110 kV備自投與保護(hù)裝置配合問題的分析和探討

王德全

（淮安市楚州供電公司，江蘇 淮安 223200）

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)新技術(shù)、新原理、新設(shè)備不斷出現(xiàn)，加速了繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置的更新?lián)Q代。而新設(shè)備在應(yīng)用過程中總要經(jīng)歷各種改進(jìn)和完善，以確保電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。備自投（備用電源或設(shè)備自動(dòng)投入裝置）作為電力系統(tǒng)密不可分的一部分，在保證電力系統(tǒng)供電可靠性和滿足社會(huì)對電力供應(yīng)的依賴性等方面有著非常重要的作用。但備自投裝置因生產(chǎn)廠家或時(shí)期的不同，其種類、型號以及具體功能也不盡相同，而且與備自投相關(guān)的保護(hù)裝置廠家、型號等也有不同等原因，使其在實(shí)際應(yīng)用中能否滿足變電站現(xiàn)場工作條件，還都需要經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)。事實(shí)上在備自投與各種保護(hù)裝置配合使用過程中，由于種種原因難免會(huì)出現(xiàn)一些問題，需要不斷分析和改進(jìn)[1-4]。

1 一起110 kV備自投與線路保護(hù)裝置配合問題分析和改進(jìn)

現(xiàn)以我區(qū)一座110 kV變電站為例，對準(zhǔn)備投入運(yùn)行的110 kV備自投與線路保護(hù)裝置配合過程中存在的問題作具體分析。

2009年7月24日，楚州供電公司繼電保護(hù)人員對110 kV季橋變110 kV備自投裝置進(jìn)行投運(yùn)前校驗(yàn)。該變電站110 kV系統(tǒng)一次接線圖如圖1，備自投裝置為DSA2361型 （南京南瑞城鄉(xiāng)電網(wǎng)公司產(chǎn)）進(jìn)線及橋斷路器備自投，與備自投相關(guān)保護(hù)裝置為RCS-943A型 （南京南瑞繼保股份有限公司產(chǎn)）線路保護(hù)。在檢驗(yàn)進(jìn)線一、進(jìn)線二備自投動(dòng)作情況時(shí)發(fā)現(xiàn)了問題。

2 備自投正常情況下充放電和動(dòng)作邏輯

2.1 進(jìn)線一備自投

根據(jù)定值，備自投啟動(dòng)后，經(jīng)4 s跳開749斷路器，合上745斷路器，發(fā)出動(dòng)作信息。進(jìn)線一備自投邏輯框圖見圖2：

圖2 進(jìn)線一備自投邏輯框圖

同時(shí)在進(jìn)線一備自投方式下，手分749斷路器時(shí)，進(jìn)線一備自投應(yīng)被閉鎖，防止誤合745斷路器。

2.2 進(jìn)線二備自投

根據(jù)定值，備自投啟動(dòng)后，經(jīng)4 s跳開745斷路器，合上749斷路器，發(fā)出動(dòng)作信息。進(jìn)線二備自投邏輯框圖。

圖3 進(jìn)線二備自投邏輯框圖

同時(shí)在進(jìn)線二備自投方式下，手分745斷路器時(shí)，進(jìn)線二備自投應(yīng)被閉鎖，防止誤合749斷路器。

3 在檢驗(yàn)備自投充放電與作邏輯時(shí)發(fā)現(xiàn)的問題

（1）如果是經(jīng)手分或其他保護(hù)分745斷路器，使745斷路器分位，其他充電條件都滿足進(jìn)線一備自投方式時(shí)，進(jìn)線一備自投應(yīng)該充電，但實(shí)際不能充電。

（2）如果是經(jīng)手分或其他保護(hù)分749斷路器后，且其接點(diǎn)未返回時(shí)，盡管749斷路器分位，其他充電條件都滿足進(jìn)線二備自投方式，進(jìn)線二備自投應(yīng)該充電，但實(shí)際也不能充電。

查找了相關(guān)回路，發(fā)現(xiàn)745季朱線保護(hù)裝置（南瑞RCS-943A型）操作回路中，手分或其他保護(hù)分745斷路器后，閉鎖進(jìn)線一備自投是由一手跳繼電器ST實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。

但在備自投裝置上，ST接點(diǎn)開入接進(jìn)了 “閉鎖進(jìn)線一備自投”端子3D32，如圖5所示。

此時(shí)盡管已滿足進(jìn)線一備自投充電條件，但由于SJ接點(diǎn)需要手合745斷路器，才能返回，因此進(jìn)線一備自投一直被閉鎖。

而749季徐線保護(hù)裝置（南瑞RCS943A型）操作回路中，手分或其他保護(hù)分749斷路器后，閉鎖進(jìn)線二備自投是由一中間繼電器1ZJ實(shí)現(xiàn)，如圖6所示。

1ZJ接點(diǎn)開入備自投裝置時(shí)，接進(jìn)了“閉鎖進(jìn)線二備自投”端子3D33（如圖5）。

盡管已滿足進(jìn)線二備自投充電條件，但如果手分或其它保護(hù)分749斷路器后，且其接點(diǎn)未返回時(shí)，1ZJ接點(diǎn)也就不會(huì)返回，因此進(jìn)線二備自投被閉鎖。

4 對相關(guān)二次回路作了進(jìn)一步改進(jìn)

根據(jù)以上備自投和保護(hù)裝置原理及其二次回路的分析，不難看出它們之間配合存在問題。因變電站存在不同時(shí)期或不同廠家的保護(hù)裝置，其二次回路會(huì)存在一定的差異。

749保護(hù)裝置操作回路中采用一只不帶保持的繼電器1ZJ，而745采用一只自保持的繼電器ST，用其保持接點(diǎn)去閉鎖備自投，將直接導(dǎo)致正常情況下備自投也無法充電，這是不允許的，所以需將SJ更換為一只不帶自保持的繼電器。

但在手分或其他保護(hù)分?jǐn)嗦菲骱?，其繼電器接點(diǎn)仍有未能及時(shí)返回的可能，盡管這是小概率事件，但一旦發(fā)生也將造成備自投無法正常充電。

因此，對二次回路需作出進(jìn)一步改進(jìn)。

4.1 調(diào)線

在備自投屏后對調(diào)“閉鎖進(jìn)線一備自投”和“閉鎖進(jìn)線二備自投”開入端子上接線3D32和3D33（見圖5），此時(shí)進(jìn)線一備自投方式下閉鎖進(jìn)線二備自投，進(jìn)線二備自投方式下閉鎖進(jìn)線一備自投。實(shí)踐證明，在滿足進(jìn)線一備自投或進(jìn)線二備自投充電條件后，裝置沒有閉鎖，均能充電。

4.2 改線

對調(diào)了3D32和3D33接線后，雖然均能充電，但備自投動(dòng)作不正確。通過試驗(yàn)，進(jìn)線一備自投動(dòng)作，跳開749斷路器后，因備自投動(dòng)作接點(diǎn)未返回，啟動(dòng)1ZJ線圈（見圖6），1ZJ接點(diǎn)動(dòng)作閉鎖了進(jìn)線一備自投，使其無法再合745斷路器，造成備自投動(dòng)作失敗。同樣進(jìn)線二備自投動(dòng)作，跳開745斷路器后，可能會(huì)閉鎖進(jìn)線二備自投，使其無法再合749斷路器，造成備自投動(dòng)作失敗。

因此分別在745、749保護(hù)屏后將備自投動(dòng)作跳745斷路器接線改接至745保護(hù)裝置的“保護(hù)跳”回路（如圖4中1D35改接至1D38），將備自投動(dòng)作跳749斷路器接線改接至749保護(hù)裝置的“保護(hù)跳”回路（如圖6中1D35改接至1D38）。改接線后，備自投動(dòng)作跳745、749斷路器后，不再閉鎖備自投，備自投動(dòng)作成功。

4.3 增線

將備自投動(dòng)作跳745、749斷路器接線由原 “手跳”回路改為“保護(hù)跳”回路，備自投雖然能正確動(dòng)作，但會(huì)造成745、749斷路器重合閘（線路保護(hù)投重合閘）。這是不允許的。

因此在備自投屏至110 kV線路保護(hù)屏增加接線，引出備自投2個(gè)備用動(dòng)作接點(diǎn)，分別接至745、749保護(hù)裝置 “閉鎖重合閘”開入端子1D80、1D82（如圖 7）。

最后通過試驗(yàn)，進(jìn)線一、進(jìn)線二備自投動(dòng)作正確，與線路保護(hù)配合也正確。從這一事例可以看出，備自投裝置的應(yīng)用應(yīng)考慮與線路保護(hù)的配合問題，即考慮現(xiàn)場實(shí)際情況，最終確保備自投裝置的正確動(dòng)作。

5 備自投裝置在投入運(yùn)行后的要求

目前，備自投裝置已被廣泛應(yīng)用于110 kV及以下電力系統(tǒng)，特別是在重要的內(nèi)橋接線變電站中采用的進(jìn)線及橋斷路器備自投更是普遍，不僅與110 kV線路保護(hù)裝置存在配合，與主變保護(hù)、母線保護(hù)等也均有聯(lián)系。

為滿足不同需要，現(xiàn)有的備自投裝置具有較多的功能，如開入量閉鎖、母線絕緣監(jiān)視、TV斷線告警、全所無壓告警、聯(lián)切小電源以及通信等功能。

也就是說，在“瘙癢”上面有監(jiān)獄、刑事處罰，而對于預(yù)告“瘙癢”存在著黨的紀(jì)律。 總之，存在著這樣那樣的鎖鏈、條條框框。[2]90

因此，備自投裝置在實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合現(xiàn)場具體情況而綜合考慮，且應(yīng)符合以下要求。

（1）備自投裝置應(yīng)保證在變電站工作電源或斷路器斷開后，才投入備用電源或斷路器。注意備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間與保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間的配合。變電站1、2一次聯(lián)系圖見圖8。

以進(jìn)線備自投為例，圖 8中DL1、DL3、DL4、DL5、DL6、DL8 斷路器為合位，DL2、DL7 斷路器為分位，變電站2的進(jìn)線一（L1）為受電側(cè)無保護(hù)。當(dāng)線路發(fā)生瞬時(shí)故障時(shí)，由對側(cè)變電站1保護(hù)動(dòng)作跳對側(cè)斷路器（DL4）后，經(jīng)延時(shí)重合斷路器，此時(shí)變電站2備自投裝置不能因工作電源斷開，而立即動(dòng)作投入備用電源（合DL7）。當(dāng)線路發(fā)生永久故障時(shí)，由對側(cè)變電站1保護(hù)動(dòng)作跳對側(cè)斷路器 （DL4），重合斷路器，再后加速跳斷路器，變電站2失電后，此時(shí)變電站2備自投裝置才能動(dòng)作。所以變電站2備自投動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于以上時(shí)間之和。

（2）變電站工作電源或設(shè)備上的電壓，因故消失時(shí)，備自投裝置應(yīng)正確動(dòng)作。但若變電站主變差動(dòng)保護(hù)、主變非電量保護(hù)、主變高后備保護(hù)、母線保護(hù)等動(dòng)作時(shí)，或手跳某斷路器使變電站失壓時(shí)，應(yīng)考慮將其閉鎖。內(nèi)橋接線變電站一次接線圖見圖9。

以內(nèi)橋接線變電站分段備自投為例，圖9中DL1、DL2、DL4、DL5 斷路器為合位，DL3 斷路器為分位。若1號主變非電量如重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，跳開主變各側(cè)斷路器（DL1、DL4），一定是1號主變內(nèi)部發(fā)生故障，此時(shí)備自投裝置若不被閉鎖，備用電源將投入至故障主變（合DL3），這顯然是不允許的，為此應(yīng)接入閉鎖備自投的開入量。

除此而外，現(xiàn)有的備自投裝置（如DSA2361型進(jìn)線和橋斷路器備自投裝置）在動(dòng)作條件中引入進(jìn)線斷路器合位，如圖9中DL1斷路器合位，實(shí)際是引入一個(gè)閉鎖條件（進(jìn)線斷路器不在合位則閉鎖備自投），因此也可以很好的解決這一問題。

一方面如果進(jìn)線線路發(fā)生故障，由對側(cè)保護(hù)動(dòng)作跳閘，使進(jìn)線及所帶母線失電，備自投能夠正確動(dòng)作。

另一方面如果母線或變壓器發(fā)生故障，保護(hù)動(dòng)作跳開進(jìn)線斷路器，或手跳進(jìn)線斷路器時(shí)，進(jìn)線斷路器將處于跳位，此時(shí)備自投被閉鎖。

（3）備自投裝置應(yīng)保證只動(dòng)作一次。這是由備自投裝置的充電時(shí)間決定的，是為防止備自投裝置動(dòng)作后，將備用電源或設(shè)備投入到故障設(shè)備時(shí)的再動(dòng)作。

當(dāng)工作母線發(fā)生持續(xù)性故障，且備自投裝置因故未能被閉鎖時(shí)，備自投裝置動(dòng)作，備用電源或設(shè)備將投入于故障母線，此時(shí)，繼電保護(hù)裝置動(dòng)作，再將備用電源或設(shè)備斷開。

此后，不允許再次投入備用電源或設(shè)備，以免對系統(tǒng)造成不必要的沖擊。但若備自投由一種方式動(dòng)作后，轉(zhuǎn)變成另一種方式，且滿足該方式的充電條件和充電時(shí)間，應(yīng)能再次動(dòng)作，而不被保護(hù)裝置所閉鎖。

以進(jìn)線備自投為例，如圖2-1，當(dāng)變電站2進(jìn)線一備自投方式動(dòng)作后（跳DL6、合DL7），滿足進(jìn)線二備自投充電條件和時(shí)間，應(yīng)能自動(dòng)轉(zhuǎn)為進(jìn)線二備自投方式。

因此備自投裝置動(dòng)作跳繼路器的接線應(yīng)接入保護(hù)裝置的“保護(hù)跳”回路（因“手跳”或“其他保護(hù)跳”回路工作后會(huì)閉鎖備自投）。

（4）備自投裝置動(dòng)作時(shí)，聯(lián)切負(fù)荷側(cè)的小電源。備自投動(dòng)作一般不考慮2個(gè)電源的同期問題。因此在跳開工作電源的同時(shí)必須切除負(fù)荷側(cè)母線上的小電源，且在確認(rèn)工作電源和小電源的斷路器均已跳開后，方可合上備用電源。

（5）備自投裝置動(dòng)作時(shí)，自動(dòng)減負(fù)荷。主要應(yīng)考慮：一是備用電源或設(shè)備投入后出現(xiàn)過負(fù)荷情況，如設(shè)于負(fù)荷側(cè)的分段備自投動(dòng)作后，將由備用電源向兩段母線上的負(fù)荷供電，當(dāng)備用電源容量（主要指變壓器容量）不足時(shí)，應(yīng)該切除部分次要負(fù)荷，以確保安全供電，或在過負(fù)荷時(shí)，閉鎖分段備自投。二是電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的情況，如過負(fù)荷超過允許限度或不能保證自啟動(dòng)時(shí)，備自投應(yīng)動(dòng)作于自動(dòng)減負(fù)荷。

以上是備自投裝置在應(yīng)用過程中需注意的問題，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件和要求，結(jié)合備自投裝置的各種功能，在與各種保護(hù)裝置之間的配合或聯(lián)系方面還需綜合考慮。

6 結(jié)束語

隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，用戶對電力的依賴程度越來越大。為適應(yīng)這一形勢的需要，一方面采用順應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展的備自投裝置，另一方面必須提高備自投裝置運(yùn)行的安全性、可靠性。

綜合考慮備自投與各種保護(hù)裝置之間的配合或聯(lián)系，運(yùn)用好備自投裝置的各種功能，在新技術(shù)、新設(shè)備應(yīng)用的每一個(gè)階段，要確保萬無一失，這需要從事運(yùn)行管理、調(diào)試、設(shè)計(jì)、施工、制造等各戰(zhàn)線上的專業(yè)人員具有較強(qiáng)的工作責(zé)任心，較高的業(yè)務(wù)技能和不斷探索的學(xué)習(xí)精神。

[1]江蘇省電力公司.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)[M].北京∶中國電力出版社，2006.

[2]國家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答（第二版）[M].北京∶中國電力出版社，1997.

[3]南瑞城鄉(xiāng)電網(wǎng)公司.DSA保護(hù)監(jiān)控一體化系統(tǒng)技術(shù)說明書[S].

[4]許正亞.電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置（第三版）[M].北京∶中國電力出版社,1990.