330 kV變電站站用電系統(tǒng)400 V備自投裝置動(dòng)作邏輯優(yōu)化改進(jìn)

王文軒

（國(guó)家電網(wǎng) 西安供電公司，陜西 西安 710000）

0 引 言

站用電系統(tǒng)作為交流變電站的最重要輔助設(shè)施，是變電站設(shè)備可靠工作的根本保障。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷深化發(fā)展，人們的生活品質(zhì)與電力供給可靠性愈發(fā)緊密，變電站站用電系統(tǒng)是否正常運(yùn)作，關(guān)系到變電站甚至整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[1-4]。交流變電站站用電系統(tǒng)由站用變、低壓400 V配電屏、交流供電網(wǎng)絡(luò)以及二次交流用電設(shè)備組成。其站用電設(shè)備一般包括刀閘電機(jī)電源、開(kāi)關(guān)儲(chǔ)能電源、變壓器冷卻系統(tǒng)電源、照明電源、箱體加熱器電源、主變壓器消防水噴霧系統(tǒng)工作電源、UPS裝置工作電源、通風(fēng)機(jī)/空調(diào)電源以及變電站人員生活用電等。站用電一旦失壓，將嚴(yán)重影響變電站全站運(yùn)行，不僅損失負(fù)荷，也給城市電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了極大風(fēng)險(xiǎn)。因此，保證站用電系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行至關(guān)重要。

1 備自投功能介紹

變電站400 V站用電系統(tǒng)通常配置三路可靠電源，并采用“兩用一備”的方式分列運(yùn)行。以某變電站典型站用電系統(tǒng)接線(xiàn)圖為例，其中T1和T2為主電源，T3為備用電源（通常為柴油發(fā)電機(jī)），具體如圖1所示。

圖1 某變電站典型站用電系統(tǒng)接線(xiàn)圖

其備自投裝置功能如下：一是當(dāng)主電源進(jìn)線(xiàn)失壓且備用電源電壓正常時(shí)，備自投裝置自動(dòng)延時(shí)分開(kāi)主電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)，合上母聯(lián)開(kāi)關(guān)，投入備用電源；二是當(dāng)主電源恢復(fù)供電后，備自投自動(dòng)分開(kāi)母聯(lián)開(kāi)關(guān)，合上主電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)；三是當(dāng)備用電源進(jìn)線(xiàn)失壓時(shí)，備自投裝置閉鎖。出現(xiàn)內(nèi)部故障、手動(dòng)跳開(kāi)工作電源、備自投停運(yùn)等情況時(shí)應(yīng)閉鎖備自投。如站用變保護(hù)跳閘時(shí)，備自投應(yīng)可靠動(dòng)作，但母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的電流保護(hù)動(dòng)作有可能是母線(xiàn)短路故障引起的，此時(shí)應(yīng)可靠閉鎖備自投裝置。如果某段母線(xiàn)短路，該段母線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)的電流保護(hù)動(dòng)作跳閘但未能閉鎖備自投，那么聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)將合閘于故障。

備自投裝置充電條件包括以下兩點(diǎn)：一是400 VⅠ母、Ⅱ母以及Ⅲ母至少兩個(gè)三相有壓；二是三路進(jìn)線(xiàn)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)至少有兩個(gè)在合位，兩母聯(lián)開(kāi)關(guān)至少一個(gè)在分位。滿(mǎn)足上述條件，經(jīng)一定延時(shí)備自投裝置充電可完成。

備自投裝置放電條件為400 V Ⅰ母、Ⅱ母、Ⅲ母至少兩個(gè)三相檢無(wú)壓以及兩母聯(lián)開(kāi)關(guān)至少一個(gè)在合位[5-10]。

2 變電站400 V備自投裝置動(dòng)作邏輯分析

以北方某城市330 kV變電站為例，該變電站的站用負(fù)荷主要為主變壓器的冷卻器，其400 V站用電系統(tǒng)接線(xiàn)如圖2所示。三路電源正常運(yùn)行方式下采用“兩主一備”分列運(yùn)行模式，兩路主電源10 kV 1M和10 kV 2M分別取自站內(nèi)，備用電源為柴油發(fā)電機(jī)。站內(nèi)三路電源分別采用三段獨(dú)立母線(xiàn)供電，其中0.4 kV 1段和0.4 kV 2段為工作段母線(xiàn)，0.4 kV 3段為備用段母線(xiàn)，正常工作段母線(xiàn)故障時(shí)可轉(zhuǎn)換為備用段母線(xiàn)臨時(shí)供電。

圖2 330 kV變電站站電系統(tǒng)接線(xiàn)圖

該變電站站用電系統(tǒng)配電結(jié)構(gòu)清晰，備自投投切可在0.4 kV 1段和0.4 kV 3段或者0.4 kV 2段和0.4 kV 3段間進(jìn)行，其聯(lián)鎖邏輯如下。

（1）0.4 kV 1段11QF開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖邏輯：開(kāi)關(guān)合閘條件是1～3段雙電源切換開(kāi)關(guān)1ATS需要在分位；（2）0.4 kV 2段12QF開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖邏輯：開(kāi)關(guān)合閘條件是2～3段雙電源切換開(kāi)關(guān)2ATS需要在分位；（3）1～3段雙電源切換開(kāi)關(guān)1ATS的聯(lián)鎖邏輯：開(kāi)關(guān)合閘條件是1段的11QF開(kāi)關(guān)在分位開(kāi)關(guān)；（4）2～3段雙電源切換開(kāi)關(guān)2ATS的聯(lián)鎖邏輯：開(kāi)關(guān)合閘條件是2段的12QF開(kāi)關(guān)在分位開(kāi)關(guān)。如圖3和圖4所示。

圖3 11QF、12QF合閘條件

圖4 雙電源切換投入條件

該聯(lián)鎖邏輯清晰簡(jiǎn)單，卻存在靈活性不足的缺陷。當(dāng)遇到特殊工況時(shí)，電源10 kV 2M檢修，備用電源柴油發(fā)電機(jī)故障，電源10 kV 1M需要帶1段和2段母線(xiàn)運(yùn)行，但由于開(kāi)關(guān)1ATS被開(kāi)關(guān)11QF閉鎖，不能合閘。同理，當(dāng)電源10 kV 1M檢修，備用電源柴油發(fā)電機(jī)故障，電源10 kV 2M需要帶1段和2段母線(xiàn)運(yùn)行，但由于開(kāi)關(guān)2ATS被開(kāi)關(guān)12QF閉鎖，不能合閘。

3 優(yōu)化改進(jìn)建議

將圖2站用電系統(tǒng)接線(xiàn)簡(jiǎn)化為如圖5所示接線(xiàn)簡(jiǎn)化圖。考慮到該330 kV變電站為城市樞紐變電站，現(xiàn)對(duì)其400 V備自投邏輯進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

圖5 330 kV變電站站用電系統(tǒng)接線(xiàn)簡(jiǎn)化圖

優(yōu)化后的聯(lián)鎖邏輯如下。

Ⅰ段～Ⅲ段的101開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖邏輯：開(kāi)關(guān)合閘條件是開(kāi)關(guān)101在分位或者開(kāi)關(guān)103和開(kāi)關(guān)102都在分位，優(yōu)化后的101開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖邏輯如圖6所示。

圖6 優(yōu)化后的101開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖邏輯

Ⅱ段～Ⅲ段的102開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖邏輯：開(kāi)關(guān)合閘條件是開(kāi)關(guān)102在分位或者開(kāi)關(guān)103和開(kāi)關(guān)101都在分位，優(yōu)化后的102開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖邏輯如圖7所示。

圖7 優(yōu)化后的102開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖邏輯

備用電源進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)103開(kāi)關(guān)的聯(lián)鎖邏輯：開(kāi)關(guān)101和開(kāi)關(guān)131至少一個(gè)在分位且開(kāi)關(guān)102和開(kāi)關(guān)132至少一個(gè)在分位，優(yōu)化后的103開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖邏輯如圖8所示。

圖8 優(yōu)化后的103開(kāi)關(guān)聯(lián)鎖邏輯

優(yōu)化后的400 V站用電系統(tǒng)供電將更加可靠。

4 結(jié) 論

330 kV變電站作為城市樞紐變電站，其站用電系統(tǒng)的供電可靠性將直接影響變電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文介紹了北方某城市330 kV變電站站用電系統(tǒng)組成和運(yùn)行方式，詳細(xì)分析了其站用電400 V系統(tǒng)備自投系統(tǒng)的切換邏輯、投切判據(jù)及其聯(lián)鎖條件。結(jié)合當(dāng)下城市供電可靠性需求日益增長(zhǎng)的要求，給出樞紐變電站站用電系統(tǒng)400 V備自投裝置動(dòng)作邏輯優(yōu)化改進(jìn)的解決方案，可為其他工程提供借鑒。