微机备自投装置的相关问题与运行

【摘　要】针对电力系统中备用电源自投装置在应用中的若干问题进行了总结，对主变保护闭锁备自投装置的情况进行了分析，并提出了几个在运行中应注意的问题。

【关键词】备自投；保护；闭锁；可靠性

引言

随着我国人民生产生活的现代化程度日益提高，人们对电力的需求和依赖程度也在倍增，对电能质量的要求也更加严格。有些电力用户尤其对不间断供电的要求显得更加突出。因此各种电源的相互切换，保证电源的不间断供电和供电的高可靠性成了电力系统的重要部分。为满足电网经济运行及提高双电源及以上供电负荷的高可靠供电、保证连续供电，常采用备用电源自动投入装置。备自投装置可以在电力系统发生故障导致变电站失去工作电源时，自动将备用电源投入以使变电站设备继续运行。备自投装置接线简单、可靠性高，对提高电力系统的供电可靠性有很大的作用。备自投装置是系统自动装置与继电保护相结合，是一种对用户提供不间断供电的经济而又有效的技术措施。它在现代供电系统中得到了广泛的应用。

1、备自投装置的组成

1.1低压启动部分：当工作母线因各种原因失电，断开工作电源断路器；

1.2自动合闸部分：当断开工作电源的断路器后，经一定的延时将备用电源的断路器自动合上。

2、备自投装置的方式

备自投装置通常情况下有二种最基本而常用的方式。

2.1明备用：指专门设一备用电源，正常情况下备用电源不工作。也叫线路备自投或主变备自投。

2.2暗备用：指不设专用的备用电源，两个工作电源互为备用，正常时两个工作电源都工作，当一个工作电源故障断开时，自动切到另一个工作电源上供电。也叫分段备自投。

3、备自投装置的使用原则

3.1备自投装置在合上备用电源断路器之前，不论工作电源断路器是否断开，备自投延时启动后都应再跳一次该断路器，并检查该断路器跳位辅助触点已经断开且备用电源正常，以避免将备用电源系统连接至故障点，扩大事故，加重设备损坏程度。

3.2工作电源的母线失压时，必须进行工作电源无电流检查，才能启动备自投，以防止电压互感器二次电压断线造成失压，引起备自投误动。工作电源的母线暂时失压又恢复，备自投装置其充电时间应清零后，再重新计时充电。

3.3当备用电源侧无电压时，备用电源自动投入装置不应起动。否则，即使动作了也不会恢复供电。反而增加了操作时间，延误送电。

3.4备自投装置动作的时间应尽量缩短，且只允许动作一次。在备自投装置将备用电源断路器合闸后，如果保护装置动作出口将此断路器跳开，说明可能存在永久性故障，则备自投装置不应将此断路器再次合闸，以免对系统造成不必要的冲击和更严重的事故。

3.5运行人员人为断开工作电源断路器时应闭锁备自投。

3.6备自投装置应具有闭锁的功能。每套备自投装置均应设置有闭锁备用电源自投的逻辑回路，以防止备用电源投到故障的元件上，造成事故的扩大。

4、备自投装置的充电条件

备自投装置投入工作，且无放电条件；工作电源和备用电源均正常，即均符合有压条件；工作断路器在合位且处于合后，备用断路器在跳位。

5、备自投装置的放电条件

备用断路器合上；备用电源无压，经延时放电。从逻辑上讲，备用电源不满足有压条件即说明其异常，但为防止母线PT一相或两相断线以及系统扰动，采用备用电源无压后延时放电的方式。另外，工作电源无压而备用电源不满足有压条件时，也经上述延时放电备自投；手跳运行断路器，经延时放电；异常情况，如TWJ异常、断路器拒动等；外部闭锁信号。

6、备自投装置的闭锁条件

手动断开工作电源断路器；保护动作跳开工作电源断路器；母线或线路PT断线；断路器拒动；两进线或两主变电流之和大于其中一条进线或主变额定电流时；备自投停运。

7、保护闭锁备自投装置分析

主变保护对备自投方式的影响非常大，其闭锁情况又跟具体的主接线方式有关，下面就结合110kV变电站常见的内桥接线方式下的110kV进线及分段备自投和单母线分段接线方式下的主变及10kV分段备自投进行分析。

7.1内桥接线方式下110kV进线及分段备自投分析

以图1的接线方式进行方式1和2为例的分析。方式1和2——对应通过分段断路器实现I母和II母互为暗备用的两种方式。备用电源装置自投逻辑：110kV＃1、＃2母线均正常投入，分段断路器断开，此时110kV＃1、＃2母线互为备用，当一段母线因电源进线故障造成母线失去电压时，备自投动作先将失压侧进线断路器1DL（2DL）跳开，然后将分段断路器3DL自动投入。

7.1.1差动及非电量主保护动作。当故障发生在#1主变差动保护区内，那么保护应立即无时限出口跳开1DL、3DL、4DL开关（1DL开关CT装在靠近线路侧，主变10kV侧开关CT装在靠近变压器侧）。1DL开关跳开后，工作母线失压，备自投装置检测到1DL无流，Ⅱ母有压后动作，第一时间跳开1DL开关，第二时间合上3DL开关。3DL开关合上后，电又送至故障点。本体重瓦斯和调压重瓦斯动作跳开1DL、3DL、4DL开关后，备自投动作会同样合于故障点。故内桥接线方式下，差动及非电量主保护动作闭锁备自投。

7.1.2高后备保护动作。当高后备保护动作第一时间跳开6DL开关，第二时间跳开1DL、3DL、4DL开关。1DL开关跳开后，备自投动作会同样送电至故障点。故内桥接线方式下，主变高后备保护动作闭锁备自投。

7.1.3低后备保护动作。当故障发生在低后备保护区内，那么保护动作第一时间跳开6DL开关，第二时间跳开4DL开关。由于110kV＃1、＃2母线有压，故备自投装置不动作。

所以内桥接线方式下的110kV进线及分段备自投在主变保护动作跳开进线开关时闭锁备自投装置。

7.2单母线分段接线方式下的主变及10kV分段备自投分析

以图2的接线方式进行方式1和2为例的分析。备用电源装置自投逻辑：10kV＃5、＃6母线均正常投入，分段断路器断开，此时10kV＃5、＃6母线互为备用，当一段母线因电源进线故障造成10kV母线失去电压时，备自投动作先将失压侧主变低压侧断路器6DL（7DL）跳开，然后将分段断路器8DL自动投入。

7.2.1差动及非电量主保护动作。当故障发生在#1变差动保护区内，那么保护应立即无时限出口跳开两侧开关（4DL和6DL），因故障发生在两侧开关CT（主变两侧开关CT均装在靠近变压器侧）以内，故跳开两侧开关后，故障点已被切除（隔离），而此时低压侧的10kV＃5母线失压，故备自投应动作先跳6DL开关，然后合上8DL开关，以保证供电的可靠性。同理，本体重瓦斯和调压重瓦斯动作后切除两侧开关，将故障变压器退出运行，此时备自投也应该正确动作。所以在任何一台变压器的主保护动作后，不应闭锁备自投。

7.2.2低后备保护动作。当故障发生在10kV＃5母线上时，主变低后备保护动作跳开6DL开关来隔离故障点。若此时主变及10kV分段备自投动作将8DL投入，故障就会仍然存在，所以此时应闭锁备自投，以防止在此情形下备自投装置误动而造成故障程度加剧。

7.2.3高后备保护动作。当故障发生在高后备保护区内，主变高后备保护动作切除故障。此时备自投应正确动作。但主变高后备作为主变低后备的后备保护，在10kV＃5母线故障，而主变低后备拒动时动作。若此时主变及10kV分段备自投动作将8DL投入，故障就会仍然存在。为了防止此种情况发生，所以高后备保护动作闭锁备自投。

8、备自投装置的一些特殊问题

8.1备自投与重合闸的配合

对于对侧线路装设有重合闸的系统，备自投可等待对侧重合闸失败后启动自投，也可直接自投。重合失败后自投对恢复供电较有利，相当于用户有两套自动装置，一套为上级的自动重合闸，一套为本站的备用电源自动投入装置。若系统中发生瞬时性故障，上级自动重合闸动作，重合成功，本站备用电源自动投入装置不再动作。若系统发生永久性故障，自动重合闸动作不成功，则本站的备用电源自动投入装置再动作。但自投延时将延长一个重合闸动作周期。原则上对供电容量大、装置可靠性较高、供电线路较长、重合成功率低或对连续性供电有特殊要求的重要负荷可采用直接自投方式；对装置可靠性相对较低的常规备自投的负荷可采用先重合后自投方式。

8.2检有压方式

一般逻辑上对备用电源有电压检测处理有两种方式：一是在备自投启动前检查备用电源有电压；二是在跳开工作电源断路器后检测备用电源有电压。前者优点是，备自投失败后由主供电源对侧恢复供电的操作简单，缺点是在主供线路永久性故障以及其它不允许带线路送电的情况下不适用；后者与前者相反。考虑目前变电站主备电源的区别不严格和无人值班技术的进步，建议采用后一种方式，即跳开工作电源断路器后再检备用电源有压。

8.3过负荷减载

备自投装置动作后，当备用电源容量不能满足全部供电容量要求时，则应在备自投装置动作合上备用断路器后延时有选择地切除部分次要负荷，同时应闭锁这些线路的重合闸，以确保供电安全。考虑两个备用电源不同容量，装置分别对应设置两个电流门槛两套延时定值。在延时时间内，电流超过相应门槛，过负荷减载就起动，其后不再受延时投入时间的控制，直至电流小于0.95倍门槛（返回系数=0.95），或所有各轮减载均动作后，过负荷减载才自动退出。

备自投合备用断路器命令发出5S后，该断路器未能合闸，则本次备自投动作过程的过负荷减载自行退出。

8.4对小电源的处理

8.4.1无小电源或带小电源但不需特别处理，绝大多数场合采用该方案：跳开工作断路器时联切小电源，投入备用电源前应同时检查小电源联络开关已跳开。

8.4.2带小电源且需保留，跳开工作开关时不联切小电源。系统备用电源通过捕捉与小电源的同期后合闸，无法检同期合闸时，允许由小电源给变电站供电。

另外，少数变电站考虑操作电源容量限制，变压器备自投合备用变压器时要求各侧开关分时合闸。

8.5断路器拒动处理

断路器拒动是指备自投动作逻辑正确，但由于断路器原因断路器未动作，主供电源断路器未断开或备用电源断路器未合上，使备用电源装置处于等待状态。

备自投起动后，备自投逻辑的继续取决于有关断路器的变位。若备自投发出跳合断路器命令后，如经过断路器拒动检查时间，该断路器位置未变位，装置则闭锁备自投并报警：断路器拒动。

8.6无功补偿电容器的处理

电容器保护如果设有低电压保护，则当主供电源消失时，低电压保护应先切除电容器，再合备用电源，两者应考虑配合；如果电容器未设低电压保护，则备自投应先切除电容器，再合备用电源。

8.7母线上带消弧线圈自投的问题

在备自投跳进线开关的同时，如果母线上有接地变压器带消弧线圈，应核算备自投动作后消弧线圈的脱谐度；如果存在谐振过电压可能则应切除接地变压器。110kV及以上中性点有效接地的系统中，要防止备自投动作中对失去中性点接地的变压器充电和电源切换后上一电压等级的系统失去有效的中性点接地。

8.8与远切线路的配合

如果备自投装置的某条工作电源为远切线路，那么无论这条工作电源是由于什么原因失去，备自投不应动作。即如果线路1为远切线路，那么在图1中，110kV＃1母线失压备自投不动作；在图2中，10kV＃5母线失压备自投不动作。这是为了防止110kV＃1母线和10kV＃5母线失压是由于远切动作切除了线路1的电源，而此时备自投不应动作再将负荷合于系统。

9、备自投装置的运行维护

目前，备自投装置已广泛应用于110　kV变电站，其可靠性直接影响着整个变电站乃至系统的安全稳定运行，稍有不慎就会导致大面积停电。因此，在正常运行维护过程中，还应注意以下几点：

9.1在变电站新投运时，必须做备自投装置的实际带开关跳、合试验，不能用简单的模拟试验来代替，模拟试验只能用来检测备自投装置的一般逻辑功能，尤其应注意对备自投闭锁逻辑的试验。

9.2工作电源负荷电流过大，如两进线或两主变电流之和大于其中一条进线或主变额定电流时会闭锁备自投装置（有些备自投会闭锁，有些备自投不闭锁）；工作电源负荷电流过小，也会闭锁备自投装置。如许继电气公司生产的WBT-822型备自投装置，在两台主变分列运行时，当任一主变低压侧电流小于门槛值时（现场实际整定为0.04In），备自投发“分段跳位异常”信号并闭锁备自投，此时异常信号无法手动复归。运行人员可不用退出备自投装置，装置继续运行。当两台主变低压侧电流均大于门槛值时，在满足其它条件时，装置自动充电，备自投功能自动投入运行.　但备自投面板“告警”灯须手动复归。

9.3备自投装置检无流定值要根据现场实际负荷情况整定，既不能过大，也不能过小，定值过大在PT断线时会造成误动，定值过小则由于微机型备自投装置的零漂存在造成拒动。如果是新投运的变电站，无出线负荷或由于只有一、两条出线负荷，负荷电流小于备自投装置检无流定值，为防止误动，那么更换PT一、二次保险时申请停用备自投装置。

9.4运行值班人员应及时处理备用母线PT三相断线和备用线路PT断线的情况，否则工作电源失电时备自投将拒动。

9.5当执行分合闸操作时，应检查备自投装置上的充电状态是否对应操作的状态。

9.6备自投动作后，有些型号的装置只要运行方式满足要求即可准备再次动作（如南瑞继保电气有限公司生产的RCS-9653、RCS-9651C，北京四方公司生产的CSB21A）；有些型号的装置不仅要运行方式满足要求，而且需要手动复归才能准备再次动作，否则备自投将闭锁（如许继集团股份有限公司生产的WBT-822、北京四方公司生产的CSC246A）；还有些型号的装置甚至需要修改控制字才能再次动作，否则备自投将退出运行（如北京四方公司生产的CSC-246）。

9.7备用、分段断路器停电检修时，应向调度申请停用备自投。这是为了防止备自投误动，伤害检修人员安全。

9.8直流电源消失或运行灯熄灭，应退出备自投装置，断开出口压板，恢复正常后，方可投入运行。