110 kV變電站備自投原理及其二次回路探討

夏業波

110 kV變電站備自投原理及其二次回路探討

夏業波

（廣東電網有限責任公司茂名供電局，廣東 茂名 525000）

隨著經濟的快速發展和用電負荷的不斷增長，人們對電網的供電能力、供電可靠性有了更高的要求。因此，備自投裝置應在電網構架已確定的基礎上，不斷提高自身的供電可靠性。當前中國的110 kV變電站常配備備自投裝置，備自投裝置是否正確動作直接影響著電網的正常運行。探討了備自投動作的基本原理和二次回路，為備自投的運行提供參考。

110 kV變電站；備自投裝置；斷路器；主備供電源

當下，隨著國民經濟的快速發展，人們對于電力能源的需求日趨增加，對電能質量及穩定的要求也越來越高。電力系統在電力能源生產使用中起著至關重要的作用，而變電站又是電力系統的重要環節。110 kV變電站配備備自投裝置可以保障供電的可靠性，保證供電系統安全、穩定運行。因此，詳細了解備自投的原理及二次回路顯得尤為重要。

1 備自投動作基本原理

常見的備自投裝置主要有變壓器備自投、分段（橋）備自投、進線備自投，本文以進線備自投為例。一般情況下，110 kV變電站在實際運行中，通常會設置兩條線路互為主備供電源，一旦主供電源線路出現故障，線路保護跳閘，母線在定值時間內不能恢復正常電壓，備自投裝置可以通過接入裝置的電流電壓量和相關開關量自行檢測，動作出口正確，恢復母線電壓，保證變電站安全穩定運行。備自投動作遵循以下主要原則：①主供線路斷開后，主供線路重合不成功，母線失壓，備自投才能動作接入備供電源線路；②備自投裝置動作只能進行一次，動作后需要手動復歸。

2 備自投的模擬量采樣

基于備自投動作原理，備自投裝置判斷母線失壓后才能動作，因此備自投需要采樣母線電壓，實際回路為從PT并列屏引入母線電壓后經備自投保護屏的母線電壓空開后進入裝置，達到實時監測母線電壓的目的。同時，為了防止因進入裝置前的母線電壓空開異常跳閘或母線電壓采樣電纜線芯松動導致備自投裝置采不到母線電壓，此種情況下備自投z裝置不應該動作，因此設置TV斷線閉鎖備自投動作邏輯，其邏輯為當正序電壓小于30 V時，主供電源線路有流，負序電壓大于8 V，滿足以上任一條件延長一定時間后報母線TV斷線，斷線消失后延時返回。另外，除了判斷母線失壓外，在采樣回路中接入主備供線路電流回路，通過判斷主供線路無流更好地確認斷路器已經跳開，防止備自投誤動作，若母線失壓但主供電源線路電流采樣正常且大于裝置有流定值，則備自投裝置不應動作。另外，為使備自投動作后備投成功恢復母線電壓，確保電網的安全穩定運行，備供電源線路側必須正常帶電，否則即使備自投裝置正確動作，母線也不能夠恢復電壓。因此，裝置也需要采樣主備供電源線路側電壓，以達到實時監測主備供電源線路側電壓的目的。

3 備自投裝置的開關量輸入

由備自投的動作原理可知，備自投裝置開關量輸入必須包括主備供線路的斷路器位置、合后位置（KKJ）以及相關閉鎖備自投動作的開入量。一般來說，主備供線路斷路器的位置都直接采自其斷路器機構箱的輔助開關，而不是采自主備供線路保護的TWJ或者HWJ，其好處為，即使主備供線路保護的操作插件損壞，TWJ或者HWJ失磁，備自投裝置仍然能夠識別到斷路器的位置開入量，保證備自投裝置充電正常，有效防止備自投誤動或拒動。合后位置繼電器（KKJ）為雙位置繼電器。當斷路器手動合閘或遙控合閘時，KKJ動作并且保持；當斷路器手動跳閘或遙控跳閘時，KKJ將返回；當由于保護動作跳開斷路器時，KKJ不返回。KKJ的常開接點和TWJ常開接點一起作為啟動重合閘的條件，即不一致啟動重合閘。斷路器在合位的正常狀態時，KKJ為1，TWJ為0；當保護動作或開關偷跳時，KKJ為1，TWJ也為1，此時保護裝置啟動重合閘。因此若備自投跳主備供線路接在保護跳閘位置，則應同時開出一對接點閉鎖主備供線路的重合閘。

4 備自投動作時間配合線路重合閘

基于備自投的動作邏輯，只有在母線失壓的情況下才能動作，因此備自投裝置啟動后，其動作時間實際上大于本級線路電源側后備保護最長動作時間，如果有線路重合閘的，需要考慮實際動作的時間應該大于線路重合閘和線路電源側后備保護最長動作時間兩者之和。如果其備投時間設置較短，無法躲過主供線路重合，就會造成環網運行。因此，為避免線路重合閘和備自投裝置同時動作，需要合理選擇線路重合閘和備自投的時間配合，同時備自投動作后，應再切一次主供電源的斷路器，確保主供電源確實跳開后，備自投才能動作。

5 備自投的充放電條件

根據備自投的動作邏輯，其充電條件應為站內無故障，站內一二次設備正常運行，具體為母線采樣電壓正常，主供線路斷路器在合閘位置且KKJ為1，備供線路斷路器在分閘位置且KKJ為0，無相關閉鎖備自投開入，此時備自投裝置經延時充電，充電燈亮。備自投的目的是保證系統可靠供電，但當系統發生嚴重故障，如母線故障或斷路器失靈（此時由母差保護或失靈保護跳開各間隔，母線失壓，備自投裝置滿足動作條件），由于線路已經全部切除，備自投裝置已經沒有必要動作。而且備自投如果動作，反而可能會給系統造成再次沖擊。因此，備自投應與相關保護配合，當相關保護動作后，給備自投裝置一個外部閉鎖開入信號，對其進行閉鎖。如人工操作跳開電源線路斷路器時閉鎖備自投、主變低后備保護動作應閉鎖10 kV母聯備自投、低頻低壓減載裝置動作、母差保護動作等跳開電源線路應閉鎖備自投。閉鎖原理為上述操作或保護動作時，同時開出接點給備自投裝置，使備自投裝置放電。

6 備自投的跳合閘等二次回路

備自投動作后應第一時間再次切除主供電源線路的斷路器，確保其真實跳開。此時其跳閘回路有兩種選擇：①接主供電源線路保護的手跳接點或者永跳接點；②接主供電源線路保護的保護跳接點，但應考慮動作后主供電源線路位置不對應啟動重合閘，因此應同時開出一副接點接入到主供電源線路保護的閉鎖重合閘開入點。備自投動作第二時限應合上備供電源線路斷路器，其合閘回路接備供電源線路保護手合接點即可。

為防止備供電源由于負荷較大引起過負荷，備自投裝置一般具有過負荷聯切功能。過負荷聯切功能有兩種實現方式：①在備供電源投入前先切除部分負荷，從而保證備用電源投入后不會發生過負荷。這種方式常用在負荷較重、備用電源較小時，為保證重要用戶供電，人為確定切除部分負荷。②備用電源投入后，由備自投自動檢測備用電源的負荷情況，當檢測到過負荷后，可分兩輪切除部分負荷線路。值得注意的是，過負荷聯切后該線路不應再次投入到系統中，否則聯切就失去意義，因此聯切回路應接該線路保護的手跳或者永跳接點。備自投裝置一般配置了獨立的合閘后加速保護，包括手合于故障加速跳、備投動作合閘于故障加速跳。

7 結束語

隨著中國供電系統規模越來越龐大，中國的變電站一二次設備也越來越先進，技術水平也越來越高，電網自動化的要求日益提高，對運維人員的技術技能要求也更加苛刻。運維人員需要在工作之余，加強學習，發現問題，充分考慮電網運行方式的要求，加深對備自投裝置的研究，保證備自投動作的成功率，使電網安全穩定運行，為社會生產提供更高效、更穩定、更安全、更清潔的電能。

［1］李睿，覃爽.變電站110 kV備自投的應用及改進措施［J］.電工技術，2016（12）：93-95.

［2］張強.110 kV變電站備自投動作不成功原因分析及補救對策［J］.科技資訊，2016，14（21）：23-24.

［3］施炳亮.110 kV變電站備自投動作失配原因分析及解決方案［J］.科技與創新，2016（19）：97-98.

［4］石進寶.某變電站110 kV線路備自投異常動作分析［J］.技術與市場，2016，23（4）：78-79.

［5］陳小龍.110 kV變電站遠方備自投的應用研究［D］.北京：華北電力大學，2016.

TM762.1；TM63

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.16.058

2095－6835（2019）16－0132－02

〔編輯：嚴麗琴〕