趙忠秋

(河北省滄州供電公司,河北 滄州 061001)

當(dāng)工作電源因故障被斷開后,能自動(dòng)而迅速地將備用電源投入工作,保證用戶連續(xù)供電的裝置即為備用電源自動(dòng)投入裝置,簡稱備自投裝置。在供電網(wǎng)中,有兩個(gè)以上電源供電,工作方式為一個(gè)為主供電源,另一個(gè)為備用電源,或兩個(gè)電源各自帶部分負(fù)荷互為備用的變電站應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。在某些變電站,220kV系統(tǒng)由于方式需要,裝設(shè)220kV備用電源自動(dòng)投入裝置。由于變電站的220kV系統(tǒng)配置了線路保護(hù)、母差保護(hù)等相關(guān)保護(hù),所以備自投裝置與它們之間應(yīng)合理配合以防出現(xiàn)問題。

1 220kV系統(tǒng)備自投配置

在采取雙母線接線方式的220kV變電站,有時(shí)220kV側(cè)進(jìn)線只有兩條。由于電網(wǎng)方式的需要,220kV母線有時(shí)需要采取母線分裂或單條進(jìn)線帶全站設(shè)備的運(yùn)行方式。為了保證電網(wǎng)的可靠性,那么就必須裝設(shè)220kV電源備自投裝置。

1.1 220kV系統(tǒng)備用電源自投方式

根據(jù) 220kV系統(tǒng)的運(yùn)行方式,220kV備用電源一般設(shè)置了四種自投方式。圖 1是進(jìn)線備投或母聯(lián)備投的一次接線圖。當(dāng)進(jìn)線2或進(jìn)線1分別同時(shí)帶兩段母線運(yùn)行,另一條進(jìn)線處于明備用狀態(tài)時(shí)的方式為備投方式一或方式二;兩段母線工作在分段狀態(tài),靠母聯(lián)開關(guān)取得相互備用的方式為備投方式三或方式四。

1.2 220kV備自投不同方式的充電條件

圖1 變電站220kV系統(tǒng)雙母線接線方式

四種備投方式的充電條件均要滿足 220kV進(jìn)線1、220kV進(jìn)線 2分別上不同母線,且無其他閉鎖開入的基本條件。

方式一:2QF合位,1QF跳位,3QF合位;220kV進(jìn)線 1有壓,且 220kVI母、220kVII母電壓正常。

方式二:1QF合位,2QF跳位,3QF合位;220kV進(jìn)線 2有壓,且 220kVI母、220kVII母電壓正常。

方式三、方式四:1QF、2QF在合位;母聯(lián)開關(guān) 3QF在跳位;220kVI母、220kVII母電壓正常。

1.3 220kV備自投不同方式的動(dòng)作邏輯

方式一:跳進(jìn)線開關(guān) 2QF,合進(jìn)線開關(guān) 1QF。當(dāng)220kV備投充電正常后,如果220kV進(jìn)線 2失壓,且 220kV進(jìn)線 2無流,閉鎖條件開放時(shí)備投動(dòng)作跳開2QF,合 1QF。

方式二:跳進(jìn)線開關(guān) 1QF,合進(jìn)線開關(guān) 2QF。當(dāng)220kV備投充電正常后,如果220kV進(jìn)線 1失壓,且 220kV進(jìn)線 1無流,閉鎖條件開放時(shí)備投動(dòng)作跳開2QF,合 3QF。

方式三:跳進(jìn)線開關(guān)1QF,合母聯(lián)開關(guān)3QF。當(dāng)220kV備投充電正常后,如果220kVI母失壓,且220kV進(jìn)線 1無流,閉鎖條件開放時(shí)備投動(dòng)作跳開 1QF,合 3QF。

方式四:跳進(jìn)線開關(guān)2QF,合母聯(lián)開關(guān)3QF。當(dāng)220kV備投充電正常后,如果220kVII母失壓,且220kV進(jìn)線 2無流,閉鎖條件開放時(shí)備投動(dòng)作跳開 2QF,合 3QF。

2 220kV備自投與相關(guān)保護(hù)的配合

為了防止備自投裝置誤動(dòng)作或合開關(guān)至故障點(diǎn),備自投動(dòng)作必須與相關(guān)保護(hù)配合,使其動(dòng)作邏輯保證正確性。結(jié)合備自投裝置的基本要求,220kV備投應(yīng)設(shè)置動(dòng)作閉鎖條件:

1)一次系統(tǒng)運(yùn)行方式不滿足備投所有方式時(shí)閉鎖備自投;

2)手跳或遙跳 1QF、2QF、3QF均閉鎖備自投;

3)備投裝置有退出開入時(shí)閉鎖備自投;

4)相關(guān)保護(hù)動(dòng)作時(shí)根據(jù)選擇閉鎖備自投。

2.1 220kV備自投與線路保護(hù)的配合

2.1.1 220kV備自投與線路保護(hù)的配合問題

當(dāng)進(jìn)線2為備用電源,進(jìn)線1短路故障發(fā)生在故障點(diǎn) A時(shí)(如圖1所示),220kV進(jìn)線 1線路保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作跳開 1QF及對(duì)側(cè)開關(guān)。

1)如果故障點(diǎn) A發(fā)生多相故障,則線路保護(hù)動(dòng)作后,線路兩側(cè)開關(guān)不再重合,進(jìn)線1停止運(yùn)行。

備自投為方式二時(shí):由于1QF跳閘,220kVI母、II母失壓,同時(shí)進(jìn)線 1停運(yùn)線路無流條件滿足,備自投裝置采用方式二動(dòng)作邏輯,跳1QF,合2QF,從而保證變電站 220kV系統(tǒng)正常供電。由于故障發(fā)生在進(jìn)線 1上,備投動(dòng)作合2QF并不會(huì)合至故障,因此線路保護(hù)動(dòng)作不能閉鎖方式二。

備自投為方式三時(shí):由于1QF跳閘,220kVI母失壓,同時(shí)進(jìn)線 1停運(yùn)線路無流條件滿足,備自投裝置采用方式三動(dòng)作邏輯,跳 1QF,合3QF,從而保證變電站220kV系統(tǒng)正常供電。因此線路保護(hù)動(dòng)作不能閉鎖方式三。

2)如果為單相瞬時(shí)性故障,則線路保護(hù)與重合閘配合,經(jīng)單相重合閘延時(shí)后線路兩側(cè)開關(guān)重合,進(jìn)線 1繼續(xù)運(yùn)行。

備自投裝置為方式二時(shí):在線路保護(hù)動(dòng)作后重合閘動(dòng)作前的這段時(shí)間內(nèi),備自投裝置方式二動(dòng)作邏輯條件滿足,如果動(dòng)作時(shí)限配合不當(dāng),備自投可能會(huì)誤動(dòng)作合2QF。2QF合閘后,并不影響進(jìn)線1開關(guān)的重合閘動(dòng)作,1QF和對(duì)側(cè)開關(guān)仍然會(huì)合閘,進(jìn)線1繼續(xù)運(yùn)行。這樣就造成了220kV系統(tǒng)的非預(yù)期合環(huán)運(yùn)行,可能會(huì)造成嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。

備自投裝置為方式三時(shí):在線路保護(hù)動(dòng)作后重合閘動(dòng)作前的這段時(shí)間內(nèi),備自投裝置方式三動(dòng)作邏輯條件滿足,如果動(dòng)作時(shí)限配合不當(dāng),備自投可能會(huì)誤動(dòng)作合3QF。3QF合閘后,并不影響進(jìn)線1開關(guān)的重合閘動(dòng)作,1QF和對(duì)側(cè)開關(guān)仍然會(huì)合閘,進(jìn)線1繼續(xù)運(yùn)行。這樣也會(huì)造成 220kV系統(tǒng)的非預(yù)期合環(huán)運(yùn)行。

3)如果為單相永久性故障,則線路保護(hù)與重合閘配合,經(jīng)單相重合閘延時(shí)后線路兩側(cè)開關(guān)重合,在經(jīng)重合閘后加速瞬時(shí)跳開線路兩側(cè)開關(guān),進(jìn)線 1停止運(yùn)行。

備自投裝置為方式二時(shí):在線路保護(hù)動(dòng)作后重合閘動(dòng)作前的這段時(shí)間內(nèi),如果時(shí)限配合不當(dāng),備自投仍可能會(huì)誤動(dòng)作合2QF,在1QF重合的短時(shí)間內(nèi)造成220kV系統(tǒng)的非預(yù)期合環(huán)運(yùn)行。同時(shí),在備自投裝置動(dòng)作期間內(nèi),由于系統(tǒng)方式發(fā)生頻繁變化,也可能會(huì)造成備自投裝置的拒絕動(dòng)作,在 1QF最終跳閘后,2QF最終不能合閘,造成220kV系統(tǒng)設(shè)備全部失電,造成嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。

備自投裝置為方式三時(shí):在線路保護(hù)動(dòng)作后重合閘動(dòng)作前的這段時(shí)間內(nèi),如果時(shí)限配合不當(dāng),備自投仍可能會(huì)誤動(dòng)作合3QF,在1QF重合的短時(shí)間內(nèi)造成220kV系統(tǒng)的非預(yù)期合環(huán)運(yùn)行。同時(shí),在備自投裝置動(dòng)作期間內(nèi),由于系統(tǒng)方式發(fā)生頻繁變化,也可能會(huì)造成備自投裝置的拒絕動(dòng)作,在 1QF最終跳閘后,3QF最終不能合閘,造成220kVI母設(shè)備徹底失電,造成嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。

4)當(dāng)線路故障發(fā)生在故障點(diǎn)B時(shí)(如圖1所示),220kV備自投裝置可能采取方式一或方式四動(dòng)作邏輯,也會(huì)遇到與故障點(diǎn) A同樣的問題。

2.1.2 220kV備自投與線路保護(hù)的配合措施

220kV備自投裝置必須與線路保護(hù)配合,防止發(fā)生誤動(dòng)或拒動(dòng)情況,造成嚴(yán)重的電網(wǎng)事故。根據(jù)以上分析,不能采取線路保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投的方式來解決二者之間的配合問題。因此,采取備自投跳閘動(dòng)作時(shí)限大于線路保護(hù)完全動(dòng)作時(shí)間的方法(即躲過線路保護(hù)有足夠靈敏度動(dòng)作的時(shí)延加上重合閘動(dòng)作時(shí)延再加上保護(hù)后加速動(dòng)作時(shí)延),可以滿足線路保護(hù)和備自投之間的配合問題。當(dāng)備自投動(dòng)作時(shí)限大于線路保護(hù)完全動(dòng)作時(shí)間時(shí),備自投裝置只能在線路保護(hù)動(dòng)作完畢且運(yùn)行方式不再變化后才會(huì)動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)了線路保護(hù)和備自投裝置的動(dòng)作獨(dú)立性,保證了動(dòng)作的正確性。

2.2 220kV備自投與母差保護(hù)的配合

2.2.1 220kV備自投與母差保護(hù)的配合問題

當(dāng)母線故障發(fā)生在故障點(diǎn) C時(shí)(如圖 1所示),220kVI母線保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作跳開 I母線上所有開關(guān)。

1)1QF在跳位,2QF在合位,3QF在合位時(shí):220kV母線并列運(yùn)行,故障發(fā)生在220kVI母線。220kVI母差動(dòng)動(dòng)作跳開 3QF、4QF,220kVI母線失電。由于220kVII母線沒有失電,不滿足方式一的動(dòng)作條件,所以備自投裝置不動(dòng)作。

2)1QF在合位,2QF在跳位,3QF在合位時(shí):220kV母線并列運(yùn)行,故障發(fā)生在220kVI母線。220kVI母差動(dòng)動(dòng)作跳開 1QF、3QF、4QF,220kVI母線失電。由于由于220kVII母線沒有失電,不滿足方式二的動(dòng)作條件,所以備自投裝置不動(dòng)作。

3)1QF在合位,2QF在合位,3QF在跳位時(shí):220kV母線分裂運(yùn)行,故障發(fā)生在220kVI母線。220kVI母差動(dòng)動(dòng)作跳開 1QF、3QF、4QF,220kVI母線失電。同時(shí)進(jìn)線 1無流條件滿足,備自投方式三可能動(dòng)作合3QF至故障點(diǎn),造成對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的再次沖擊。此時(shí)備自投裝置屬于誤動(dòng)作。

4)當(dāng)設(shè)備故障發(fā)生在故障點(diǎn)D時(shí)(如圖1所示),220kVII母線保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作跳開II母線上所有開關(guān)。在這種情況下,備投方式四可能動(dòng)作合 3QF至故障點(diǎn),造成此時(shí)備自投裝置誤動(dòng)作。

2.2.2 220kV備自投與母差保護(hù)的配合措施

220kV母線無論在任何運(yùn)行方式下,無論那段母線發(fā)生故障,220kV備投裝置都不應(yīng)該動(dòng)作。為了確保在母線發(fā)生故障時(shí)備自投裝置不會(huì)誤動(dòng),母差保護(hù)應(yīng)該閉鎖備自投方式三和方式四。為了閉鎖回路的簡化性和可靠性,建議母差保護(hù)閉鎖開入接至備自投總閉鎖。

3 220kV備自投與其他等級(jí)備自投的配合問題

220kV變電所中一般還配置110kV、10kV等電壓等級(jí)的備自投裝置,因此要充分考慮各級(jí)備自投間的配合關(guān)系。原則上高電壓等級(jí)、高可靠性、影響面大的備自投先動(dòng)作;低電壓等級(jí)、低可靠性、影響面小的備自投按躲過上級(jí)備自投整定。但是,低電壓等級(jí)線路事故率高,在可靠性要求很高的情況下,為了縮短延時(shí),各備自投可以同時(shí)動(dòng)作,并且從運(yùn)行方式考慮避免多級(jí)備自投順序自投。

4 結(jié)束語

由于一次接線方式、負(fù)荷性質(zhì)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等因素的作用,相應(yīng)的備自投方式很多,與其他保護(hù)間的配合問題也多種多樣。鑒于220kV備自投裝置在電力系統(tǒng)的重要作用,作為繼電保護(hù)人員必須保證其動(dòng)作的正確性。在工作中,應(yīng)根據(jù)運(yùn)行方式設(shè)定好備自投動(dòng)作狀態(tài),仔細(xì)檢查備自投裝置引入的電流、電壓量、開關(guān)量、動(dòng)作時(shí)限是否合理,閉鎖條件是否充分和必要。試驗(yàn)時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行方式、設(shè)備間的配合關(guān)系、裝置的工作條件綜合考慮,制定試驗(yàn)方案,不應(yīng)局限于簡單的驗(yàn)證裝置的動(dòng)作邏輯。在做傳動(dòng)試驗(yàn)時(shí),應(yīng)考慮周全,回路試驗(yàn)應(yīng)全面,避免遺留死角。

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