地区电网两级备自投装置的安全应用

宁夏电力公司银川供电局 李莉荣

1.引言

备用电源自投装置（简称“备自投装置”）是电力系统工作电源因故障或其他原因失电后，断开工作电源并将备用电源投入工作的装置［1］。目前，银川电网绝大部分110kV变电站均实现了“N-l”，且个别站为节省投资设计为两台变压器和两条进线成内桥接线方式，正常运行为一条进线通过桥断路器带两台主变运行，为避免发生全站停电事故，这些站都按规定配置了110kV备投装置并按进线自投方式（一用一备）整定。近几年，随着电网规模的不断扩大，系统网络结构日益复杂，为了适应不同的电网运行方式，有效提高供电可靠性，银川电网已逐步在符合“N-l”配置的变电站主变各侧均配置了备投装置，以便于方式灵活应用。因此，对备自投装置进行合理地整定是实现电网稳定供电的保障，备自投时间虽然整定规程［2］有所规定，但其已远远不能满足实际需求。

2.常用备用电源自投方式及动作逻辑

目前，银川电网中常用的备用电源自投方式有进线备自投、母联或桥开关备自投两种，它们的动作逻辑分述如下。

2.1 进线开关备投

如图1，正常运行时两线路TV均有压，两段母线均有压，1DL和2DL中的一个开关在合位，另一在分位，3DL在合位。

1）备投逻辑：工作线路1失电，1DL处于合位，在备用线路2有压、3DL在合位的情况下跳开1DL，合2DL；当1DL偷跳，合2DL。为防止TV断线时备自投误动，取线路电流（I1或I2）作为该线路失压的闭锁判据。

2）备投动作过程分解（1DL运行，2DL备用）

a）过程1：判断Ⅰ、Ⅱ母均失压、线路1无流、线路2有压作为启动条件，1DL在跳闸位置作为闭锁条件，以延时T5跳开1DL，并检查1DL是否在分闸位置。

b）过程2：以线路2有压、1DL在跳闸位置、Ⅱ母失压作为启动条件，2DL在合闸位置作为闭锁条件，以延时T8合2DL。

c）过程3：判断3DL偷跳、Ⅰ母有压、进线2有压、Ⅱ母失压作为启动条件，2DL在合闸位置作为闭锁条件，以延时T8合2DL。

d）过程4：1#变动作信号、1DL跳位、3DL跳位、线路2有压、Ⅱ母失压作为启动条件，2DL在合闸位置作为闭锁条件，以延时T8合2DL。

2.2 母联或桥开关备投

如图2所示，正常运行时，Ⅰ、Ⅱ母均有压，1DL、2DL在合位，3DL在分位。

1）备投逻辑：Ⅰ母失压，跳开1DL；在Ⅱ母有压的情况下，合3DL；1DL偷跳时，合3DL保证正常供电。为防止TV断线时备投误动，取线路电流作为母线失压的闭锁判据，即若Ⅰ母TV断线，但装置判断1DL有流则备自投不放电，此状态下，若2DL失压跳开或偷跳后，装置仍能够合上母联断路器带两段母继续线运行。

2）备投动作过程分解：

a）过程1：判断Ⅰ母失压，线路1无流，Ⅱ母有压作为启动条件，1DL分闸位置、3DL合闸位置作为闭锁条件，以延时T1跳开1DL，并检查1DL是否在分闸位置。

b）过程2：以1DL在分闸位置、Ⅰ母失压、Ⅱ母有压作为启动条件，3DL合闸位置作为闭锁条件，以T3延时合上3DL，并检查3DL是否在合闸位置。

c）过程3：判断Ⅱ母失压，线路2无流，Ⅰ母有压作为启动条件，2DL分闸位置、3DL合闸位置作为闭锁条件，以T2延时跳开2DL，并检查2DL是否在分闸位置。

d）过程4：以2DL在分闸位置、Ⅱ母失压、Ⅰ母有压作为启动条件，3DL合闸位置作为闭锁条件，以T3延时合上3DL，并检查3DL是否在合闸位置。

3.110kV备投不同运行方式下的分析比较

如图3（4）为某110kV变电站两级备投示意图，该站先后配置了高、低压备投（装置1、装置2），10kV按母联自投整定运行。下面对110kV备投的两种运行方式进行分析比较。

3.1 110kV（装置1）按进线备自投运行

如图3，当线路1发生永久性故障时，1DL对侧开关保护动作跳闸，110kVⅠ、Ⅱ母失压，线路1无流，在备用线路2有压的情况下跳1DL，合2DL，110kV线路备投动作成功。此方式下，在110kV母线失压的同时，10kVⅠ、Ⅱ母也同时失压，10kV母联备投启动条件不满足，不启动，备投不动作。故此方式下，若110kV进线备投未正确动作，该110kV站将全所失压。

进线备投动作时间的整定：

根据整定规程[2]：备投动作时间应大于本级线路电源侧后备保护动作时间，需要考虑重合闸时，应大于本级线路电源侧后备保护动作时间与线路重合闸时间之和。根据此原则，图3所示方式下该站两级备投时间不需进行配合，定值整定如下：

110kV进线备投按线路1、2电源侧后备保护跳闸时间与线路重合闸时间之和，再加上裕度时间△t，整定时间为4.0s，合闸时间为0.3s；10kV母联自投按与主变高后备保护跳闸时间配合，跳闸时间为2.4s，合闸时间为0.3s。

3.2 110kV（装置1）按桥备投运行

如图4所示，当线路1发生永久性故障时，该线路电源侧开关跳开，110kV桥备投动作，跳1DL，合3DL，在110kVⅠ母失压的同时，10kVⅠ母也失压，10kV母联备投启动，跳4DL，合6DL，由#2主变带10kV两段负荷。此时，无论110kV桥备投动作成功与否，10kV母联备投都可补救一次，供电可靠性大大提高。

桥备投动作时间的整定：

A.110kV按桥备投运行时，任一主变动作，均闭锁备投装置。

B.两级备投时间的上下级配合。

如前2.1.1所述，若110kV桥备投按线路1、2电源侧后备保护跳闸时间与线路重合闸时间之和，再加上裕度时间△t，整定时间为4.0s，合闸时间为0.3s；10kV母联自投按与主变高后备保护跳闸时间配合，跳闸时间为2.4s，合闸时间为0.3s。虽然整定规程[2]没有关于两级自投时间配合的要求，但各自动作对运行方式不利。

解决方案：针对这种情况，在整定备自投方案时应注意上下级配合，具体方案如下：

设110kV桥自投跳闸时间为T1，合闸时间为T2，10kV母联自投跳闸时间为T3，合闸时间为T4。

若线路1故障时，我们首先希望由线路对侧保线路全长有灵敏度的线路保护动作跳线路对侧开关，然后经对侧线路重合闸动作重合，恢复正常送电，此时两级备投均不应动作。若为永久性故障，再由线路对侧加速段保护切除故障，此时110kVⅠ母和10kVⅠ母同时失压，满足110kV桥备投和10kV母联自投启动条件，两套备投装置同时启动。但我们希望由110kV桥备投先出口，由T1时间跳1DL，T2时间合3DL，由线路2带两台主变的负荷恢复10kV母线送电。10kV母联自投虽也一起启动，但不希望其在这种方式下动作。如何避免就靠备自投装置的动作时间整定，将10kV母联备投跳闸时间整定的大于110kV桥自投跳闸T1与合闸时间T2之和就能实现上述逻辑。

因此10 k V母联备投跳闸时间为：T3=T1+T2+△t

其中：△t为裕度时间，考虑到实际开关动作时间等因素，一般为0.3-0.5s。

综上分析得出110kV桥自投和10kV分段自投跳闸时间、合闸时间应分别整定为：

110kV桥自投跳闸时间T1取4.0s，合闸时间T2取0.3s；

10kV分段自投跳闸时间T3取4.8s，合闸时间T4取0.3s。

该方案的优点在于110kV母线失压时，由110kV备自投先动作，动作不成功时，10kV备自投再动作，这样的备自投动作顺序和运行方式是最合理的，而且还能提高备自投动作的成功率。

4.结论

目前，银川电网为了保证供电的可靠性，备自投装置被大量使用，其在电网稳定运行中的地位也不言而喻，而整定规程［2］对于这方面的整定原则却尚不完善，从而造成一些备自投定值不能完全满足系统稳定要求。本文针对备自投的原理及动作逻辑进行了简单阐述，并结合变电站一次接线及备投装置的配置，阐述了不同运行方式下备投装置时间整定的问题，并提出了相应的解决方案，希望能对灵活安排运行方式，保证电网安全稳定运行有所帮助。

[1]GB/T14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程[S].北京:中国标准出版社,2006.

[2]DL/T584—20073kV～110kV电网继电保护装置运行整定规程[S].北京:中国电力出版社,2007.

[3]PSP642数字式备用电源自投装置技术说明书[S].南京:国电南京自动化股份有限公司,2007.

[4]CSC246数字式备用电源自投装置技术说明书[S].北京:北京四方继保自动化股份有限公司,2009.