220kV双母单分段变电站220kV备自投接线问题及解决方案

刘国民

摘要：220KV 变电站在电力系统中占有重要作用。其中，220kV备自投接线关系着220kV双母单分段变电站运行的可靠性和稳定性。由于220kV 母线大多数采用的是双母单分段接线，如果母联断路器都在运行的状态，则需要对母线的运行方式进行改变。本文针对220kV双母单分段变电站220kV备自投接线问题进行分析，并提出相对应的问题解决方案，维持变电站的正常运行。

关键词：220kV双母单分段;变电站;220kV备自投接线;解决方案

220kV A变电站目前220kV母线为双母线接线，220kV线路经扩建改造后，最终接线为双母单分段接线（如图1所示），其中1M、2M由母联2012开关连接，1M、5M由分段2015开关连接，2M、5M由母联2025开关连接。为简化逻辑和接线，该站220kV备自投只取220kV母联2012开关位置，而未引入220kV母联2025、分段2015开关位置，同时该站220kV备自投只取220kV 1M、2M电压，未接入220kV 5M电压。该站220kV备自投可实现220kV线路备自投和220kV母联2012备自投功能。

一、220kV备自投装置充电条件及起动条件

（一）220kV线路备自投充电条件及启动条件

1.根据《220kV标准备自投说明书》（以下简称220kV标准备自投）的规定，220kV线路备自投充电条件如下：

（1）“备自投功能压板”在投入状态;

（2）母联检修压板退出时两段母线均有压，或母联检修压板投入时有且仅有一段母线有压;

（3）非检修状态的母联开关应在合位;

（4）其中一组线路有主供线路，另一组线路有且只有备投线路（可含有检修路）。

满足上述条件经过Tc时延后，装置处于充电完成状态，备自投功能开放[1]。

2.220kV线路备自投启动条件如下：

当装置检测到系统满足以下两个条件，且经Tq延时后，装置启动。

（1）所有运行的母线电压

（2）所有主供线路无流。

（二） 220kV母联备自投充电条件及启动条件

1.根据220kV标准备自投的规定，220kV母联2012备自投充电条件如下：

装置检测到满足以下条件时进入充电状态：

（1）“备自投功能压板”在投入状态;

（2）母联开关在备投状态（即热备用状态）。

满足上述条件经过Tc时延后，装置处于充电完成状态，备自投功能开放。

2. 220kV母联2012备自投启动条件如下：

当装置检测到系统满足以下两个条件，且经Tq延时后，装置启动。

（1）任一段母线电压

（2）有供电线路无流，且其切换后电压

二、220kV双母单分段变电站220kV备自投接线问题

因该站220kV备自投只引入220kV母联2012开关位置，而未引入220kV母联2025、分段2015开关位置，由220kV母联2012备自投充电条件可知，只需220kV母联2012开关在热备用状态，母联备自投就可充电。当220kV母联2012开关在分位，220kV母联2025开关、分段2015开关在合位时，母联备自投仍可充电，但此时220kV母线在并列运行，并不满足母联备自投动作逻辑。根据母联备自投启动条件可知，母联2012备自投动作需满足220kV有一段母线失压，因220kV母线在并列运行，母联备自投不满足实际启动条件，无法正确动作。实际上，此时220kV母线在并列运行，可实现线路备自投功能，但因母联2012开关在分位，不满足线路备自投充电条件，线路备自投不会充电[2]。

三、220kV双母单分段变电站220kV备自投接线问题的解决措施

由以上分析可知，该站220kV备自投问题是由只引入220kV母联2012开关位置，而未引入220kV母联2025、分段2015开关位置引起的。解决此问题可有以下两种方案：

（一）方案一：

升级220kV备自投装置，增加2015、2025开关合位两个开入量，同时增加“分段2015开关检修”和“母联2025开关检修”两块压板。母联备自投充电条件改为“母联2012開关在分位且母联2025开关和分段2015开关不同时在合位”;线路备自投充电条件改为：“母联2012开关在合位或母联2025开关和分段2015开关同时在合位”。当“分段2015开关检修”或“母联2025开关检修”压板投入时，装置认为该母联开关处于分位，且不参与自投。

该方案的缺点是备自投装置需升级，与220kV标准备自投中规定有异（标准备自投只取一个母联开关位置）[43]。

（二）方案二：

在不升级220kV备自投装置的情况下，在母联2012开关常开辅助触点回路上并接分段2015开关和母联2025开关常开辅助触点的串联回路。假设2012开关合位为A，分位为  ，2015开关合位为B，2025开关合位为C，引入备自投的合位开入为F，则有 。

该方案可自适应判断母线运行方式：

1、当2012开关在合位时，备自投判定220kV母线为并列运行方式，母联备自投不会充电，线路备自投可充电;

2、当2012开关在分位时，若2015和2025开关同时在合位，备自投仍判定220kV母线为并列运行方式，母联备自投不会充电，线路备自投可充电;

3、当2012开关在分位，且2015或2025开关至少有一个开关在分位，备自投判定220kV母线为分列运行，母联备自投可充电，线路备自投不会充电。

该方案的弊端是：当2015或2025开关在检修时，因其开关状态不定，检修开关的分、合将直接影响备自投方式的变化，影响备自投的正常运行[4]。

为使2015或2025开关在检修时不影响备自投方式正常运行，需增加“2015开关运行”和“2025开关运行”两块压板，将这两块压板串接在2015和2025开关常开辅助触点回路上，正常运行时投入此二块压板，当2015开关检修时，退出“2015开关运行”压板;同理，当2025开关检修时，退出“2025开关运行”压板。即当2015或2025开关检修时，220kV备自投充放电条件将只根据2012开关位置判定，而与2015和2025开关位置无关。

该方案的弊端是，母联开关位置接线较复杂且需增加“2015开关运行”和“2025开关运行”两块压板。比较而言，本方案能更好满足运行要求。

结束语：

综上所述，随着国家电力系统的飞速发展，220kV变电站是电网中较为重要的组成部分。本文主要介绍了一种220kV的备自投装置，并列出了母联备自投和线路备自投的充电条件及起动条件，最后举出两种解决方案，使备自投装置更具有灵活性和选择性，实现了母联备自投和线路备自投之间的自动切换，提高了备自投装置的可靠性和适应性。

参考文献：

[1]江清楷.一种能自适应识别母线运行方式的备自投装置应用探讨[J].电气技术，2019，20（8）：115-117.

[2]金超杰.备用电源自动投入装置应用研究[D].华北电力大学;华北电力大学（北京），2014.

[3]赵磊.一起220 kV变电站全所失压故障分析[J].机电信息，2013，（30）：23，25.

[4]吴海涛，乔中伟，王世祥.220kV双母四分段接线自适应备用电源自投装置动作逻辑研究[J].电工技术，2018，（10）：35-37.