淺析站用電備自投裝置在特高壓變電站中的應用

摘要：隨著我國電力行業的快速發展，人們對電力系統運行的穩定性和可靠性要求越來越高，站用電備自投作為保障變電站穩定可靠運行的一個重要裝置有著廣泛應用。現以某特高壓變電站站用電備自投裝置為例，對其基本原理、充放電條件、動作邏輯等進行了分析和探討。

關鍵詞：備自投;基本原理;動作邏輯

1 站用電系統配置分析

某特高壓變電站站用電系統主要由110 kV 111B站用變、110 kV 112B站用變、10 kV 1號站用變、10 kV 2號站用變、35 kV 0號站用變及其控制保護系統組成。其中，10 kV 1號站用變電源引自站內1號主變低壓側110 kV 111B站用變，通過10 kV 1號站用變401開關與400 V Ⅰ母線連接;10 kV 2號站用變電源引自站內3號主變低壓側110 kV 112B站用變，通過10 kV 2號站用變402開關與400 V Ⅱ母線連接;35 kV 0號站用變電源引自某110 kV變電站35 kV線路，通過35 kV 0號站用變403開關、431開關、432開關與400 V Ⅰ母線和400 V Ⅱ母線連接。該站用電在正常運行方式下，10 kV 1號、10 kV 2號站用變均處于運行狀態，35 kV 0號站用變處于充電狀態。當運行的站用變失電退出時，備用站用變應能自動投入，為失電母線繼續供電。

2 站用電備自投裝置基本配置及動作原則

站用電備自投采用許繼電氣生產的WBT-851/P型數字式備用電源自動投切裝置，可實現各種保護邏輯，具備保護邏輯開發可視化、事故分析透明化、軟硬件設計可靠性高等特點，能滿足各種接線方式下的備自投保護功能。其基本功能包括A分支備自投、B分支備自投、A分支電流后加速保護、B分支電流后加速保護、TV斷線檢測、斷路器位置異常告警等。

當某段400 V母線非PT斷線而造成負荷設備失電，在滿足備自投啟動條件下才能啟動備自投。為了防止電壓波動而導致備自投誤動作，備自投的啟動會經過一段時間延時，其動作時間一般都較為迅速，以免負荷設備長時間失電。

當備用電源發生永久性故障時，備自投裝置動作可能會將備用電源投于故障，此時相關保護裝置會可靠動作，再次將備用電源切斷，切斷后備自投不會再次啟動，以免多次將備用電源投于故障，造成設備損壞和更加惡劣的影響。

3 備自投充放電條件分析

3.1 ? ?充電條件

以A分支備自投為例，備自投裝置只有在滿足下列所有充電條件后，才可能啟動或動作。

（1）401開關合位;（2）431開關分位;（3）400 V Ⅰ母線有壓;（4）430開關合位時，判別0號站用變低壓側有壓，或430開關分位時，判別0號站用變高壓側有壓。

以上條件均滿足，15 s后A分支備自投充電。

3.2 ? ?放電條件

以A分支備自投為例，備自投裝置只要滿足下列條件之一時，均立即使備自投放電，備自投無法啟動或動作。

（1）A分支備自投軟壓板退出;（2）備自投硬壓板退出;（3）430開關合位時，0號站用變低壓側無壓后，經無壓放電延時后放電，或430開關分位時，判別0號站用變高壓側無壓或0號站用變低壓側有壓后，經放電延時后放電;（4）431開關合位;（5）403開關分位;（6）431開關位置異常;（7）401開關位置異常;（8）400 V Ⅰ母線TV斷線（可經“TV斷線不放電”控制字投退）;（9）閉鎖A分支備自投開入;（10）1號站用變低壓側拒跳;（11）A分支合閘。

以上條件任意一項滿足，A分支備自投瞬時放電。

4 備自投動作邏輯分析

以A分支備自投為例，當充電完成后，若當0號站用變高壓側430開關在合位時，檢測到400 V Ⅰ母線無壓，10 kV 1號站用變無流，0號站用變低壓側有壓，則經延時Ttz1后跳開401開關，確認401開關跳開后經整定延時Thz1合上431開關。

當充電完成后，若當0號站用變高壓側430開關在分位時，檢測到400 V Ⅰ母線無壓，10 kV 1號站用變無流，0號站用變高壓側有壓，則經延時Ttz1后跳開401開關，確認401開關跳開后，經整定延時Thz3合上430開關，確認430開關合上后檢測0號站用變低壓側電壓，確認有壓后，經整定延時Thz1合上431開關。

如果備自投啟動跳401開關且401開關合位不消失，經Tjt延時報“10 kV 1號站用變低壓側拒跳”，并對備自投放電。正常運行時，當任何放電條件滿足時，報“A分支備自投放電告警”，200 ms后放電告警返回。A分支備自投邏輯原理框圖如圖1所示。

5 備自投電流后加速保護分析

站用電備自投裝置設有A分支和B分支電流后加速保護，在備自投合閘后投入，投入時間可整定。以A分支為例，電流后加速軟壓板在投入狀態時，431開關合閘產生脈沖信號，若此時任一相電流大于整定值，則經整定延時Tjs跳431開關。其邏輯原理框圖如圖2所示。

當本分支電流大于整定值，后加速軟壓板投入以及本分支合閘產生脈沖信號這3個條件同時滿足時，經與門邏輯模塊及延時Tjs使分支后加速保護動作，其中整定延時為了防止分支電流短暫性抖動而造成電流后加速保護誤動，或門邏輯模塊起到信號保持作用。

6 TV斷線檢測分析

以400 V Ⅰ母線TV異常檢測為例。

（1）U1（正序電壓）小于30 V，且10 kV 1號站用變低壓側合位或有流;（2）U1（正序電壓）小于30 V，且0號站用變A分支合位或有流;（3）3U2（3倍負序電壓）大于18 V。

以上任一條件成立后，延時10 s告警，報400 V Ⅰ母線TV斷線;若不滿足以上情況，10 s后TV斷線返回，TV斷線告警后可通過控制字選擇是否對備自投放電。

7 斷路器異常位置告警分析

以A分支備自投為例，當401開關處于分位狀態且本開關所在線路有流，則經10 s延時后報401開關位置異常告警信號，同時閉鎖備自投，當條件消失0.5 s后告警信號返回。

8 結語

本文對特高壓變電站站用電備自投裝置的基本配置、充放電條件、動作邏輯等進行了分析，該裝置可顯著提高電力系統供電可靠性、穩定性。隨著經濟發展，電力需求也將不斷增加，特高壓變電站規模會越來越大，屆時將會對站用電備自投裝置提出更高要求。

[參考文獻]

[1] 220～1 000 kV變電站站用電設計技術規程（附條文說明）：DL/T 5155—2016[S].

收稿日期：2020-09-03

作者簡介：張銳（1992—），男，江蘇揚州人，助理工程師，研究方向：電力系統。