110 kV内桥接线方式下主变保护闭锁备自投分析及改进

杨 甫，伏祥运

(连云港供电公司，江苏 连云港 222004)

110 kV内桥接线方式下主变保护闭锁备自投分析及改进

杨 甫，伏祥运

(连云港供电公司，江苏 连云港 222004)

伴随“三集五大”体系的深化实施，变电站的运方调整将由调控中心来完成，但主变保护动作闭锁备自投压板不能相应调整，将导致变电站在单线带双变运行方式下，主变保护动作闭锁备自投，造成变电站全所停电的安全风险。通过对110 kV内桥接线方式下主变保护闭锁备自投原理的详细分析，总结了主变保护与备自投的闭锁关系，提出了主变保护闭锁备自投的改进方案。

备自投；主变保护；闭锁；改进

0 引言

备自投装置在当工作电源因故障被断开以后，能迅速自动地将备用电源或备用设备投入工作，使用户不至于停电的一种装置。备自投装置应符合以下要求：(1)保证在工作电源或设备断开后，才投入备用电源或设备；(2)在工作电源或设备上的电压无论因何原因消失时，自动投入装置均应动作；(3)自动投入装置保证只动作一次。特别要求备自投装置不能自投到故障设备上，故备自投装置动作的正确性显得尤为重要。本文将对110 kV变电站内桥接线方式下主变保护闭锁备自投进行详细分析，并提出其改进方案。

1 备自投运行方式及闭锁条件

1.1 主接线方式及备自投运行方式

110 kV变电站采用内桥接线方式(见图1)，即桥开关710在进线701、702开关的内侧，靠近变压器侧。主变高压侧配置差动、高后备和非电量保护，其中差动、非电量零时限，高后备过流一段延时1.7 s跳相应高压侧、桥和低压侧开关。主变低后备保护为过流Ⅰ段保护，作为10 kV母线和母线上出线保护Ⅰ段的后备保护，它有2个动作时限，第一时限1.1 s跳开10 kV桥开关，第二时限1.4 s跳开10 kV本侧开关。为了保证供电可靠性，装设2套备自投装置，型号为国电南京自动化股份有限公司生产的PSP 642数字式备用电源自投装置，可以实现110 kV进线及桥开关备自投，主变及10 kV桥备自投。

PSP 642数字式备自投装置可以实现以下进线及桥备自投。

图1 110 kV变电站内桥接线

进线二备自投：当进线一701开关、7011刀闸、7013刀闸、桥710开关、7101刀闸、7102刀闸在合闸位置，进线二702开关处于热备用状态（702开关分位，7021、7023刀闸合位），即进线一通过701、710开关带2台主变运行，启用进线二702开关备自投。

桥开关备自投：当进线一701开关、7011刀闸、7013刀闸，进线二702开关、7021刀闸、7023刀闸在合闸位置，桥710开关处于热备用状态（710开关分位，7101、7102刀闸合位），即进线一通过701开关带1号主变运行，进线二通过702开关带2号主变运行，桥开关710热备用，启用桥710开关备自投。

1.2 备自投装置的闭锁条件

为保证备自投动作的正确性，防止备自投装置重合于故障而造成对系统的二次冲击，备自投装置只允许动作一次，并且在一定情况下需对备自投装置进行放电，即闭锁备自投。闭锁备自投的条件如下，只要其中有一个条件满足，备自投就放电：

（1）手动拉开运行状态的开关；

（2）手动合上热备用的自投开关；

（3）备自投开关合闸弹簧未储能；

（4）备自投开关控制回路断线；

（5）备自投装置已经动作；

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（6）备自投硬压板退出；

（7）备自投软压板退出；

（8）主变差动/高后备/非电量保护动作。

条件(8)是本文分析的重点。因为现场PSP 642数字式备用电源自投装置仅能实现外部开入量总闭锁，即110 kV变电站主变差动/高后备/非电量保护动作，通过主变保护屏上相应闭锁备自投压板，开入到110 kV进线及桥备自投装置的总闭锁端子X3-1，从而导致只要主变差动/高后备/非电量保护动作，就会同时闭锁进线一701、进线二702及桥710开关备自投，使备自投装置不能正确动作，进而导致全站停电的安全隐患。

2 主变保护闭锁备自投分析

2.1 桥开关备自投分析

桥710开关备自投充电条件：进线一701、进线二702合位，桥710开关分位，且110kVⅠ、Ⅱ段母线均有压，经整定延时，完成桥710开关备自投装置充电。

桥710开关备自投启动条件：进线一701开关无流，110 kVⅠ段母线失压且110 kVⅡ段母线有压；进线二702开关无流，110 kVⅡ段母线失压且110kVⅠ段母线有压。

当1号主变差动/高后备/非电量保护动作，跳开701、101开关后，虽然桥开关备自投装置满足启动条件，但同时主变保护开入备自投装置总闭锁端子，进行桥710开关备自投装置放电，从而闭锁了桥710开关备自投装置，有效地避免了系统向故障点的再次冲击，保证了2号主变及其负荷的正常运行。

当2号主变差动/高后备/非电量保护动作，跳开702、102开关，同样桥开关备自投装置满足启动条件，但同时主变保护动作闭锁桥710开关备自投装置，从而避免了系统向故障点的再次冲击，保证了1号主变及其负荷的正常运行。

因此在双线带双变的运行方式下，主变差动/高后备/非电量保护动作应当闭锁桥开关备自投。

2.2 进线开关备自投分析

以进线二702开关备自投为例进行分析。

充电条件为：进线一701、桥710开关合位，进线二702开关分位，且110 kVⅠ、Ⅱ段母线均有压，经整定延时完成进线二702开关备自投装置充电。

进线二702开关备自投启动条件：701开关无流，110 kVⅠ、Ⅱ段母线均失压。

当2号主变差动/高后备/非电量保护动作，跳开702、710、102开关，实现了故障点隔离。因110 kVⅠ段母线仍有电压，进线二702开关备自投不满足启动条件，故进线二备自投不动作，1号主变及其负荷仍能正常运行。

当1号主变差动/高后备/非电量保护动作，跳开701、710、101开关，实现了故障点隔离。此时进线二702开关备自投虽然满足其启动条件，但是1号主变动作跳主变两侧开关同时闭锁110 kV进线备自投，进线二702开关备自投不能动作，导致110 kV变电站全停的事故发生。

因此在单线带双变运行方式下，主变差动/高后备/非电量保护动作不应闭锁进线开关备自投。

3 主变保护闭锁备自投改进

3.1 闭锁改进方案一

运行人员在现场进行运方调整时，在投110 kV桥自投时，同时投入1号及2号主变保护屏上差动/高后备/非电量保护闭锁备自投压板；在110 kV桥自投退出时，同时退出1号及2号主变保护屏上差动/高后备/非电量保护闭锁备自投压板。

为了避免现场操作时遗漏投退硬压板，需将相应的操作步骤写入典型票，或在主变保护屏和备自投屏进行就地标签提示。但随着所辖变电站的数量越来越多，特别是在事故处理等紧急情况发生时，相应的管理方法存在很大的安全风险性，故此方案不宜长期采用。

3.2 闭锁改进方案二

因现有备自投装置为南自PSP 642，仅可实现外部开关量闭锁总备投方式，导致调控人员在调整变电站为单线带双变运方时有很大的安全隐患，故需对现有备自投装置进行逻辑改造：

(1) 当选择桥开关自投时，添加桥开关分位逻辑，实现主变差动/高后备/非电量保护开入闭锁备自投有效；

(2) 当选择进线备投时，添加桥开关合位逻辑，实现主变差动/高后备/非电量保护开入闭锁备自投无效。图2中粗线标记部分为改进的逻辑部分。

图2 主变保护闭锁备自投改进二

3.3 闭锁改进方案三

更换110 kV备自投装置，要求新装置能实现备自投总闭锁、进线一自投闭锁、进线二自投闭锁和桥自投闭锁4种方式，并将主变保护屏上主变差动/高后备/非电量保护动作接点直接开入到备自投装置的桥自投闭锁端子，如图3所示。

图3 主变保护闭锁备自投改进三

3.4 进线备投动作逻辑改进

上述3种闭锁备自投改进方案均可实现主变保护仅闭锁桥开关备自投，而不闭锁进线备自投。但在进线备自投方式下，主变保护动作且桥710开关拒动，此时进线备自投将动作于故障点，造成系统的再次冲击，故在进线备自投方式下还应确认主变保护动作后桥710开关分闸位置。因此对进线备自投动作逻辑进行完善，如图4所示。

图4 进线备自投逻辑改进

其中粗线标记部分为进线备投逻辑改进，即在进线备投启动与动作之间进一步完善进线备投动作逻辑：加入主变保护动作和桥开关分位判据，从而保证了进线备自投装置动作的正确性。

4 结论

通过对110 kV内桥接线方式下主变保护闭锁备自投原理的详细分析，得出在110 kV内桥接线方式下，主变保护动作仅需闭锁桥开关备自投，而不需闭锁进线备自投。分别从现场操作、利用现有备自投及新备自投3方面提出了对主变保护闭锁备自投的改进方案，同时考虑了桥开关拒动情况下进线备自投的动作逻辑，从而进一步保证了备自投装置动作的正确性。

以上分析同样适用于主变低后备保护闭锁主变及10 kV母联备自投，故10 kV备自投需同步参照上述改进方案进行低后备闭锁备自投改造。

随着110 kV GIS和10 kV中置柜设备的大量推广，死区(桥开关与桥流变)故障发生的几率大大降低，故未考讨论死区故障导致全站停电的情况。

为保证“三集五大”模式下调控及运维人员调整系统运方的安全和便捷，避免人工投退主变保护闭锁备自投压板的风险，应从设计阶段，完善备自投闭锁及动作逻辑，进而保证供电的持续可靠性。

1 陶苏东．国家电网公司生产技能人员职业能力培训专用教材，变电运行(110 kV及以下)[M]．北京：中国电力出版社，2010.

2 贺家李．电力系统继电保护原理与实用技术[M]．北京:中国电力出版社，2009.

2013-08-19）