110kV扩大内桥接线备自投设计

聊城电力设计院有限公司 王 琳 张钰展博

引言

近年来，随着电力系统负荷的日益增长，尤其是一些经济开发区，负荷分布高度集中，采用两线两变的方式已不能满足负荷增长的需要，作为负荷终端站110kV变电站增容显得尤为重要。同时，输电线路输送能力不断增强，为变电站增容提供了有力保障。扩大内桥接线方式即是对内桥型接线的变电站进行扩容的一种有效的方式，图1所示即为扩大内桥主接线方式。扩大内桥接线既能满足负荷增长的需求，又能提高供电可靠性，运行方式灵活，占地面积小，投资低。根据国网公司通用设计的要求，在负荷大且分布集中的地区新建的变电站中多采用扩大内桥型接线方式。桥型接线方式扩大后，现有的桥型接线备自投动作逻辑已无法满足扩大桥接线方式的实际需求。本文通过对110kV扩大内桥接线运行方式的分析，提出了110kV扩大内桥接线备自投的设计方案。

图1 扩大内桥主接线方式

1 扩大内桥接线的主要运行方式

图1所示即为扩大内桥接线方式，主要有以下几种运行方式：

（1）#1进线通过1DL、3DL带#1主变、#2主变；#2进线通过2DL带#3主变；4DL为热备用。

（2）#2进线通过2DL、4DL带#2主变、#3主变；#1进线通过1DL带#1主变；3DL为热备用。

（3）#1进线通过1DL、3DL、4DL带#1主变、#2主变、#3主变；2DL热备用。

（4）#2进线通过2DL、3DL、4DL带#1主变、#2主变、#3主变；1DL热备用。

2 110kV扩大内桥接线备自投逻辑分析

由于110kV扩大内桥接线方式为两线带三变，多数情况下，一期工程只安装2台主变压器，给备自投设置的设计提出更高的要求。

2.1 桥备自投逻辑分析

本文以方式（1）为例分析桥备自投的逻辑，方式（2）可通过同样的分析得出其相应的结论。

充电条件：

由运行方式（1）可得出4DL自投的充电条件为：

（1）备自投装置功能压板投入；

（2）1DL、2DL、3DL在合位，4DL在分位；

（3）Ⅰ母线有电压，且Ⅲ母线有电压；

（4）无闭锁量开入。

备自投装置上电后，15秒内均满足所有以上充电条件，则备自投装置显示充电完毕，备自投功能投入，可以进行启动和动作过程判断。

放电条件：

放电条件即闭锁条件，通常发生在备自投装置充电条件不满足或有外部闭锁量开入的情况下，对于扩大内桥接线4DL备自投的放电条件有以下几种：

（1）备自投装置功能压板退出；

（2）4DL在合位；

（3）手跳或远方跳开1DL、2DL或3DL；

（4）Ⅲ母线无压；

（5）外部闭锁量开入

备自投装置设置外部闭锁量开入是为了避免自投在故障上。内桥接线为两线带两变方式，主变故障时若投入备用电源无法将故障隔离，故当主变保护动作后闭锁备自投装置。由于扩大内桥接线是两条进线带三台主变运行，不同的主变保护动作对备自投的影响是不同的，因此与内桥接线备自投装置相比，扩大内桥接线外部闭锁量开入相对复杂。下面对主变保护动作对备自投装置的影响进行详细论述。

#1主变主保护和后备动作时会跳开1DL、3DL和主变低压侧进线断路器，3DL跳开后将故障主变隔离，故备自投装置在确定1DL、3DL跳开后，至少要确定3DL跳开后可以合上4DL，#2进线通过2DL、4DL带#2主变负荷。

#2主变主保护和后备动作时会跳开3DL和主变低压侧进线断路器，此时若合上4DL会将备用电源合于故障，故应闭锁备自投。

#3主变主保护和后备动作时会跳开2DL和主变低压侧进线断路器，此时若合上4DL会将备用电源合于故障，故应闭锁备自投。

当3DL作为热备用时也可以得出相应的结论：#1主变、#2主变主保护和后备动作时闭锁备自投，#3主变主保护和后备动作时不闭锁备自投。

综上所述，可以看出110kV扩大内桥接线备自投装置与主变保护动作的闭锁关系为

（a）#1主变主保护和后备动作后，必须闭锁与之相邻的3DL的桥备投，不闭锁4DL的桥备投。

（b）#2主变主保护和后备动作后，必须闭锁与之相邻的3DL、4DL桥备投。

（c）#3主变主保护和后备动作后，必须闭锁与之相邻的4DL的桥备投，不闭锁3DL的桥备投。

（6）断路器拒跳

当运行的断路器接到备自投装置发出的跳闸命令后，由于断路器本身或其他原因未跳开时，若合上备用电源，将会自投于故障。为避免自投于故障，备自投装置在断路器拒跳时应放电，退出备自投功能。内桥接线备自投装置在进线断路器拒跳的情况下，直接放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文。扩大内桥接线备自投装置在#2进线断路器拒跳时直接放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文是合适的；但在#1进线断路器拒跳时放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文，会造成#2变无法带负荷，显然不合适。为确保最大限度保障负荷供电，扩大内桥接线备自投装置Ⅰ母电压消失后向1DL发跳闸令，延时一个跳闸周期，检测1DL，若1DL 已跳开则合上4DL；若1DL 未跳开则应向3DL发跳闸令，检测到3DL跳开后则应合上4DL，若3DL未跳开，则直接放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文。

以上条件满足任一条件，备自投装置立即放电，备自投功能退出。

动作条件：

图2 扩大内桥接线桥备投逻辑图

110kV扩大内桥接线桥断路器4DL备自投的动作逻辑如图2所示，其动作条件为：

（1）Ⅰ母线无压，#1进线无流，Ⅲ母线有压，备自投装置充电正常，备自投动作跳1DL，判1DL在分位，合上4DL；若1DL拒跳，备自投跳3DL，判3DL在分位，合4DL。

（2）Ⅲ母线无压，#2进线无流，Ⅰ母线有压，备自投装置充电正常，备自投动作跳2DL，判2DL在分位，合上4DL。

（3）#1主变主保护和高后备保护动作后，判Ⅰ母线无压，#1进线无流，Ⅲ母线有压，备自投充电正常，备自投动作确认3DL在分位后，合上4DL。

一期工程安装#1主变和#2主变，因此应选择3DL作为桥备投，由于只安装1台桥断路器，因此应将4DL合后位置短接，使备自投装置充电，跳位不接入，备自投装置会判定4DL一直在合位。能满足备自投动作条件，#1主变和#2主变主保护和高后备保护动作后均能闭锁3DL桥备投，与内桥接线桥备投方式相同。扩大内桥接线备自投逻辑满足内桥接线逻备自投逻辑。

2.2 进线备自投逻辑分析

本文以方式（3）为例分析桥备自投的逻辑，方式（4）可通过同样的分析得出其相应的结论。

充电条件：

由运行方式（3）可得出#2进线自投的充电条件为：

（1）备自投装置功能压板投入；

（2）1DL、3DL、4DL在合位，2DL在分位；

（3）Ⅰ母线有电压，且Ⅲ母线有电压；

（4）#1进线有压，#2进线有压；

（5）无闭锁量开入。

备自投装置上电后，15秒内均满足所有以上充电条件，则备自投装置显示充电完毕，备自投功能投入，可以进行启动和动作过程判断。

放电条件：

#2进线备自投的放电条件有以下几种：

（1）备自投装置功能压板退出；

（2）2DL在合位；

（3）手跳或远方跳开1DL、3DL或4DL；

（4）#2进线无压；

（5）外部闭锁量开入

主要考虑主变保护动作时对进线备自投的影响。

#1主变主保护和高后备保护动作时会跳开1DL、3DL和主变低压侧进线断路器，Ⅰ母线无压，Ⅲ母线无压，#1进线无流，满足备自投动作条件。且3DL跳开后将故障主变隔离，故备自投装置在确定1DL、3DL跳开后，至少要确定3DL跳开后可以合上2DL，#2进线通过2DL、4DL带#2主变、#3主变负荷。故不应闭锁备自投。

#2主变主保护和高后备保护动作时会跳开3DL、4DL和主变低压侧进线断路器，3DL、4DL跳开后将故障主变隔离，故备自投装置在确定3DL、4DL跳开后，可以合上2DL，#2进线通过2DL带#3主变负荷，故不应闭锁备自投。但是在3DL断开后，#1进线通过1DL带#1主变负荷，Ⅰ母有压，#1进线有流，不满足进线备自投的动作条件，此时备自投装置需执行新的判定逻辑，利用Ⅲ母线无压及4DL分位来将备用电源投入。

#3主变主保护和高后备保护动作时会跳开4DL和主变低压侧进线断路器，#1进线通过1DL、3DL带#1主变、#2主变负荷，Ⅰ母有压，#1进线有流，不满足进线备自投的动作条件，备自投装置不会动作，故无需闭锁备自投。

综上所述，可以看出110kV扩大内桥接线#2进线备自投装置与主变保护动作的闭锁关系为：

（a）#1主变主保护和高后备保护动作后，不应闭锁进线备投。

（b）#2主变主保护和高后备保护动作后，不应闭锁进线备投，且应根据Ⅲ母线无压4DL断路器分位利用备自投装置合上2DL，确保#3主变负荷供电。

（c）#3主变主保护和高后备保护动作后，必须闭锁进线备投。

（6）断路器拒跳

由于1条进线带3台主变运行，当进线电源消失，备自投发跳闸命令后，断路器拒跳时，应根据不同情况进行分析：

（a）当无主变主保护和高后备保护动作时，备自投装置动作跳1DL，检测到1DL拒跳后再发跳闸命令跳3DL，确定3DL跳开后，合2DL；若3DL拒跳，发跳闸命令跳4DL，确定4DL跳开后，合2DL；若4DL也拒跳，则直接放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文。

（b）当#1主变主保护和高后备保护动作后，备自投装置检测3DL在分位后，合2DL；；若3DL拒跳，发跳闸命令跳4DL，确定4DL跳开后，合2DL；若4DL也拒跳，则直接放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文。

（c）当#2主变主保护和高后备保护动作后，备自投装置检测到Ⅲ母线无压，4DL在分位后，合2DL；；若4DL拒跳，则直接放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文。

以上条件满足任一条件，备自投装置立即放电，备自投功能退出。

动作条件：

图3 扩大内桥接线进线备投逻辑图

110kV扩大内桥接线#2进线备自投的动作逻辑如图3所示，其动作条件为：

（1）Ⅰ母线无压，Ⅲ母线无压，#1进线无流，#2进线有压，备自投装置充电正常，备自投动作跳1DL，判1DL在分位，合上2DL；若1DL拒跳，继续跳3DL，判3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，继续跳4DL，判4DL在分位，合2DL。

（2）#1主变主保护和高后备保护动作后，Ⅰ母线无压，#1进线无流，#2进线有压，备自投装置充电正常，备自投检测3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，发跳闸命令跳4DL，确定4DL跳开后，合2DL。

（3）#2主变主保护和高后备保护动作后，备自投装置检测到Ⅲ母线无压，4DL在分位，#2进线有压，备自投充电正常，备自投动作合上2DL。

一期工程安装#1主变和#2主变，#2进线备投，能满足备自投动作条件，#1主变主保护和高后备保护动作后，备自投检测3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，则直接放电，并发出“断路器拒跳，备自投失败”报文。#2主变主保护和高后备保护动作后，备自投检测4DL在合位，备自投装置不能动作。由于只安装1台桥断路器，应将4DL合后位置短接，使备自投装置充电，跳位不接入，备自投装置会判定4DL一直在合位。#1进线备投时，#1主变主保护和高后备保护动作后，#2进线有流，Ⅲ母线有压，备自投不会动作；#2主变主保护和高后备保护动作后，跳开3DL，备自投装置检测到3DL跳位，动作合上#1进线。因此扩大内桥接线进线备自投逻辑满足内桥接线进线备自投逻辑。

3 结束语

综上所述，在一期工程只安装2台主变的情况下，扩大内桥接线备自投装置仍能满足备投要求，安装调试人员应注意将4DL的合后位置短接，满足备自投装置充电条件，在二期安装时将此短接线拆开，接入4DL的合后位置。由于扩大内桥接线备自投逻辑应用还不广泛，安装调试人员应对备自投装置的逻辑进行仔细验证，力求及时发现问题及时处理。