110kV備自投裝置應(yīng)用中的相關(guān)問(wèn)題探討

周森波

【摘 ?要】110kV備自投裝置是保證供電穩(wěn)定性的重要設(shè)備之一，在供電線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)，備自投裝置自行判斷，然后接入備用電源保證這個(gè)用電系統(tǒng)穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)備自投裝置切換失誤、備自投裝置與其他供電設(shè)備配合性能差以及備自投裝置的引取產(chǎn)生問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，需要不斷革新備自投裝置，提高備自投裝置運(yùn)作精密度，繼而保證備自投裝置切換的精確性，避免110kV備自投裝置在應(yīng)用中出現(xiàn)故障，保證地區(qū)供電的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】110kV;自投裝置;應(yīng)用;問(wèn)題

引言

備用電源自動(dòng)投入裝置（簡(jiǎn)稱(chēng)為備自投裝置）是安裝在電源系統(tǒng)中以提高電源可靠性的自動(dòng)裝置。當(dāng)工作電源由于故障時(shí)，備自投裝置會(huì)迅速斷開(kāi)工作電源電路，并使備用電源或其他正常工作電源投入運(yùn)行，因此備自投裝置加強(qiáng)了供電設(shè)備的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。同時(shí)考慮到地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、復(fù)雜程度不斷提升，越來(lái)越多的備自投裝置被應(yīng)用到供電系統(tǒng)中，尤其是在110kV電網(wǎng)中。但是由于電網(wǎng)運(yùn)行要求的限制，備用電源自動(dòng)切換裝置在電網(wǎng)中的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)常遇到一些問(wèn)題。本文針對(duì)這一點(diǎn)，分析討論典型110kV備自投裝置常見(jiàn)問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，提出相應(yīng)的解決措施，保證電力系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。

一、110kV備自投裝置應(yīng)用原則

1.1 電源斷開(kāi)后啟動(dòng)原則

在工作電源斷電后，備用電源自動(dòng)切換啟動(dòng)，先跳入斷路器，并在備用自動(dòng)投入邏輯接通之前確認(rèn)斷路器處于跳閘位置。這樣可以防止在備用電源出現(xiàn)故障或電源反向供電的情況下打開(kāi)備用電源。但是，不能通過(guò)備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)消除故障，因此備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作跳閘工作電源的時(shí)限應(yīng)長(zhǎng)于所有相關(guān)保護(hù)和重合閘的最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)限。

1.2 自投延時(shí)應(yīng)大于最長(zhǎng)外部故障排除時(shí)間

每個(gè)開(kāi)關(guān)的時(shí)間延遲是為了避免總線(xiàn)電壓的短期下降，因此每個(gè)開(kāi)關(guān)的時(shí)間延遲應(yīng)大于最長(zhǎng)的外部故障排除時(shí)間。當(dāng)母線(xiàn)的進(jìn)線(xiàn)斷路器跳閘導(dǎo)致總線(xiàn)電壓損失，并且進(jìn)線(xiàn)沒(méi)有重合閘功能時(shí)，斷路器可以直接跳閘而沒(méi)有延遲，以加速備用電源的閉合。

1.3 手動(dòng)切斷優(yōu)于備自投裝置開(kāi)關(guān)

該設(shè)備引入每個(gè)工作斷路器的閉合觸點(diǎn)。當(dāng)本地或遠(yuǎn)程控制使斷路器跳閘，閉合觸點(diǎn)將斷開(kāi)，備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)將退出。如果閉合后無(wú)法引入觸點(diǎn)，則在手動(dòng)切斷工作電源之前，應(yīng)確保備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)可以退出工作，并且可以使用手動(dòng)開(kāi)關(guān)或相應(yīng)的插座可以解開(kāi)壓板或退出設(shè)置。當(dāng)備用電源不滿(mǎn)足電壓條件時(shí)，備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)將不起作用。

二、備直投裝置應(yīng)用的常見(jiàn)問(wèn)題分析

2.1 110kV備自投裝置與安全穩(wěn)定系統(tǒng)的配合問(wèn)題

近年來(lái)，為了提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性、防范電網(wǎng)穩(wěn)定事故、防止發(fā)生大面積停電事故，在供電系統(tǒng)中安裝安穩(wěn)系統(tǒng)。在安穩(wěn)系統(tǒng)中，220kV切負(fù)荷執(zhí)行站的其中一個(gè)功能是接收上級(jí)控制子站發(fā)來(lái)的切負(fù)荷命令，按照一定的策略，切除110kV負(fù)荷。安穩(wěn)裝置切除110kV線(xiàn)路導(dǎo)致變電站工作電源失電，備自投裝置是不允許動(dòng)作投上備用電源的，而由其它原因使工作電源失電，則要投上備用電源。為了滿(mǎn)足上述條件，一種方法可以考慮對(duì)備自投裝置配置遠(yuǎn)方控制的閉鎖功能，安穩(wěn)裝置將動(dòng)作的閉鎖信號(hào)遠(yuǎn)傳至工作電源的對(duì)端，閉鎖備自投，但這種方法需要加裝通信通道，由于目前110kV變電站沒(méi)有和安穩(wěn)裝置建立通信通道，而且110kV變電站數(shù)量大、分布廣，建立和維護(hù)通信通道需要投入大量的人力、財(cái)力和時(shí)間。因此采用另一種方法，對(duì)安穩(wěn)系統(tǒng)可切線(xiàn)路對(duì)側(cè)的1l0kV備自投裝置進(jìn)行升級(jí)，使其能智能的區(qū)別工作電源是故障失電還是安穩(wěn)遠(yuǎn)切失電，這種方法耗資少，工期短。升級(jí)后的備自投裝置主要增加了經(jīng)不平衡電壓起動(dòng)或經(jīng)重合閘過(guò)程起動(dòng)進(jìn)線(xiàn)自投以及備用電源低頻低壓閉鎖進(jìn)線(xiàn)自投功能的功能。

2.2 110kV備自投裝置出現(xiàn)誤動(dòng)作

在實(shí)際的運(yùn)營(yíng)應(yīng)用中，發(fā)現(xiàn)斷電事故發(fā)生之前，110kV母線(xiàn)PT出現(xiàn)兩次空氣開(kāi)關(guān)跳閘，造成站內(nèi)的110kV備自投裝置、線(xiàn)路保護(hù)以及高壓側(cè)后備保護(hù)均無(wú)母線(xiàn)電壓，導(dǎo)致線(xiàn)路中的電流小于或者接近臨界值，導(dǎo)致系統(tǒng)判斷器產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，認(rèn)為電網(wǎng)中已經(jīng)發(fā)生斷電，因此其自啟動(dòng)備自投裝置，接入供電系統(tǒng)。

針對(duì)發(fā)生的這一誤動(dòng)作，進(jìn)行深入分析。在事故發(fā)生前，地區(qū)出現(xiàn)雷暴等極端天氣，造成110kV母線(xiàn)出現(xiàn)兩次空開(kāi)跳閘，讓備自投裝置差生誤判。同時(shí)由于雷暴天氣，導(dǎo)致農(nóng)村電網(wǎng)出現(xiàn)大規(guī)模的跳閘，供電線(xiàn)路中電流降低嚴(yán)重，超過(guò)或者接近采集閾值，繼而自動(dòng)投入裝置內(nèi)部信息處理器，發(fā)出切換的信號(hào)，出現(xiàn)備自投裝置誤動(dòng)作。

根據(jù)上述分析，解決這一問(wèn)題，可以從兩個(gè)方面入手，一個(gè)方面讓裝置引入110kV母線(xiàn)PT二次空開(kāi)跳閘接點(diǎn)和提高裝置信息采集精度，就可以避免此類(lèi)誤動(dòng)作的發(fā)生。因此在發(fā)生此類(lèi)動(dòng)作時(shí)，可以利用采集精度更高的裝置代替原裝置，避免此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。

2.3 110kV進(jìn)線(xiàn)備自投裝置中進(jìn)線(xiàn)跳位接點(diǎn)的引取問(wèn)題分析

在繼電保護(hù)和自動(dòng)安全裝置技術(shù)規(guī)范中明確規(guī)定，備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置只有在斷開(kāi)工作電源后才能投入備用電源。因此，備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置必須引入開(kāi)關(guān)的位置觸點(diǎn)，并通過(guò)檢查觸點(diǎn)的狀態(tài)來(lái)判斷工作電源是否已斷開(kāi)。目前，110kV微機(jī)線(xiàn)路保護(hù)操作回路中設(shè)置一個(gè)跳閘繼電器，其輸出節(jié)點(diǎn)可作為備用自動(dòng)切換裝置判斷線(xiàn)路切換位置的基礎(chǔ)。通常，僅在發(fā)出待機(jī)自動(dòng)切換和跳閘命令之后的短時(shí)間內(nèi)才判斷開(kāi)關(guān)處于斷開(kāi)位置。實(shí)際應(yīng)用中，由于制造商的設(shè)置不一致，時(shí)間在幾百毫秒到幾秒之間，繼而導(dǎo)致赫爾儲(chǔ)能時(shí)間不一致。因此，待機(jī)自動(dòng)開(kāi)關(guān)過(guò)程終止，待機(jī)自動(dòng)開(kāi)關(guān)和放電停止，導(dǎo)致變電站的長(zhǎng)期電壓損失。對(duì)于110kV變電站，如果在發(fā)生線(xiàn)路故障的情況下沒(méi)有聯(lián)合切斷裝置，則由于主電源線(xiàn)的斷開(kāi)，本地發(fā)電廠將與大型電源斷開(kāi)。根據(jù)當(dāng)?shù)匦⌒桶l(fā)電廠的實(shí)際情況（機(jī)組容量和穩(wěn)定性），通常很難在有負(fù)載的情況下進(jìn)行孤島運(yùn)行，機(jī)組也會(huì)因此跳閘。在這種情況下，對(duì)于110kV備用自動(dòng)開(kāi)機(jī)將繼續(xù)上述過(guò)程，并且自動(dòng)開(kāi)機(jī)無(wú)法成功打開(kāi)備用電源。

總而言之，跳閘繼電器受儲(chǔ)能輔助觸點(diǎn)影響。如果保護(hù)動(dòng)作失敗并在工作電源的負(fù)載側(cè)重合閘，則負(fù)載側(cè)的備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)備將無(wú)法在固定時(shí)間內(nèi)監(jiān)視工作電源的跳閘信號(hào)（少于開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能時(shí)間），從而中斷了備用自動(dòng)切換過(guò)程，并且無(wú)法關(guān)閉備用電源開(kāi)關(guān)，從而導(dǎo)致變電站的電壓損失。為了防止這種情況的發(fā)生并使備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置有效地實(shí)現(xiàn)其功能，對(duì)110kV變電站備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的二次回路接線(xiàn)進(jìn)行了整治，將與電網(wǎng)上的本地電源相連的10kV變電站和保留了主變壓器中性點(diǎn)間隙的110kV變電站引入這些變電站中備用自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置。對(duì)于自動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)，將跳閘位置的引入更改為斷路器的輔助常閉觸點(diǎn)。這樣，線(xiàn)路的跳閘信號(hào)不受儲(chǔ)能開(kāi)關(guān)的影響，因此備用白色開(kāi)關(guān)設(shè)備可以自動(dòng)接通備用電源。

結(jié)束語(yǔ)

110kV備自投裝置在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出線(xiàn)誤動(dòng)作或者其他問(wèn)題，主要原因之一是相關(guān)的電路設(shè)備的精密度存在問(wèn)題。同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，備自投裝置容易出現(xiàn)配合問(wèn)題，繼而導(dǎo)致無(wú)法完成自動(dòng)切換，造成電路持續(xù)失壓等問(wèn)題。針對(duì)這些情況，供電企業(yè)必須要不斷升級(jí)備自投裝置，針對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題制定相應(yīng)的故障操作手冊(cè)。通過(guò)和制造企業(yè)的交流溝通，提出相應(yīng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)方式，提升供電系統(tǒng)穩(wěn)定性，為用戶(hù)提供高質(zhì)量用電服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：國(guó)網(wǎng)四川省電力公司眉山供電公司）