某220kV变电站备自投装置设计\应用的问题分析

摘 要 本文针对近几年来在变电站综合自动化改造中，遇到有关备自投装置的一些问题进行总结，提出备自投装置设计和应用方案。

关键词 备自投装置；综合自动化改造；设计

中图分类号TM63 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）45-0047-02

1 概述

在电力系统中，为了提高供电的可靠性，我们增设了备用电源自投装置，通过增设设备，可以保证连续供电，对提高多电源供电负荷的供电可靠性很有帮助。备用自投装置的工作原理是，当工作电源因故障消失后，备用电源迅速启动，迅速切换到工作状态，同时切断工作电源，减少因停电造成的损失。

备自投装置在变电站被广泛应用，甚至是多级备自投。例如：一个220kV变电站中，有220kV进线、10kV分段或主变、380V母线备自投共三级备自投。本文就220kV金砂变电站备自投有关问题进行分析。

2 问题提出

220kV金砂变电站现有主变3台，220kV电气接线形式现为双母线带旁路接线，设专用旁路、母联断路器，现有220kV出线5回。 110kV电气接线形式现为双母线带旁路接线，设专用旁路、母联断路器，现有110kV出线8回。10kV电气接线形式为单母线分6段接线，每台主变10kV侧均双臂进线。具体见220kV金砂变电站主接线图，红色为10kV部分。

10kV有 6段母线，配了四个备自投装置。一台主变失电，一般情况下就有两个备自投装置要动作，但2#主变失电情况下，四个备自投装置都要动作，为避免备自投同时动作，可以从时间上整定，让其中两台延时动作。如果两台主变失电或者本来就两台主变运行，其中一台主变失电情况下，一台主变根本不可能带10kV的 6段母线，这样问题就来了，四个备自投装置是相对独立的，满足备自投的启动条件它们必然会动作，最后将造成一台主变带10kV的 6段母线，主变变低过流动作，变电站10kV全部失电。

当然也许你想用切负荷应该能解决，四个备自投装置来自不同的厂家，总不能因为一种情况，让备自投每次动作都去切负荷，发现不对再去人工恢复吧，哪就不用做综合自动化改造了。

3 备自投原理

备自投装置典型配置三种常见的BZT方式。在广东地区还有一种负荷均分分段备投，它只适宜只有一台主变10kV侧为双臂进线的主接线形式。

3.1 备自投的启动条件

工作母线失压是备自投启动的条件，但只有当工作母线电源确实无压，备自投才允许启动，故应设置启动延时躲开电压波动。

为防止备自投对线路倒送电现象的发生，我们不论进线断路器是否断开，都应当在备自投延时启动后再跳一次该断路器，并及时检查该断路器跳位辅助触点，这是启动合闸的必要条件。对侧设重合闸的系统中备自投可等待对侧重合一次失败后启动自投，也可直接自投。重合失败后自投对恢复供电较有利，但自投延时将延长一个重合闸动作周期。在日常工作中，选取直接自投方式还是先重合后自投方式要根据具体的情况而定，对与供电容量大、供电线路较长、重合成功率低可采用直接自投方式；对装置可靠性相对较低的常规继电器备自投的负荷可采用先重合后自投方式。

3.2 备自投闭锁条件

一般应考虑：1）手动断开工作电源，备自投不应动作。设计应考虑手分继电器或控制开关触点闭锁备自投；2）为防止自投在故障上，内部故障时应闭锁备自投，设计应考虑备用电源进线开关的相邻元件保护出口触点闭锁备自投；3）备自投停运。

为了保证备自投只实施一次自投，我们应设置充足的充电装备，在传统备自投上采用电容器充放电过程中，以及瞬时动作延时都要对返回的中间继电器实现一次合闸。在微机备自投中，一般采用逻辑判断和软件延时代替充电过程，即在所有闭锁条件均无效时，延时10s允许备自投工作，“闭锁”或“退出”条件为“真”则立即放电。

我们选定10s作为我们的充电时间，主要是基于以下几点考虑：一是考虑一定裕度；二是等待故障造成的系统扰动充分平息，认为系统已经恢复到故障前的稳定状态；三是躲过对侧相邻保护最后一段的延时和重合闸最长动作周期。以避免合闸在故障上造成开关跳跃和扩大事故的发生。

为防止主供电源PT断线引起误动，应设PT断线闭锁。对单相或两相PT断线，检无压判据如果采用三相电压Ua、Ub、Uc均小于门槛，单相断线不会误动，对三相PT断线，则必须通过检测进线CT无流条件闭锁。无流检查可以采用固定门槛常规算法，也可以采用自适应门槛的算法提高灵敏度。具备条件的变电站应尽可能接入电流闭锁条件。

3.3 备自投的一些特殊问题处理

1）过负荷联切问题

很多地方的出现停电现象时，备用电源并不能满足所有的供电要求，这时候应有选择地切除这些线路的部分负荷，并迅速关闭重合闸。

2）站内无功补偿电容器的处理问题

如果电容器设有低电压保护，当主供电源停止供电后，低电压保护应先切除电容器，再合备用电源，应配合号电容器和备用电源的使用；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。

3）母线上的接地变压器和带消弧线圈自投的问题

在备自投跳进线开关同时，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。110 kV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。

4 处理方案

根据220kV金砂变电站电网运行方式，不存在热冷备用情况。因为热备用肯定不是经济运行的方式，冷备用又存在中性点投入等技术问题。所以本站10kV的四个备自投装置只有前面介绍第一种BZT方式。

4.1 方案一

知道四个备自投装置只有一种运行方式，就好办多了。好在10kV的 6段母线只有分段没有母联，如果有母联就更麻烦了。我们只要保证10kV IA段、IIA段、IIIA段和10kV IB段、IIB段、IIIB段的分段开关不同时处于合位，就不会出现一台主变带10kV的 6段母线情况，那就需要在备自投闭锁条件中，加入相邻分段开关的辅助触点闭锁备自投。虽然不是完美的解决方案，但能解决问题。

4.2 方案二

建议将四个备自投装置整合成一个备自投装置，这就需要保护厂家专门针对220kV金砂变电站情况，研发一个备自投装置。把10kV的 6段母线作为一个整体来考虑，并能做到只有一台主变时实施过负荷联切。

4.3 方案三

现在变电站的建设，已经从综合自动化发展到数字化、智能化。智能化变电站是变电站自动化技术发展的方向和必然趋势。目前总有人觉得没有一个装置就不塌实，其实没有必要。我们只要在目前220kV金砂变电站综合自动化系统中加一个备自投程序，用主变变低跳闸和保护动作（不包括变低后备保护）去启动它，就可以完全解决220kV金砂变电站10kV备自投问题。因为综合自动化已经采集备自投所需的所有信息，不加以利用本身就不是一个完善的综合自动化系统，更不用谈智能化。

5 结论

备用电源自投装置的使用，保障了电网安全，为安全用电提供了保障，尤其是微机技术的不断发展，使得我们实现灵活、智能的操作智能型备自投变成了现实，备自投的原理很简单，但是在应用当中涉及的稳定因素很多，如何不断的提高备自投操作的成功率，仍然是我们要研究的课题，只有在工作中成立专业的研发小组，不断总结，深入研究，才能不断的提高可靠性，保障电网安全。

参考文献

[1]NSR640R备自投保护测控装置说明书.国电南瑞，2009．

[2]NSP40B/C备用电源自动投入装置技术说明书.南京中德，2009．

[3]GB50062-92电力装置的继电保护和自动装置设计规范.能源部，1992．

[4]DL 428-91 电力系统自动低频减负荷技术规定.能源部，1992．

[5]广东电网110～220kV变电站自动化系统技术规范.广东电网公司，2008.

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