变电站备用电源自动投入装置应用

郭青山

摘 要：备用电源自动投入装置作为变电站的重要组成部分，是电力系统安全、稳定、正常运作的重要保证。通过介绍备用电源自动投入装置的基本工作原理，结合工程实例，探讨了备用电源自动投入投装置在变电站中的应用问题，并提出一些切实、有效的改进措施，以供借鉴和参考。

关键词：变电站；备用电源自动投入装置；工作原理；改进措施

中图分类号：TM762.1 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）02-0015-02

1 对备用电源自动投入装置的基本要求

根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB 50062—92）规定：①工作电源不论因为何种原因失电时（例如工作电源故障或被误断开等），才能使用备用电源自动投入装置（以下简称“备自投”）。②确保工作电源断开后，备用电源才能投入使用。这一要求的提出，主要考虑了这两个因素，一个是防止两个不同期的电源非同期并列，另一个是防止将故障元件应用到备用电源上（比如电源工作故障），扩大事故。③备用电源自动投入装置只允许动作一次，避免备用电源投入到永久性故障时，继电保护将其断开后又重新投入使用。④备用电源自动投入装置的动作时间应尽量短，以利于电动机的启动。⑤备用电源自动投入装置在电压互感器二次侧的熔断器熔断时，不应动作。⑥备用电源无电压时，备用电源自动投入装置不应动作。

2 备用电源自动投入装置的基本工作原理

2.1 备用电源自动投入装置的基本方式

根据目前国内电网的情况，110 kV及以下电网一般采用开环运行，变电站的电源运行多为两个电源，一备一用或互为备用，即一个电源带全站负荷，另一个电源备用，或两个电源各带变电站的一半负荷，两个电源互为备用。同时，为降低变电站低压侧短路容量，保证开关有足够的遮断容量，减少故障造成的电压波动，变电站低压侧一般考虑为两主变不并列运行。针对上述情况可知，我们所使用的备用电源自动投入的方式可大致分为四种：①两个工作电源互为备用的方式，称为暗备用，也叫母联备自投；②正常情况下备用电源不工作的方式，称为明备用，也叫线路备自投；③正常情况下备用变压器不工作的方式，称为主变备自投；④两台主变都在运行，低压母线不并列的方式，称为低压母线分段备自投（一般多为110 kV）。

2.2 备用电源自动投入装置的工作原理

2.2.1 正常运行

1B、2B处于工作状态（即1DL、2DL、3DL、4DL处于合位），110 kV的Ⅰ，Ⅱ母线独立运行（即3DL处于分位），两段母线电压正常。

2.2.2 备自投动作

备自投动作，即满足传统的备自投动作条件后，跳开主供开关（2DL或5DL），合上备用开关（3DL）。

备自投的动作条件有以下几点：备自投装置处于正常工作状态，Ⅰ段母线或Ⅱ段母线中的一段失电，失电母线进线侧（即主变低压侧）欠流，另一段母线电压正常，无手动跳闸和外部闭锁。

此外，在备自投设备的使用过程中，对主变高压侧备自投装置有压、无压的判别，除了使用传统的PT采集电压外，还引入了带电显示器接点模式，即通过带电显示器接点的状态，判断出相关设备的带电状况。这样可以省去PT，有利于实现开关柜的无油化和小型化。

3 常用备用电源自投装置

随着备用电源自投在110 kV及以下电网的广泛应用，备自投的技术和装置更新也愈加频繁。目前，变电站使用的备自投装置型号繁多，其中以CSB21A型备自投装置的数量最多。在此，仅以CSB21A型备自投装置为例，分析其基本原理和在变电站运行、使用过程中遇到的问题。

3.1 CSB21A型备自投装置简介

如图1所示，CSB21A装置基本是一个可编程的逻辑控制器，其动作条件是可以整定的。它的动作条件分为三类，即启动条件、闭锁条件和检查条件。当启动条件全部满足、闭锁条件不满足时，动作出口。在出口后200 ms～1.5 s之间，核对、检查元件：如果条件满足，则认为动作成功；否则，发出断路器拒动、动作失败的告警信号。每个动作的启动条件、闭锁条件和检查条件都可以在所有的模拟量、开关量中选择，过值动作或欠值动作、高电平或低电平都可以灵活选择。

图1 CSB21A装置备自投逻辑图

3.2 CSB21A型备自投装置的基本原理

这里仅以某变电站110 kV分段备自投为例，简述CSB21A型备自投装置的基本原理。

3.2.1 方式说明

图2 变一次结线图

变一次接线如图2所示。正常方式下，110 kV线路开环运行，另一条110 kV线路备用。因为短路容量等原因，3台主变都不允许并列运行。

3.2.2 基本原理

CSB21A型备自投装置在实现110 kV分段互投时的动作原理如图3——某110 kVⅠ，Ⅱ分段互投逻辑图所示。

注：电压接线UAR；电流接相电流ⅠA；DL1指Ⅲ1变10 kV开关；DL2指Ⅲ2变10 kV开关；DL4指Ⅰ，Ⅱ10 kV分段开关；DL5ⅡⅢ10 kV分段开关。

图3 110 kVⅠ，Ⅱ分段备投逻辑图

Ⅰ段母线失电时，跳开DL1；在ⅡⅡ段母线有压的情况下，合DL4。Ⅱ段母线失电时，跳开DL2；在Ⅰ段母线有压的情况下，合DL4。DL1或DL2偷跳时，合DL1保证正常供电。当其中一条母线故障或手动（遥控）跳开关时，闭锁备投。

取主变低压侧电流作为母线失电的闭锁判据，可以防止PT

断线时误动。

上述的备投过程可分解为4个动作。如果将动作一和动作三称为正方向备投，则可将动作二和动作四称为反方向备投。

3.3 CSB21A型备自投装置在运行、使用过程中遇到的问题

3.3.1 定值整定中遇到的问题

当变电站10 kVⅡ母线失压且符合10 kVⅠ，Ⅱ分段备投与10 kVⅡ，Ⅲ分段备投条件时，综合考虑负荷情况，拟使10 kVⅡ母线先投到负荷较轻的#3主变，即2个备投同时启动，10 kVⅡ，Ⅲ分段备投动作成功，然后10 kVⅠ，Ⅱ分段备投因为动作条件不满足而返回。所以，将备投动作时间整定为：10 kVⅠ，Ⅱ分段备投，7.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关；10 kVⅡ，Ⅲ分段备投，6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关，其中7.6 s与6.6 s两方式配合使用，以满足上述要求。

经现场备投试验发现，在10 kVⅡ母线失压的情况下，2个备投同时启动并都动作成功，就会造成10 kV三段母线并列运行。经研究发现，在图3所示的逻辑中，并不是严格按照先动作一（或动作二）再动作三（或动作四）的顺序进行，只要满足其中任意一个动作的全部条件，该动作即启动。因此，为了保证两个动作的相互配合，我们在定值上作了调整，如图6所示。令2个备投在合备用开关的时间上有一个级差，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投（7.6 s主供开关，1.0 s合备用开关），10 kVⅡ，Ⅲ分段备投（6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关），这样就解决了上述问题。

3.3.2 对运行方式的限制

运行方式：供#1、#3主变，#2主变停电；#1主变带10 kVⅠ母线，#3主变带10 kVⅡ，Ⅲ母线（DL4分位，DL5合位）或#1主变带10 kVⅠ，Ⅱ母线，#3主变带10 kVⅢ母线（DL4合位，BL5分位）运行。

现以第一种情况为例进行分析。当一线瞬时故障跳闸时，10 kVⅡ，Ⅲ母线失压，10 kVⅠ母线有压DL4分位，此时，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投中的动作三满足条件，1.0 s后合DL4。另外，线跳闸2.0 s后重合成功，形成了110 kV线路经10 kV环网的方式（1712，1711，019，020，039，041，1717，1716全部合位），但这种方式是不允许的。

解决方法：由于变电站110 kV三段母线之间没有开关，只有刀闸，为了避免出现上述情况，我们对变电站进行了限制，不允许出现变电站负荷的运行方式。

4 结束语

综上所述，备用电源自动投入装置运行的质量决定了变电站的供电安全。因此，技术人员需要加强对备自投装置的认识，提高备自投装置在设计、施工、验收和使用等环节的工作质量，特别是设计和调试阶段，要满足变电站的供电要求。同时，电站管理人员还应定期对备自投装置进行维修和养护，及时发现安全隐患及时解决，从而确保电力系统的质量安全。

参考文献

[1]陈秀娟.220 kV变电站备用电源自动投入装置的功能及工作原理[J].科技创新与应用，2012（26）.

[2]江霞，钱颖.备用电源自动投入装置误动情况分析[J].科技致富向导，2012（02）.

〔编辑：白洁〕

Substation BZT Device Application

Guo Qingshan

Abstract： BZT device as an important part of the substation， power system security， stability and normal functioning of the important guarantee. By introducing BZT basic working principle of the device， combined with engineering examples， discusses the BZT vote means the application of the substation and make some practical and effective measures for improvement for learning and reference.

Key words： substation； BZT device； works； improvements

3.3.1 定值整定中遇到的问题

当变电站10 kVⅡ母线失压且符合10 kVⅠ，Ⅱ分段备投与10 kVⅡ，Ⅲ分段备投条件时，综合考虑负荷情况，拟使10 kVⅡ母线先投到负荷较轻的#3主变，即2个备投同时启动，10 kVⅡ，Ⅲ分段备投动作成功，然后10 kVⅠ，Ⅱ分段备投因为动作条件不满足而返回。所以，将备投动作时间整定为：10 kVⅠ，Ⅱ分段备投，7.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关；10 kVⅡ，Ⅲ分段备投，6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关，其中7.6 s与6.6 s两方式配合使用，以满足上述要求。

经现场备投试验发现，在10 kVⅡ母线失压的情况下，2个备投同时启动并都动作成功，就会造成10 kV三段母线并列运行。经研究发现，在图3所示的逻辑中，并不是严格按照先动作一（或动作二）再动作三（或动作四）的顺序进行，只要满足其中任意一个动作的全部条件，该动作即启动。因此，为了保证两个动作的相互配合，我们在定值上作了调整，如图6所示。令2个备投在合备用开关的时间上有一个级差，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投（7.6 s主供开关，1.0 s合备用开关），10 kVⅡ，Ⅲ分段备投（6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关），这样就解决了上述问题。

3.3.2 对运行方式的限制

运行方式：供#1、#3主变，#2主变停电；#1主变带10 kVⅠ母线，#3主变带10 kVⅡ，Ⅲ母线（DL4分位，DL5合位）或#1主变带10 kVⅠ，Ⅱ母线，#3主变带10 kVⅢ母线（DL4合位，BL5分位）运行。

现以第一种情况为例进行分析。当一线瞬时故障跳闸时，10 kVⅡ，Ⅲ母线失压，10 kVⅠ母线有压DL4分位，此时，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投中的动作三满足条件，1.0 s后合DL4。另外，线跳闸2.0 s后重合成功，形成了110 kV线路经10 kV环网的方式（1712，1711，019，020，039，041，1717，1716全部合位），但这种方式是不允许的。

解决方法：由于变电站110 kV三段母线之间没有开关，只有刀闸，为了避免出现上述情况，我们对变电站进行了限制，不允许出现变电站负荷的运行方式。

4 结束语

综上所述，备用电源自动投入装置运行的质量决定了变电站的供电安全。因此，技术人员需要加强对备自投装置的认识，提高备自投装置在设计、施工、验收和使用等环节的工作质量，特别是设计和调试阶段，要满足变电站的供电要求。同时，电站管理人员还应定期对备自投装置进行维修和养护，及时发现安全隐患及时解决，从而确保电力系统的质量安全。

参考文献

[1]陈秀娟.220 kV变电站备用电源自动投入装置的功能及工作原理[J].科技创新与应用，2012（26）.

[2]江霞，钱颖.备用电源自动投入装置误动情况分析[J].科技致富向导，2012（02）.

〔编辑：白洁〕

Substation BZT Device Application

Guo Qingshan

Abstract： BZT device as an important part of the substation， power system security， stability and normal functioning of the important guarantee. By introducing BZT basic working principle of the device， combined with engineering examples， discusses the BZT vote means the application of the substation and make some practical and effective measures for improvement for learning and reference.

Key words： substation； BZT device； works； improvements

3.3.1 定值整定中遇到的问题

当变电站10 kVⅡ母线失压且符合10 kVⅠ，Ⅱ分段备投与10 kVⅡ，Ⅲ分段备投条件时，综合考虑负荷情况，拟使10 kVⅡ母线先投到负荷较轻的#3主变，即2个备投同时启动，10 kVⅡ，Ⅲ分段备投动作成功，然后10 kVⅠ，Ⅱ分段备投因为动作条件不满足而返回。所以，将备投动作时间整定为：10 kVⅠ，Ⅱ分段备投，7.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关；10 kVⅡ，Ⅲ分段备投，6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关，其中7.6 s与6.6 s两方式配合使用，以满足上述要求。

经现场备投试验发现，在10 kVⅡ母线失压的情况下，2个备投同时启动并都动作成功，就会造成10 kV三段母线并列运行。经研究发现，在图3所示的逻辑中，并不是严格按照先动作一（或动作二）再动作三（或动作四）的顺序进行，只要满足其中任意一个动作的全部条件，该动作即启动。因此，为了保证两个动作的相互配合，我们在定值上作了调整，如图6所示。令2个备投在合备用开关的时间上有一个级差，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投（7.6 s主供开关，1.0 s合备用开关），10 kVⅡ，Ⅲ分段备投（6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关），这样就解决了上述问题。

3.3.2 对运行方式的限制

运行方式：供#1、#3主变，#2主变停电；#1主变带10 kVⅠ母线，#3主变带10 kVⅡ，Ⅲ母线（DL4分位，DL5合位）或#1主变带10 kVⅠ，Ⅱ母线，#3主变带10 kVⅢ母线（DL4合位，BL5分位）运行。

现以第一种情况为例进行分析。当一线瞬时故障跳闸时，10 kVⅡ，Ⅲ母线失压，10 kVⅠ母线有压DL4分位，此时，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投中的动作三满足条件，1.0 s后合DL4。另外，线跳闸2.0 s后重合成功，形成了110 kV线路经10 kV环网的方式（1712，1711，019，020，039，041，1717，1716全部合位），但这种方式是不允许的。

解决方法：由于变电站110 kV三段母线之间没有开关，只有刀闸，为了避免出现上述情况，我们对变电站进行了限制，不允许出现变电站负荷的运行方式。

4 结束语

综上所述，备用电源自动投入装置运行的质量决定了变电站的供电安全。因此，技术人员需要加强对备自投装置的认识，提高备自投装置在设计、施工、验收和使用等环节的工作质量，特别是设计和调试阶段，要满足变电站的供电要求。同时，电站管理人员还应定期对备自投装置进行维修和养护，及时发现安全隐患及时解决，从而确保电力系统的质量安全。

参考文献

[1]陈秀娟.220 kV变电站备用电源自动投入装置的功能及工作原理[J].科技创新与应用，2012（26）.

[2]江霞，钱颖.备用电源自动投入装置误动情况分析[J].科技致富向导，2012（02）.

〔编辑：白洁〕

Substation BZT Device Application

Guo Qingshan

Abstract： BZT device as an important part of the substation， power system security， stability and normal functioning of the important guarantee. By introducing BZT basic working principle of the device， combined with engineering examples， discusses the BZT vote means the application of the substation and make some practical and effective measures for improvement for learning and reference.

Key words： substation； BZT device； works； improvements