备用电源自投的应用及注意事项

【摘要】为了保证变电站供电可靠性，如何正确地使用完善的备用电源方案是非常关键的问题。目前我省电网广泛采用备自投方案，虽然微机备自投装置具备很强的自适应模式，但还有很多不足的地方，在设计回路时应该注意防止备自投误投和误切，在运行中要根据运行方式的变化正确投切。

【关键词】备用电源自投；电气主接线；备自投方案

引言

随着电力系统突飞猛进的发展，电网结构日趋复杂，这对保证变电站供电可靠性提出了越来越高的要求。目前，完善的备用电源自投方案（以下简称备自投）是提高电网供电可靠性的有效手段。传统备用电源自投装置采用继电器逻辑，具有二次接线复杂、功能僵化等缺点，尤其在厂站运行方式改变时，容易造成不正确动作。随着微机在继电保护中的不断发展，充分利用数字电子技术的灵活性，根据对主接线特点的分析，以及软件的智能性，对不同主接线方式的厂站模式自识别的微机备自投装置在越来越多的领域中得到广泛的应用。虽然备自投作为一个提高电网可靠性的有效手段，但是由于设计、定值整定、运行、维护等方面的存在不足，可能导致备自投不正确动作而影响了电网设备或人身的安全。

1 典型电气主接线方式及备自投原理简介

电力系统中，一次系统的运行方式可能会根据现场需要而变动。为了自适应一次系统，备自投也有多种运行方式，但基本上都遵循以下的总则：（1）工作母线失压（非PT断线造成）；（2）跳开与原工作电源相连接的断路器，以免备用电源合闸于故障；（3）检查备用电源是否合格，如满足要求则合上工作母线与备用电源相连的断路器。（4）备自投只动作一次。

典型电气主接线方式如下

图中UXⅠ为进线Ⅰ的线路电压、UXⅡ为进线Ⅱ的线路电压；IXⅠ为进线I的任一相电流、IXII为进线II的任一相电流；UI为Ⅰ段母线电压、UII为Ⅱ段母线电压。1DL、2DL、3DL为系统中断路器。

在这种典型的主接线方式下，共有三种可能的运行方式，从而也就有三种备自投方式。以下分别详细说明。

（1）第一种运行方式：正常运行时，I段母线由进线Ⅰ供电，II段母线由进线Ⅱ 供电，I、II段母线分列运行，3DL处于热备用。在这种运行方式下，如果进线1故障，导致I段母线失压，此时备自投装置应能自动断开运行断路器1DL并闭锁其重合闸，然后再投入分段开关3DL，使母线I恢复供电。反之亦然。

（2）第二种运行方式：正常运行时，I、II段母线由进线Ⅰ供电，1DL与3DL处于合闸位置，即I、II段母线并列运行，2DL处于热备用。在这种运行方式下，如果进线Ⅰ故障，导致两段母线均失压，此时备自投装置应能自动断开运行断路器1DL，然后再投入2DL，使进线Ⅱ给母线I、II供电。

（3）第三种运行方式：正常运行时，I、II段母线由进线II供电，2DL与3DL处于合闸位置，即I、II段母线并列运行，1DL处于热备用。在这种运行方式下，如果进线II故障，导致两段母线均失压，此时备自投装置应能自动断开运行断路器2DL，然后再投入1DL，使进线I给母线I、II供电。该方式与第二种运行方式相似。

2 备自投在设计过程中应注意的事项

为了避免备自投误投于故障设备，在备自投设计的过程中，应考虑当需备投的设备保护动作时，闭锁备自投。

以图一的第一方式运行方式为例，若Ⅰ母上的#1变压器非电量、差动或后备等保护动作跳开高压侧开关时，说明#1变压器内部有故障。这时，若保护动作没有闭锁备自投，备自投则就满足条件，备投于3DL。#1变压器故障再次受到系统电源的冲击，可能会造成#1变压器严重受损。反之亦然。

闭锁主变高压侧备自投的情况需考虑以下几点：（1）当主变内部故障时，即主变差动、非电量及后备保护动作跳高压侧开关的同时，闭锁该备自投。（2）当高压侧线路开关、高压侧桥开关或高压侧母分开关手跳时，应闭锁该备自投。

闭锁主变中、低压侧备自投的情况需考虑以下几点：（1）当中、低压侧母线故障时，主变后备保护跳开中、低压侧开关的同时，应闭锁该备自投。（2）当主变中、低压侧开关及母分开关手跳时，应闭锁该备自投。

在装设有备自投装置的主网终端变电所中，因目前各厂家的备自投装置还未配有检同期或检无压合闸。因此为了避免在备自投过程中出现非同期而使地区小电源的机组受损，因此备自投在动作的过程中，应先联跳该侧地区小电源联网线路的断路器后才可以备投。

3 备自投在运行中应注意的事项

由于，备自投能否正确动作与变电站运行方式息息相关。虽然目前微机备自投有很强的自识别模式，但是因为由于微机备自投保护还不能识别热备用与冷备用之间的区别，所以当需备自投的开关或用于备自投电压鉴定的处于冷备用时，为了防止备自投误动作，需运行人员退出备自投。

在大多数的备自投装置带有后加速过流保护，作为备投于故障设备时快速切除故障。因此，该保护相当于充电保护，电流定值应对故障设备有足够的灵敏度，同时还应可靠躲过包括自起动电流在内的最大负荷电流。但是当备自投动作后，备投的断路器在运行状态时，作为后加速过流保护的时限很短，与下一级的保护不配合。此时，运行人员需退出备自投装置上的过流保护。

随着电网的不断发展，变压器的负荷与季节、气候关系越来越密切。特别是在迎峰度夏期间，变压器的负荷越来越重。在备自投的过程中，还应该考虑到变压器的负载情况。在变压器的中、低压侧备自投，若出现备自投后，变压器的负载超出15%的变压器额定功率。这对变压器的安全运行非常不利，应快速转移负荷或断开部分不重要的负荷。因此在这种情况下，为了保证重要用户的供电，有时需考虑在备自投过程中联切部分次要负荷或停用备自投装置。

4 备自投在整定计算中应注意的事项

在备自投的整定计算中，特别应注意时间的整定。备自投分为2个动作过程，电压鉴定元件动作后延时跳开工作电源及小水电联络线为第一个过程；备用电源的投入为第二过程。

第一过程的动作时间应考虑到线路瞬时性故障，后备保护动作后重合成功。因此该动作时间大于本级线路电源侧后备保护动作时间（一般为距离III段动作时间）与线路重合闸时间之和。

第二过程的动作时间应考虑到第一个过程动作后的裕度时间，一般整定为0.5秒。

5 结论

随着我省内500KV电网建设步伐的加快，220KV与500KV的电磁环网即将打破，220KV降压变电站将成为负荷端。当前的电网越来越注重其经济性和供电的不间断性.可以肯定，在这种趋势下，模式自适应的微机备用电源自投装置将在220KV系统领域也有广泛的应用。

参考文献：

[1]《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》（DL/T 584-95）.