升其供電的效率和可靠性是迫切而必要的。為了使得供電能夠連續、穩定、安全地進行，在變電站自動保護裝置中，備用電源的設置變得尤為重要。結合本次發生的裝置異常事件，對備自投功能、動作原理和邏輯條件進行分析，提出了備自投裝置二次回路、安裝設計以及運行方面需要重點關注的問題，并采取改進措施，實現備自投裝置的可靠運行。這對變電站備自投裝置的異常分析、邏輯判斷及技術改造具有借鑒意義。