對110kV變電站備自投裝置的應用思考

許繼電氣股份有限公司 孫運乾 徐艷艷 張雪詠 王曉娟

引言

現代化社會發展趨勢下我國社會經濟有了跨越式發展及實質化變革，供電穩定性逐漸成為國民生活及企業生產中的重要組成部分，如何保障電力企業供電穩定性成為廣大學者積極討論的重要話題，其中備自投裝置可以在有效的時間內不間斷供電，對促進供電企業經濟效益最大化及保障供電穩定性而言具有現實意義。據此，本文對110kV變電站備自投裝置的應用進行討論。

1 110kV變電站備自投裝置邏輯分析

1.1 110kV備自投裝置介紹

變電站110kV備自投裝置通常所選用的備用電源有廠家直接供應，并且該電源可以在并且在工作的過程中，自行進行電源的裝載。變電站備自投裝置所使用的電源通常供應于變電站主供應電源故障或復合母線失壓狀態下，該備自投裝置可以在待機狀態自行判斷變電站是否出現故障或失壓，若出現上述問題，那么備自投裝置便會啟動，第一時間啟用備用電源并向變電站內部的失壓母線進行供電，備自投裝置在具體運行中以下述原則開展工作：

備自投裝置應具有一定獨立性，變電站所使用的備自投裝置在設計過程中，需要通過測控裝置的分離處置，確保主電源在失壓后，備用電源可以第一時間接入主電源中工作；為防止母線電壓短時間降低，備用自投設備應該設定延遲，并且比切斷外部故障所需的最長時間更長；當主供電源進線斷路器被人為切斷時，需要閉鎖備自投設備，與手動切斷線路斷路器閉鎖重合閘原理一樣，斷路器合后位置接點引入到備用自投裝置的閉鎖開入上，在進線遙控或現場手動拉開斷路器時，接點從“0”變為“1”，備用自投設備放電；備自投設備動作時，必須保證后備電源帶電并且沒有其他閉鎖條件[1]。在一般條件下，備用自投設備必須在任何時候都要確保線路帶電，避免變電站中所使用的備自投裝置在待機狀態下出現短時狀態延時放電。

1.2 110kV備自投裝置的基本邏輯

1.2.1 有壓、無壓條件及進線無流條件

變電站內部母線出現有壓條件后，那么會使得備自投裝置在設置過程中對于 Ubc和uac中自動設定母線為有壓定值狀態，通過這一狀態便可以判別母線及系統中，任一相是否處于帶電狀態；若備自投裝置所采集的線電壓Uab、Ubc與Uac均大于該母線有壓定值時，則判定母線或系統為三相帶電狀態，進線有壓，即進線的TV電壓高于進線的設定電壓，用以判斷進線有無電壓。

1.3 110kV變電站備自投裝置應用方式

1.3.1 分段備自投方式

如圖1所示，I段母線與II甲段母線互為暗備用，IV段母線與V段母線互相為暗備用。（通常情況下，沒有負荷的備用電力叫做明備用，有負荷的備用電力叫做暗備用，兩個并聯的母線，可以通過熱后備斷路器進行交換。）以下舉例說明QF5分段斷路器備投邏輯。

圖1 分段備自投方式主接線示意圖

1.3.2 分段備自投裝置動作邏輯

1.3.2.1 I段母線

備自投啟動。備自投設備在I段母線無壓和QF1斷路器無流的情況下，備自投裝置啟動。

跳開主供電源進線。在備自投設備啟動后，通過延遲發送QF1斷路器跳閘指令，并發出“備自投設備跳QF1斷路器動作信號”。如果在跳閘等待期間QF1斷路器處于分開狀態，則立即進行下一階段；如果在跳閘等待期已過，QF1斷路器仍然處于閉合狀態，則設備將會放電并返回。

合上QF5斷路器。確定QF1斷路器跳開后，QF1斷路器的跳閘指令被終止。如果備投設備投入“切其它設備”的控制字，那么設備就會發出切斷其它設備的指令，在斷開等待期間，如果設備被切斷，將繼續進行下一步驟。經延時發QF5斷路器的合閘指令，并發出“備自投設備合QF5斷路器動作”的指令。均衡負載功能判斷。當“均分負荷”鍵關閉時，QF5備自投設備邏輯完成。如果輸入“均分負荷”控制字，設備探測到QF5斷路器合上，則設備偵測QF5斷路器閉合， III級母線有壓后斷開QF3，設定“備用自投裝置跳QF3斷路器動作”信號，或直接將“均分負荷”發送至QF6備用自投設備，備自投設備邏輯完成，QF6備自投設備繼續進行均分負載。

1.3.2.2 II甲段母線

I段母線的暗備操作邏輯與II甲段母線一樣，沒有均衡負載的作用。

2 變壓器備自投方式

變壓器備自投方式主接線示意圖如圖2所示。

從圖2可以看出，A站備自投裝置的變壓器備自投方式主要用于兩臺變壓器互為明備用。

圖2 變壓器備自投方式主接線示意圖

2.1 變壓器備自投模式操作邏輯

2.1.1 T1變壓器運行、T2變壓器明備用

當變電站中的備自投裝置在待機狀態下被重新啟用后，那么便可以檢測到該變電站母線1段，不會出現失壓狀態，并且母線二段出現失壓狀態，且無電流通過，此時備自投裝置會在靜默后自行啟動。合上QF2斷路器。確認QF4斷路器已合上，并發出QF2斷路器合閘脈沖，并發出“備自投裝置合QF2斷路器動作”信號。在跳開主攻電源線路后，可以選擇斷路器調控變電站中的備自投裝置，當裝置一旦啟用后，那么便會出現QF1斷路器經過短暫的延時跳閘，進而發出電流信號“備自投裝置QF1斷路器工作”，此時若開關處于跳閘狀態，那么變電站內部的斷路店員則會通過分相，向變電站內部發出指令，此時需要切除連接的斷路器，保證裝置進入下一工作狀態。

備自邏輯完成。在滿足故障后加速切的情況下，QF2斷路器被切斷，設備判斷自動投遞邏輯失敗，否則進行下一步驟。確認QF2斷路器已成功關機，如果在“準備就緒等待延遲”中，設備已完成自動啟動。備自投設備發出“T2變壓器明備成功”的信號，以備自投設備邏輯。

以上應用實例只針對運行變壓器自身故障造成的母線失壓，實際應用中還存在變壓器后備保護動作和分段偷跳兩種備投模式，下面對以下情況做簡單概述。

分段偷跳模式：QF5分段斷路器處于跳閘位置并且無流，II段母線三線無壓，T2電源有壓（T2電源有壓控制字投入），則補跳QF5分段斷路器，如果聯切功能投入時，同時跳開聯切的斷路器；確認QF5分段斷路器跳開后，合上T2電源QF4高壓側斷路器，確認T2電源QF4高壓側斷路器在合位后，備投裝置再合上T2電源QF2斷路器。

主變后備保護動作模式：T1后備保護動作，I段II段母線電壓三線均無壓，T1電源無流，T2電源有壓（T2電源有壓控制字投入），則補跳QF5分段斷路器，若此時聯切功能投入則同時跳需要聯切的斷路器；確認QF5分段斷路器跳開后，合T2電源QF4高壓側斷路器，確認T2電源QF4斷路器在合位后，備投裝置再合上T2電源QF2斷路器。

如果備投啟動跳QF1、QF5分段斷路器,在設定的時間段內檢測到QF1、QF5斷路器合位不消失，設備會延時報“備自投QF1斷路器拒跳”或“備自投QF5斷路器拒跳”，裝置放電返回。

2.1.2 T1變壓器明備用，T2變壓器運行

“T1變壓器明備用、T2變壓器運行”動作邏輯同“T2變壓器明備用、T1變壓器運行”動作邏輯。

2.2 進線備自投方式

2.2.1 進線備自投方式主接線

進線備自投方式主接線如圖3所示。

從圖3可以看出，進線備自投方式主要用于兩條獨立進線間互為明備用的情況下。

圖3 進線備自投方式主接線示意圖

2.2.2 進線備自投方式動作

2.2.2.1 進線L1運行、進線L2備用

當I段母線、II母線無壓，U2有壓且I1無流時，等待延時后備自投裝置啟動。

跳開主供電源進線。在備自投設備啟動后，通過延時跳出QF1斷路器，并同時發出“備自投裝置跳QF1斷路器”動作信號。如果QF1斷路器在等待跳閘期間處于分位狀態，則設備邏輯將直接進行下一階段；如果在跳閘等待期已過，QF1斷路器仍然處于閉合狀態，裝置放電返回。

變電站內部的備自投裝置要想進入運行狀態，那么必然需要將變電站內部電源主線路切斷，如上圖只有將QF1斷路器跳開后，確保KFC斷路器跳閘指令終止，這樣設備便可以發出切斷設備后的其他指令信號[2]。

合上QF2斷路器器。經延時設備發出QF2斷路器的合閘指令，并發送合QF2斷路器的動作。

備自投裝置在邏輯完成過后，便可以通過內部所自行設置的程序，在變電站內部線路出現故障后加速階段。當變電站內部QF2斷路器被切斷后，那么便會顯示斷路器邏輯失敗，進而造成裝置無法進入下一環節，母線恢復有電壓，備自投設備發出“進線L2備投成功”信號，備自投邏輯完成。

2.2.2.2 進線L1備用、進線L2運行

“進線L1備用、進線L2運行”動作邏輯同“進線L1運行、進線L2備用”動作邏輯。

3 結語

綜上所述，對110kV變電站備自投裝置邏輯及備自投裝置基本原理進行分析的基礎上，介紹了備自投裝置的三種常用方式，并演示了每種備自投方式的動作邏輯，旨在為我國變電站備自投裝置應用提供理論指導。