主變中低壓分段備自投裝置防輕載誤動(dòng)功能必要性論證

李文娟，張海濤，羅正婭，朱其虎，俸潤(rùn)林

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司臨滄供電局，云南 臨滄 677000）

0 前言

根據(jù)《南方電網(wǎng)備自投裝置配置與技術(shù)功能規(guī)范》[1]規(guī)定：母線PT斷線可能導(dǎo)致輕載變電站備自投誤動(dòng)作情況，宜在主供電源跳閘判別邏輯中引入線路電壓、開關(guān)位置等輔助判別信息，增加防誤判據(jù)（如：采用“進(jìn)線無流且線路PT無壓”與“進(jìn)線開關(guān)分位”或邏輯）。云南滇西南地區(qū)水力資源豐富，夜間低谷時(shí)段負(fù)荷低，有源小水電上網(wǎng)后容易造成主變輕載狀態(tài)，備自投裝置線路無流定值一直開放，容易引起備自投誤動(dòng)，備自投配置上應(yīng)增加輕載防誤動(dòng)功能，但介于主變中低壓側(cè)斷路器往往都未裝設(shè)PT，進(jìn)線電壓通常引入上一級(jí)母線PT電壓做邏輯判據(jù)，下面對(duì)備自投裝置防輕載誤動(dòng)功能邏輯優(yōu)化方案進(jìn)行分析，并以臨滄電網(wǎng)220 kV新云變110 kV備自投裝置為例，闡述主變中低壓側(cè)斷路器未裝設(shè)PT的110 kV分段備自投裝置防輕載誤動(dòng)功能必要性。

1 備自投裝置防輕載誤動(dòng)功能邏輯優(yōu)化方案分析

普通進(jìn)線/分段備自投的動(dòng)作判據(jù)及邏輯為：當(dāng)母線電壓低于母線無壓判據(jù)定值，主供線路電流小于無流判據(jù)定值，且備供線路/備用母線的電壓大于備供線路或備用母線有壓判據(jù)定值時(shí)，備自投經(jīng)延時(shí)t1動(dòng)作跳開主供線路開關(guān)，后再經(jīng)延時(shí)t2合上備供線路或母聯(lián)開關(guān)[2]。按上述備自投動(dòng)作邏輯（如圖1所示），當(dāng)線路在輕載運(yùn)行時(shí)（負(fù)荷電流小于備自投裝置整定的無流定值），如果發(fā)生母線PT異常失壓，備自投將會(huì)動(dòng)作出口，即目前的備自投在特殊運(yùn)行情況下防PT異常失壓后誤動(dòng)作的措施不足。

圖1 普通備自投動(dòng)作邏輯圖

帶有輕載防誤功能的備自投裝置都經(jīng)過邏輯優(yōu)化，增加主供線路電壓和開關(guān)位置：

1）當(dāng)母線電壓低于母線無壓判據(jù)定值，主供線路電流小于無流判據(jù)定值，備供線路/備用母線電壓大于備線/備用母線有壓判據(jù)定值，主供線路開關(guān)在合位且線路無壓時(shí)，備自投經(jīng)延時(shí)t1動(dòng)作跳開主供線路開關(guān)，后再經(jīng)延時(shí)t2合上備供線路或母聯(lián)開關(guān)[2]；

2）當(dāng)母線電壓低于母線無壓判據(jù)定值，主供線路電流小于無流判據(jù)定值，備供線路/備用母線電壓大于備線/備用母線有壓判據(jù)定值，且主供線路開關(guān)在分位時(shí)，備自投經(jīng)延時(shí)t1動(dòng)作跳開主供線路開關(guān)，后再經(jīng)延時(shí)t2合上備供線路/母聯(lián)開關(guān)。優(yōu)化前后的邏輯圖如圖2所示[2]。

圖2 增加防輕載判據(jù)后備自投動(dòng)作邏輯圖

2 220 kV新云變220 kV 1號(hào)、2號(hào)主變輕載運(yùn)行工況分析

2.1 輕載工況歷史數(shù)據(jù)

220 kV新云變220 kV 1號(hào)主變101斷路器、220 kV 2號(hào)主變102斷路器歷史三年電流最小值如表1所示，其平均值歷史數(shù)據(jù)分析如圖3～圖4所示。

表1 220 kV新云變101、102斷路器歷史三年電流最小值數(shù)據(jù)

圖3 101斷路器2022年7、10、11月統(tǒng)計(jì)最小電流平均值曲線

圖4 102斷路器2022年7、8、9月統(tǒng)計(jì)最小電流平均值曲線

從表1分析得知：近3年來220 kV新云變兩臺(tái)主變中壓側(cè)斷路器電流存在最小值為0的情況，在負(fù)荷低谷時(shí)段，當(dāng)下網(wǎng)負(fù)荷與小電出力相互平衡時(shí)，瞬時(shí)會(huì)出現(xiàn)電流最小值為零。

隨機(jī)抽取220 kV新云變1號(hào)主變101斷路器2022年7月、10月、11月的統(tǒng)計(jì)最小電流平均值分別為51.17 A、60.02 A、33.25 A。220 kV新云變2號(hào)主變102斷路器2022年7月、8月、9月的統(tǒng)計(jì)最小電流平均值分別為24.71 A、39.42 A、24.36 A。兩臺(tái)主變中壓側(cè)最低運(yùn)行值0～60 A左右。

2.2 110 kV母線PT空開跳閘導(dǎo)致備自投異常動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

通過對(duì)上述歷史電流值進(jìn)行分析，對(duì)110 kV母線PT空開跳閘導(dǎo)致備自投異常動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估如表2所示。

表2 備自投異常動(dòng)作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

經(jīng)過對(duì)220 kV新云變110 kV備自投裝置PT空開跳閘引起誤動(dòng)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估得出結(jié)論：分段備自投主供電源中，220 kV 2號(hào)主變101、102斷路器最低運(yùn)行工況小于無流定值48 A，有輕載運(yùn)行工況出現(xiàn)，母線PT一相或兩相斷線時(shí)均可正常參與備投啟動(dòng)條件邏輯判別，母線三相PT斷線不能閉鎖備自投方式，但由于110 kV母線PT空開已更換為分相空開，母線PT同時(shí)三相斷線的可能性較小。

3 220 kV新云變110 kV備自投防輕載誤動(dòng)功能優(yōu)化

220 kV新云變110kV備自投采用南瑞繼保PCS-9654特殊版本，裝置具備防輕載防誤功能，增加主供線路電壓和開關(guān)位置判別邏輯。

備自投裝置引入4回主（備）供單元（不含旁路）開關(guān)變高側(cè)開關(guān)位置（HWJ），用于判別跳位起動(dòng)備自投判據(jù)和防輕負(fù)荷誤動(dòng)判據(jù)。當(dāng)某間隔為主變接入時(shí)，對(duì)應(yīng)控制字“電源x主變接入”裝置1，跳位起動(dòng)判據(jù)取對(duì)應(yīng)間隔的變高側(cè)跳位或本側(cè)跳位[3]；220 kV新云變兩臺(tái)主變中壓側(cè)斷路器均無PT，主供線路電壓只能取上一級(jí)母線電壓，啟動(dòng)條件為：①當(dāng)220 kV新云變110 kV母線任意一母線失壓，同時(shí)相應(yīng)的主變高壓側(cè)斷路器或主變中壓側(cè)斷路器在分位后啟動(dòng)。②當(dāng)220 kV Ⅰ/110 kV Ⅰ或220 kV Ⅱ/110 kV Ⅱ母同時(shí)失壓，且相應(yīng)的主變高壓側(cè)斷路器或主變中壓側(cè)斷路器在合位，無壓?jiǎn)?dòng)。

4 主變中壓側(cè)分段備自投防輕載誤動(dòng)功能必要性論證

1）備自投裝置增加防輕載誤動(dòng)功能后，判別邏輯中應(yīng)引入進(jìn)線電壓，當(dāng)兩臺(tái)主變中壓側(cè)斷路器均無PT時(shí)，主供電源跳閘判別邏輯中若引入的線路電壓取自上一級(jí)母線電壓，當(dāng)上一級(jí)母線運(yùn)行方式發(fā)生變化，一二次不對(duì)應(yīng)容易產(chǎn)生不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)。

2）若通過增加一次設(shè)備（主變中壓側(cè)斷路器加裝PT）或判別邏輯中取高側(cè)母線電壓的方式來滿足二次功能的要求，增加設(shè)備的運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)。

3）主變中壓側(cè)分段備自投裝置加裝防輕載誤動(dòng)功能后，備自投邏輯、外部回路及接線較為復(fù)雜，裝置回路可靠性降低。

4）南網(wǎng)反事故措施[4]中母線PT斷線可能造成輕載變電站備自投誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的邏輯優(yōu)化主要針對(duì)進(jìn)線備自投，若110 kV母線PT空開已為分相空開，母線PT同時(shí)三相斷線的可能性較小。

5 結(jié)束語

在母線PT斷線可能導(dǎo)致輕載變電站備自投誤動(dòng)的情況下，主變中低壓側(cè)斷路器又未裝設(shè)PT，備自投裝置加裝防輕載功能判據(jù)進(jìn)線電壓需引入上一級(jí)母線電壓時(shí)，建議無需加裝防輕載誤動(dòng)功能。確有必要增加時(shí)，必須對(duì)不同運(yùn)行方式下裝置的正確性進(jìn)行評(píng)估和論證，避免上一級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行方式改變，而引起二次采樣量不能真實(shí)反映防誤判據(jù)中需要的電壓值，進(jìn)一步發(fā)生不可預(yù)見的電網(wǎng)風(fēng)險(xiǎn)。