10kv备自投过负荷闭锁功能应用及整定分析

王建华 王东明

摘 要：10kv备自投装置是提高电网供电可靠性的重要措施之一。但当110千伏及220千伏变电站负荷较重，其中一台主变失压时，10千伏分段备自投动作将失压主变负荷备投至运行主变，将会导致运行主变严重过负荷。文章分析了10kv备自投装置过负荷闭锁功能的原理及整定过程中应注意的问题，并提出了改进措施。

关键词：10kv备自投；整定计算；过负荷闭锁

备用电源自动投入装置（简称“备自投”），是电力系统故障或其他原因导致工作电源断开后，能迅速将备用电源或备用设备或其他正常工作的电源自动投入工作，使原工作电源所带用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置，对提高多电源供电负荷的供电可靠性，保证连续供电有重要作用[1]，随着电力系统的负荷日益增长，110千伏及220千伏变电站负荷较重，当其中一台主变失压时，10千伏分段备自投动作将失压主变负荷备投至运行主变，导致运行主变严重过负荷，甚至导致运行主变过流保护动作，从而扩大停电范围。因此对于一般低压侧备自投，由于变压器的容量限制，就需要考虑备自投动作后变压器的过负荷问题。近期逐渐普及应用的一种10kv备自投过负荷闭锁功能，能有效解决以上因备自投动作后造成主变过负荷运行的问题。

1 备自投过负荷闭锁基本原理及逻辑要求

要有效防止备自投动作后造成主变过负荷，需要备自投装置本身自动对负荷进行判断，根据负荷情况对备自投闭锁或开放[2，3]。主要思路是：装置取两台主变的负荷电流之和，分别同主变允许的最大负荷电流进行比较，如果负荷电流之和大于允许的最大负荷电流，则经延时闭锁备自投，即在装置中增设“检合流闭锁”功能。防止在负荷高峰情况下，发生备自投动作后造成变压器的过载运行，避免进一步引发系统事故。

以两台两卷变的110kv变电站典型接线为例，如图1。具体逻辑[4]可表示为：IL1+IL2>Izdjx。IL1、IL2为备自投装置主变电流判别的电流采集值，Izdjx是主变过负荷电流定值（由保护整定人员整定）。

1.1 备自投方式定义

（1）方式一：II母失压无流，I母有压，备自投动作合分段开关；（2）方式二：I母失压无流，II母有压，备自投动作合分段开关。

1.2 定值项设置要求

（1）过负荷闭锁投退控制字：KGgf；（2）进线1过负荷定值：Izdjx1；（3）进线2过负荷定值：Izdjx2；（4）进线1CT变比： Nct1（考虑到装置整定精度，一二次取kA单位）；（5）进线2CT变比： Nct2（考虑到装置整定精度，一二次取kA单位）；（6）闭锁延时定值：Tzd

1.3 过负荷闭锁备自投方式的基本原理

1.3.1 闭锁方式一：

2 10kv备自投整定原则

2.1 电压判据

2.2 电流判据

无流检测

（1）I段母线失压，则跳II乙段变低开关；（2）III段母线失压，则跳II甲段变低开关。

2.4 过负荷闭锁电流值

1.2Ile、主变变低进线柜额定电流、总刀闸额定电流三者取最小值（Ile为主变变低额定电流一次值），时间取5S闭锁备自投。

3 10kv备自投实际整定中的特殊处理

目前大部分110kv变电站的接线方式都如图2所示，3台主变，4段10kv母线，其中#1变低带10kv I段母线，#2变低带10kv II甲段和II乙段母线，#3变低带10kv III段母线，以此结线方式为例，介绍备自投过负荷闭锁功能的整定注意事项。

3.1 避免10kv备自投动作，造成10kv母线全部失压时的处理原则

3.1.1 问题的提出

A站一次接线见图3，因110kv KA线和KC线挂同一段母线，故如果母线故障会造成110kv A站1M、3M同时失压。500备自投动作跳开501开关后，合上500开关，再有均分负荷功能将502乙开关跳开。在500备自投动作的同时，550开关也执行着同样的相同逻辑，即跳开503开关后，合上550开关，均分负荷功能将502甲开关跳开。由此造成了A站全站的10kv母线失压。

3.1.2 解决的办法

（1）两套备自投装置设置动作时间差

为避免全站的10kv母线失压，可采取将两套备自投装置的动作时间设置时间差的办法来避免。一般情况下500备自投跳失压母线主变变低开关时间为3S，550备自投跳失压母线主变变低开关时间为3.5S。如果方式部门有要求，可以设置为重要用户所在的10kv母线段对应的备自投跳失压母线主变变低开关时间为3S，这样可以保证重要用户先恢复供电。

（2）引入第三母电压

增加均分负荷启动条件（或闭锁条件），引入第三母母线电压。即对500备自投引入3M电压，550备自投引入1M电压。以A站为例，当500备自投执行均分负荷功能跳502乙开关时，3M已经失压，如在500备自投中引入3M电压，则装置将判不满足均分负荷的启动条件（或闭锁条件满足），装置放电。

3.2 备自投过负荷闭锁过流值的整定

如图4所示，假设#1主变容量Sn1为50MVA，#2主变容量Sn2为63MVA，#3主变容量Sn3为40MVA，501变低开关额定电流Ie1为3150A，502甲、502乙变低开关的额定电流Ie2为3150A，总刀闸5020的额定电流Ie0为4000A，503变低开关的额定电流Ie3为4000A。

对于500备自投的整定：

但是，在实际整定过程中要考虑501变低开关的额定电流Ie1。故要取1.2*IL1和Ie1两者中的最小值，因Ie1为3150A，则实际整定结果Izdjx1=3150A。

進线2过负荷定值：

但是，在实际整定过程中要考虑502甲变低开关的额定电流Ie2和5020总刀闸的额定电流Ie0。故要取1.2*IL21、Ie2和Ie0三者中的最小值，因Ie2为3150A、Ie0为4000A，则实际整定结果。

同理可得550备自投的整定：

进线1过负荷定值：

但是，在实际整定过程中要考虑503变低开关的额定电流Ie3。故要取1.2*IL3和Ie3两者中的最小值，因Ie3为4000A，则实际整定结果Izdjx1=2634A。

进线2过负荷定值：

但是，在实际整定过程中要考虑502乙变低开关的额定电流Ie2和5020总刀闸的额定电流Ie0。故要取1.2*IL22、Ie2和Ie0三者中的最小值，因Ie2为3150A、Ie0为4000A，则实际整定结果Izdjx1=3150A。

4 结束语

随着经济社会的快速发展，电力系统的安全可靠供电尤为重要。10kv备自投装置增加过负荷闭锁功能，优化了备自投逻辑功能，能够在主变不过载的情况下尽可能多地恢复失电负荷，提高了地区电网的供电可靠性。

参考文献

[1]余涛，胡细兵，黄炜，等.地区电网广域备自投控制系统研制[J].电力自动化设备，2011，31（3）：121-125.

[2]许正亚电力系统自动装置[M].北京：水利水电出版社，2006.

[3]卞超，李军.大型电力变压器过负荷能力计算[J].江苏电机工程，2005，24（2）：12-14

[4]ISA-358G备用电源自动投入装置技术说明书[R].长园深瑞继保自动化有限公司.

作者简介：王建华（1978-），女，辽宁朝阳人，工程师，硕士研究生，研究方向为电力系统继电保护。