配电网中接线方式与备自投选取原则的探讨

武志东，武 斌

（1.河南省电力公司，河南郑州450052；2.河南郑州供电公司，河南郑州450006）

配电网中接线方式与备自投选取原则的探讨

武志东，武 斌

（1.河南省电力公司，河南郑州450052；2.河南郑州供电公司，河南郑州450006）

变电站有多种接线方式，一般分为多电源、双电源、单电源和单主变等。不同的接线方式和负荷状况适合配置不同的备自投方案。通过对电网接线方式和常见备自投动作情况的分析，得出变电站配置进线备自投、分段备自投和主变备自投的原则。

接线方式；备自投；选取原则；自投方式

随着用电客户对电力可靠供应要求的提高，备用电源自投装置已广泛的应用于配电网中。备自投装置因其接线简单、可靠性高、节省投资、简化电网一次接线和继电保护配置等诸多优越性[1]，大量的应用于110 k v及以下电压等级的变电站中，用来保证对用户连续可靠的供电。

在中心城市，电网建设项目落地的难度越来越大，而电网负荷以年均两位数的速度增长，这就造成了城市建成区内设备所带负荷普遍偏重。负荷高峰阶段，备自投装置的投入可能造成其他健全设备的过载，继而引发连锁的跳闸反应[2]，造成事故扩大。备自投装置可以有不同的配置方式，本文将根据郑州供电公司的实际情况，探讨根据电网接线方式和设备负荷情况来合理配置备自投装置的原则。以上）。一般采用两条线路分别各带一段负荷，母联开关在备用位置。此种方式的优点是运行方式调整灵活，运行可靠；缺点是投资较大，不够经济，同时二次接线复杂，运行操作繁琐。该种类型变电站，见图1。

图1 多电源变电站示意图

1 系统接线方式

由于历史的原因和变电站在电网中地位和所带负荷的不同，变电站有不同的接线方式。电网方式安排的总体原则是：当电网内个别或部分设备发生事故时，应能保证把事故范围限制到最小，并保证对重要用户的供电；将短路容量限制在设备允许的范围内；便于迅速切除故障点，保证系统安全迅速恢复供电；保持电能质量符合标准；使系统具有合理的经济性和灵活性。配电网中的变电站一般有以下几种类型。

1）多电源的变电站

此种变电站一般负荷性质比较重要或处于上一级电网的交汇处，其110 kv进线电源较多（4回及

2）双电源的变电站

此种变电站是电网中最常见的变电站接线方式，其110 kv进线电源有两条。一般采用两条线路分别各带一段负荷，母联开关在备用位置。此种方式的优点是运行方式调整灵活，运行可靠，二次接线简单，操作方便。该种类型变电站，见图2。

图2 双电源变电站示意图

3）其他类型的变电站

变电站一般处于电网的末端或是新投运的变电站。有的110 kv进线电源只有一条（第一期工程，随着电网的发展和负荷的增加逐步过渡到双电源供电），有的主变只有一台。若初期规模即为双电源、双主变供电，当投运初期负荷不大时也可以采用单台主变运行。此种方式的优点是运行损耗小，且可以随着电网的发展逐步完善；缺点是可靠性差。该种类型变电站，见图3。

图3 单电源变电站示意图

2 常用备自投方式和动作逻辑

目前电网中常用的备自投装置很多，其中比较典型的有进线备自投、分段或桥开关备自投、变压器备自投三种，它们的动作逻辑如下。

2.1 进线备自投

1）正常运行条件，见图4：

进线 2备用进线 1：1DL，3DL处于合位置，2DL处于分位置，进线1、进线2均有电压，备自投投入开关处于投入位置。

进线 1备用进线 2：2DL，3DL处于合位置，1DL处于分位置，进线1、进线2均有电压，备自投投入开关处于投入位置。

2）启动条件：

（1）进线2备用进线1：进线2有电压，进线1无电压，且无电流；

（2）进线1备用进线2：进线1有电压，进线2无电压，且无电流。

图4 进线备自投示意图

3）动作过程：

启动条件（1）：1DL处于合位置，经过延时跳开1DL，确认跳后，合上2DL；1DL处于分位置，经延时后合上2DL。

启动条件（2）：2DL处于合位置，经过延时跳开2DL，确认跳后，合上1DL；2DL处于分位置，经延时后合上1DL。

4）退出条件：

（1）1DL，2DL处于合位置；（2）备自投一次动作完毕；（3）有备自投闭锁输入信号；（4）备自投投入开关处于退出位置。

2.2 分段或桥开关备自投

以分段开关备自投为例进行说明：

1）正常运行条件，见图5：

3DL处于分位置，1DL，2DL处于合位置，I段、II段母线均有电压，备自投投入开关处于投入位置。

2）启动条件：

（1）II段备用 I段：I段母线无电压，1DL进线1无流，II段母线有电压。

（2）I段备用 II段：II段母线无电压，2DL进线2无流，I段母线有电压。

3）动作过程：

启动条件（1）：当1DL处于合位置，经过延时跳开1DL，确认跳后合上3DL；当1DL处于分位置，经延时后合上3DL。

启动条件（2）：当2DL处于合位置，经过延时跳开2DL，确认跳后合上3DL；当2DL处于分位置，经延时后合上3DL。

4）退出条件：

（1）3DL处于合位置；

（2）有备自投闭锁输入信号；

（3）备自投一次动作完毕；

（4）备自投投入开关处于退出位置。

图5 分段备自投示意图

桥开关备自投和分段开关备自投动作原理类似，在此不再详述。

2.3 变压器备自投

1#变压器为主变压器；2#变压器为辅变压器。

1）正常运行条件，见图6：

2DL，4DL处于分位置，母线有电压，辅变压器进线2有电压，备自投投入开关处于投入位置。

2）启动条件：

辅变压器进线2有电压，且1#变压器无电流，母线无电压。

3）动作过程：

当3DL处于合位置，经延时跳开3DL，确认后合上2DL，4DL；当3DL处于分位置，经延时后合上2DL，4DL。

4）退出条件：

（1）备自投一次动作完毕；

（2）3DL，4DL处于合位置；

（3）有备自投闭锁输入信号；

（4）备自投投入开关处于退出位置。

图6 变压器备自投示意图

此外，备自投还往往配置有过负荷联切功能。即备自投动作，备用侧开关合闸后，经过过负荷联切投入时间延时，装置将投入过负荷联切判断。若电流大于过负荷定值，经过负荷联切动作时间延时后，装置将切除用户指定的负荷；若装置在备自投开关动作后的过负荷联切退出时间内未出现过负荷，装置将自动退出过负荷联切判断。过负荷联切判断功能和过负荷联切退出时间都可以通过控制字来投退。

3 根据系统接线方式建议设置的备自投方式

以郑州地区为例，为提高供电可靠性，110 kv变电站中、低压侧（35 kv和10 kv）母联开关均配有备用电源自投装置，但在夏季、冬季地区大负荷期间，110 kv线路故障，造成该线路所带主变失压，中、低压侧母联备用自投装置动作成功后往往造成运行主变过载，最严重时出现1台主变带3台主变负荷，严重影响运行主变的安全运行。因此，为解决上述问题，可通过加装110 kv侧母联、进线自投装置，或者加装低压侧联切负荷装置来保证运行主变稳定运行。针对不同变电站接线方式、负荷水平，应该采取不同的备用电源自投装置。

3.1 变电站配置110 kv进线备自投装置

以下四点同时满足时，应配置110 kv进线备自投装置：①该变电站110 kv进线电源较多（4回及以上）；②进线自投后，不会造成相关110 kv线路过载；③中、低压侧无母联自投或虽有自投但会造成运行主变过载；④自投不涉及小电源并网联络线。

综上考虑，多电源变电站适合将进线备自投装置和低压侧母联备自投进行组合配置。

3.2 变电站配置110 kv桥开关备自投装置

以下三点同时满足时，应配置110 kv桥开关备自投装置：①110 kv桥开关备自投动作后不会造成相关110 kv线路过载；②中、低压侧无母联自投或虽有自投但会造成运行主变过载；③自投不涉及小电源并网联络线。

综上考虑，双电源变电站适合将110 kv桥开关自投装置和低压侧母联备自投进行组合配置。

3.3 变电站配置中、低压侧母联自投后联切负荷装置

以下两点同时满足时，应考虑装设自投后联切负荷装置：①中、低压侧母联自投后造成运行主变过载；②110 kv装置未装置进线和母联自投。

3.4 变电站配置变压器备自投

以下两点同时满足时，应考虑装设变压器备自投装置：①变压器负荷较轻且近期无较大增长；②110 kv装置未装置进线和母联自投。

此种情况下，变电站无法装设进线和母联备自投，不利于电网后期备自投配置，所以一般不建议此种配置。

4 系统实例分析

以郑州地区110 kv东风变为例，其一次接线及正常运行方式，见图7。110 kv双母线，10 kv单母分段。

正常运行方式：

东110 kv东母：凤东2，东1#，3#变运行，民东2备用；

东110 kv西母：II金东2，东2#变运行，东支2备用；

东110，东I IIO，东II IIIO备用；东I IIO，东II IIIO母联备自投投入。

图7 东风变一次接线图

4.1 负荷水平（以2011-8-15，大负荷时刻为例）

最大负荷时刻，主变负载率均在70％以上，见表1：4.2分析和建议：

1）分析最大负荷水平下，主变负载率均在70％以上，不满足N-1要求，任一台主变跳闸，10 kv母联备自投动作后均造成运行主变过载。特别是当带2台主变的电源线路（正常方式下为凤东线）跳闸，1台主变要同时带3台主变负荷，主变过载更加严重。

2）建议①110 kv侧有4路电源（凤东线，民东线，II金东线，东支线），为避免110线路跳闸，主变过载，建议加装110 kv进线自投；②针对任一台主变跳闸，10 kv母联备自投动作后运行主变过载建议加装10 kv联切负荷装置。考虑线路故障机率远大于主变故障机率，优先加装110 kv进线自投。

5 结论

表1 东风变负荷情况

备自投装置在电网中的广泛应用，有效的提高了电网的可靠性，保证了电网的连续供电，实现了电网经济效益和社会效益的统一。根据电网接线方式和负荷的大小，合理选择备自投装置的类型和自投方式，对于保证投资效益、最大限度的发挥备自投装置的作用，有着积极的作用。

[1]李曼岭，黄芳.备用电源自动投入装置在电网中的多元化应用[J].电力系统保护与控制，2009，37（18）：147-150.

[2]邱建，蔡泽祥，李爱明，等.基于N-1准则的备自投投退控制策略[J].电网技术，2009，33（8）：66-71.

[3]烟台东方电子信息产业股份有限公司.DF3282备用电源自动投入装置技术说明书[S].烟台：烟台东方电子信息产业股份有限公司，2000.

〔责任编辑 石白云〕

Discussion on the Principle of Back-up Sw itching Equipment Selected w ith the Distribution Network in Connection M ethod

WU Zhi-dong，WU Bin
（1.Electric Power of Henan，Zhengzhou Henan，450052；2.Zhengzhou Power Supply Company，Zhengzhou 450006）

Substations have a variety of connectionmodes，generally divided intomultiple power supplies，dual power supplies，single power supply and singlemain transformer and so on.Different connection modes and load conditions scheme for configuring differentbusbar automatic transfer switch.Through the introduction of Network connection and Common automatic bus transfer，came to the principle for the incoming-line back-up switching equipment，Step back-up switching equipment and main transformer backup switching equipment，in order tomaximize the standby power source automatic connection device to play an active role.

connectionmode；back-up switching equipment；selection principles；automatic switching

R235.3+4

A

1674-0874（2012）04-0069-04

2012-03-23

武志东（1981-），男，山西大同人，硕士，工程师，研究方向：电网调度。