閆 石

(深圳市機(jī)場(chǎng)(集團(tuán))有限公司，廣東 深圳 518103)

0 引 言

備用電源自動(dòng)投入裝置(簡(jiǎn)稱備自投)被廣泛應(yīng)用于110 kV及以下供電系統(tǒng)[1]，常規(guī)接線方式的備自投已非常成熟。互為電源的2座110 kV單母三分段接線變電站組成的供電系統(tǒng)的備自投則相對(duì)復(fù)雜，運(yùn)行方式變化較多。本文以此為例，對(duì)其備自投方式的選擇、備自投之間的配合、備自投動(dòng)作邏輯的優(yōu)化、注意事項(xiàng)等進(jìn)行分析。

1 110 kV供電系統(tǒng)、變電站的接線

某用戶擬建設(shè)的110 kV供電系統(tǒng)由2座110 kV變電站A、B組成。2座變電站的主接線形式相同，110 kV主接線均為單母三分段接線。A變電站從上級(jí)電網(wǎng)220 kV變電站C引入2路電源分別接入AⅠ母、AⅢ母，從B變電站的BⅢ母引入1路電源接入AⅡ母。B變電站從上級(jí)電網(wǎng)220 kV變電站D引入2路電源分別接入BⅠ母、BⅢ母，從A變電站的AⅢ母引入1路電源接入BⅡ母，110 kV線路均采用電纜。2座變電站的各段110 kV母線上均接入1臺(tái)110/10 kV、50 MVA、YNd11主變，主變10 kV側(cè)無小電源接入(如圖1、圖2所示)。

圖1 110 kV變電站A簡(jiǎn)化接線

圖2 110 kV變電站B簡(jiǎn)化接線

2 備自投方式的選擇

110 kV單母三分段接線的備自投功能可由2套備自投裝置BZTA1、BZTA2(BZTB1、BZTB2)共同實(shí)現(xiàn)。每套備自投裝置的備自投方式可選擇分段備自投或進(jìn)線備自投。

根據(jù)調(diào)度要求，單母三分段接線的3個(gè)進(jìn)線斷路器A101、A102、A103(B101、B102、B103)和2個(gè)分段斷路器A112、A123(B112、B123)中最多只能3個(gè)斷路器同時(shí)在合位，否則電源將合環(huán)。當(dāng)A102在分位，AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母并列運(yùn)行時(shí)，BZTA1采用進(jìn)線備自投方式，若BZTA2也采用進(jìn)線備自投方式，為滿足充電條件，A123、A103必須在合位，但這會(huì)導(dǎo)致AⅠ線、AⅢ線合環(huán)，不滿足調(diào)度要求；若AⅢ線僅帶AⅢ母運(yùn)行，即A103合位，A102、A123均在分位，這又導(dǎo)致BZTA2無法滿足任何備自投方式的充電條件，無法完成充電。所以，A102、B102不宜在分位，否則會(huì)影響備自投的投入，降低供電可靠性。

110 kV供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式有5種，如圖3所示。采用運(yùn)行方式一，AⅢ線(BⅢ線)故障將導(dǎo)致AⅢ母、BⅡ母(BⅢ母、AⅡ母)2條母線短時(shí)失電。采用運(yùn)行方式二，BⅢ線故障將導(dǎo)致AⅡ母、AⅢ母、BⅡ母、BⅢ母4條母線短時(shí)失電。采用運(yùn)行方式三，AⅢ線故障將導(dǎo)致AⅡ母、AⅢ母、BⅡ母、BⅢ母4條母線短時(shí)失電。采用運(yùn)行方式四，BⅢ線故障將導(dǎo)致AⅠ母、AⅡ母、BⅢ母3條母線短時(shí)失電。采用運(yùn)行方式五，AⅢ線故障將導(dǎo)致AⅢ母、BⅠ母、BⅡ母3條母線短時(shí)失電。1回線路故障對(duì)系統(tǒng)供電影響最小的是運(yùn)行方式一，在線路均能投運(yùn)的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇運(yùn)行方式一，即BZTA1、BZTA2、BZTB1、BZTB2均采用分段備自投方式。

3 多套備自投的配合

由于單母三分段接線采用2套備自投，存在以下問題。

圖3 110 kV供電系統(tǒng)的運(yùn)行方式

1)備自投動(dòng)作范圍重疊。在AⅡ母(BⅡ母)失電時(shí)，BZTA1、BZTA2(BZTB1、BZTB2)均動(dòng)作。

2)BZTA2與BZTB2的動(dòng)作時(shí)間按上、下級(jí)原則無法配合。備自投動(dòng)作時(shí)間宜按照由上至下的原則逐級(jí)配合，以避免上級(jí)設(shè)備的單一故障導(dǎo)致備自投的大面積動(dòng)作[2]。AⅢ母通過BⅡ線向BⅡ母供電，BZTA2作為BZTB1、BZTB2的上級(jí)備自投，其動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于后二者。BⅢ母通過AⅡ線向AⅡ母供電，BZTB2作為BZTA1、BZTA2的上級(jí)備自投，其動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于后二者。

針對(duì)上述問題，可采取以下措施：

1)系統(tǒng)采用運(yùn)行方式一時(shí)，AⅢ線、BⅢ線負(fù)荷最大，均帶2臺(tái)主變運(yùn)行。若AⅡ母失電，由BZTA2動(dòng)作，AⅢ線將帶3臺(tái)主變運(yùn)行；若由BZTA1動(dòng)作，AⅠ線將帶2臺(tái)主變運(yùn)行。從線路負(fù)載分配的角度考慮，若AⅡ母失電，宜由BZTA1動(dòng)作。BZTA2采用單向備自投可解決BZTA1、BZTA2動(dòng)作范圍重疊的問題，即AⅡ線作為AⅢ線的備用電源，而AⅢ線不作為AⅡ線的備用電源。但在特殊運(yùn)行方式下，此措施會(huì)擴(kuò)大停電范圍。例如AⅠ線退出運(yùn)行，AⅡ線帶AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行，若AⅡ線故障，BZTA2不動(dòng)作，則AⅠ母、AⅡ母均失電。BZTA1、BZTA2可通過動(dòng)作時(shí)間的不同來避免動(dòng)作范圍重疊[3]。按線路負(fù)載分配的原則，BZTA2的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于BZTA1的動(dòng)作時(shí)間。

2)按規(guī)范的要求，備自投的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)大于本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。為方便整定，BZTA2、BZTB2的動(dòng)作時(shí)間整定相同，并大于AⅡ線、AⅢ線、BⅡ線、BⅢ線電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間最長(zhǎng)者。BZTA1、BZTB1的動(dòng)作時(shí)間整定相同，并大于AⅠ線、AⅡ線、BⅠ線、BⅡ線電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間最長(zhǎng)者。并且BZTA2、BZTB2的動(dòng)作時(shí)間大于BZTA1、BZTB1的動(dòng)作時(shí)間。1回線路故障后備自投動(dòng)作及各線路負(fù)載如表1所示。

4 備自投動(dòng)作邏輯的優(yōu)化

根據(jù)第3節(jié)分析，備自投在1回線路發(fā)生故障時(shí)能保證不損失主變負(fù)載，但在2回線路故障時(shí)會(huì)損失主變負(fù)載。以A變電站為例進(jìn)行分析：

當(dāng)AⅠ線退出運(yùn)行時(shí)，AⅡ線帶AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行，BZTA1放電。BZTA2能完成充電，并在AⅡ線或AⅢ線故障時(shí)動(dòng)作。

當(dāng)AⅢ線退出運(yùn)行時(shí)，AⅡ線帶AⅡ母、AⅢ母并列運(yùn)行，BZTA2放電。BZTA1能完成充電，并在AⅠ線或AⅡ線故障時(shí)動(dòng)作。

當(dāng)AⅡ線退出運(yùn)行時(shí)，AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母并列運(yùn)行，BZTA1放電。BZTA2不能完成充電，在AⅠ線或AⅢ線故障時(shí)無法動(dòng)作，損失主變負(fù)載。

表1 1回線路故障后備自投動(dòng)作及各線路負(fù)載Table 1 Actions of backup power automatic switching device and line loads after a line fault

1座變電站有3路電源，當(dāng)其中1路退出時(shí)，另2路電源仍能互為備用會(huì)提高供電連續(xù)可靠性。因此，需要優(yōu)化備自投的動(dòng)作邏輯，1臺(tái)備自投裝置可配置多套動(dòng)作邏輯以適應(yīng)不同的運(yùn)行方式。

4.1 BZTA2的動(dòng)作邏輯

AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母分列運(yùn)行，AⅡ線、AⅢ線互為備用(運(yùn)行方式一)，BZTA2動(dòng)作邏輯(見圖4)：

圖4 BZTA2的第一套充電條件

充電條件：A103合位，A102合位，A123分位， AⅡ母三相有壓，AⅢ母三相有壓。上述條件為第一套充電條件，均滿足后經(jīng)延時(shí)完成充電，完成充電后為充電完成一。

起動(dòng)條件：充電完成一，AⅡ母(AⅢ母)三相無壓，AⅡ線(AⅢ線)無流，AⅢ母(AⅡ母)三相有壓。上述條件為第一套(第二套)起動(dòng)條件，均滿足后起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)跳A102(A103)，確認(rèn)A102(A103)分位后延時(shí)合A123(見圖5)。

只要滿足AⅡ母、AⅢ母分列運(yùn)行，AⅡ線、AⅢ線互為備用的運(yùn)行方式，BZTA2的動(dòng)作邏輯不受AⅠ線運(yùn)行方式(AⅠ線退出運(yùn)行，由AⅡ線帶AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行)的影響。

圖5 BZTA2的第一、二套起動(dòng)條件

4.2 BZTA2動(dòng)作邏輯的優(yōu)化

1)如圖6所示，AⅡ線人工退出運(yùn)行，AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母并列運(yùn)行，AⅠ線、AⅢ線互為備用，BZTA2動(dòng)作邏輯：

圖6 110 kV變電站A的運(yùn)行方式(AⅡ線人工退出運(yùn)行)

充電條件：A101合位，A102分位，A103合位，A112合位，A123分位， AⅡ母三相有壓，AⅢ母三相有壓。上述條件為第二套充電條件，均滿足后經(jīng)延時(shí)完成充電，完成充電后為充電完成二(見圖7)。

圖7 BZTA2的第二套充電條件

起動(dòng)條件：充電完成二，AⅡ母(AⅢ母)三相無壓，AⅠ線(AⅢ線)無流，AⅢ母(AⅡ母)三相有壓。上述條件為第三套(第四套)起動(dòng)條件，均滿足后起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)跳A101(A103)，確認(rèn)A101(A103)分位后延時(shí)合A123(見圖8)。

由于AⅡ線人工退出運(yùn)行，已無電流，而AⅠ線作為電源，BZTA2應(yīng)判別其電流，以防止因PT斷線等原因失壓誤動(dòng)，這就需要BZTA2采集AⅠ線電流。但BZTA2無需判別AⅠ母電壓，因?yàn)锳112合位，AⅠ母、AⅡ母并列運(yùn)行，AⅠ母有壓(無壓)，AⅡ母肯定有壓(無壓)。

2)當(dāng)AⅡ線故障，AⅡ母失電，由BZTA1動(dòng)作恢復(fù)AⅡ母供電。BZTA2因AⅡ母電壓恢復(fù)而起動(dòng)后返回。若BZTA2已放電，按滿足第二套充電條件重新充電，則時(shí)間太長(zhǎng)，通常備自投的充電完成時(shí)間在10～15 s，若在此期間，AⅠ線或AⅢ線故障，主變10 kV側(cè)備自投先動(dòng)作，待BZTA2動(dòng)作后，主變僅僅是空載，其10 kV負(fù)載已被轉(zhuǎn)移或切除，所以BZTA2不采用A101、A102、A103合位變分位延時(shí)放電的邏輯。BZTA2未放電，能讓AⅠ線、AⅢ線互為備用，在AⅠ線或AⅢ線故障時(shí)動(dòng)作。但此時(shí)BZTA2的動(dòng)作邏輯與AⅡ線人工退出運(yùn)行，AⅠ線、AⅢ線互為備用時(shí)的動(dòng)作邏輯有所不同，因?yàn)锽ZTA2是按第一套充電條件完成充電的，但起動(dòng)后的動(dòng)作出口對(duì)象則是A101、A103、A123。

圖8 BZTA2的第三、四套起動(dòng)條件

BZTA2優(yōu)化后的動(dòng)作邏輯：

充電條件：第一套充電條件。滿足第一套充電條件后經(jīng)延時(shí)完成充電。

起動(dòng)條件：第二套起動(dòng)條件。滿足第二套起動(dòng)條件后起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)跳A103，確認(rèn)A103分位后延時(shí)合A123(見圖9)。

充電完成一，AⅡ母三相無壓，AⅠ線無流，AⅢ母三相有壓，A102分位，A112合位。上述條件為第五套起動(dòng)條件，均滿足后起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)跳A101，確認(rèn)A101分位后延時(shí)合A123。

此邏輯中BZTA2跳A101的延時(shí)時(shí)間應(yīng)小于跳A102的延時(shí)時(shí)間，考慮斷路器分閘時(shí)間、位置接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間及時(shí)間裕度，應(yīng)至少小于0.2 s。若二者相同，滿足起動(dòng)條件并經(jīng)延時(shí)后，BZTA2同時(shí)跳A101、A102，由于A102已在分位，BZTA2動(dòng)作合A123而不確認(rèn)A101分位。

在AⅡ線故障，BZTA1動(dòng)作后，由于BZTA2充電完成一未放電，待第二套充電條件滿足后，BZTA2就有兩套充電條件完成。為避免此情況，在第二套充電條件中引入充電完成一，即BZTA2按第一套充電條件完成充電后，第二套充電條件無法滿足。

圖9 BZTA2的第五套起動(dòng)條件

4.3 BZTA1的動(dòng)作邏輯

AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母分列運(yùn)行，AⅠ線、AⅡ線互為備用(運(yùn)行方式一)，BZTA1動(dòng)作邏輯：

充電條件：A101合位，A102合位，A112分位，AⅠ母三相有壓，AⅡ母三相有壓。上述條件均滿足后經(jīng)延時(shí)完成充電(見圖10)。

圖10 BZTA1的充電條件

起動(dòng)條件：充電完成，AⅠ母(AⅡ母)三相無壓，AⅠ線(AⅡ線)無流，AⅡ母(AⅠ母)三相有壓。上述條件均滿足后起動(dòng)，經(jīng)延時(shí)跳A101(A102)，確認(rèn)A101(A102)分位后延時(shí)合A112(見圖11)。

圖11 BZTA1的起動(dòng)條件

只要滿足AⅠ母、AⅡ母分列運(yùn)行，AⅠ線、AⅡ線互為備用，BZTA1的動(dòng)作邏輯不受AⅢ線運(yùn)行方式(AⅢ線人工退出運(yùn)行或故障，由AⅡ線帶AⅡ母、AⅢ母并列運(yùn)行)的影響。

根據(jù)第3節(jié)所分析的多套備自投的配合，BZTA1采用一套動(dòng)作邏輯即可在2回線路發(fā)生故障時(shí)不損失主變負(fù)載。

5 增加保護(hù)后備自投動(dòng)作邏輯的優(yōu)化

5.1 與備自投相關(guān)的保護(hù)

110 kV終端變電站的110 kV母線通常不配置母差保護(hù)，110 kV母線故障時(shí)，由本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作跳開本級(jí)線路電源側(cè)斷路器，備自投動(dòng)作合于故障母線[4]。以A變電站為例進(jìn)行分析：

AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母分列運(yùn)行，若AⅠ母故障，由AⅠ線電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作將AⅠ母切除，但故障點(diǎn)仍在AⅠ母上，此時(shí)，AⅠ母三相無壓，AⅠ線無流，AⅡ母三相有壓，BZTA1充電完成，滿足BZTA1起動(dòng)條件，BZTA1動(dòng)作后合于故障。為解決此問題，可利用A101保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1。110 kV線路保護(hù)配置光纖電流差動(dòng)保護(hù)、距離保護(hù)、零序過電流保護(hù)，A101保護(hù)作為終端線路的弱饋側(cè)保護(hù)，在AⅠ線故障時(shí)，光纖電流差動(dòng)保護(hù)能快速動(dòng)作，但距離保護(hù)、零序電流保護(hù)是否動(dòng)作與變壓器接地方式、負(fù)荷電流、故障類型有關(guān)，可能動(dòng)作，也可能不動(dòng)作。所以可利用A101保護(hù)的距離保護(hù)、零序過電流保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1，但其方向由線路指向母線。當(dāng)AⅠ母故障時(shí)，A101保護(hù)的距離保護(hù)、零序過電流保護(hù)動(dòng)作閉鎖備自投，這就需要A101線路保護(hù)配置單獨(dú)的距離保護(hù)、零序過電流保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)。A101、A102、A103保護(hù)的整定原則是保證對(duì)110 kV母線故障的靈敏度不小于本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)對(duì)110 kV母線故障的靈敏度，動(dòng)作時(shí)間不大于線路電源側(cè)后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。

A112、A123保護(hù)配置相間過電流保護(hù)、零序過電流保護(hù)，在110 kV母線并列運(yùn)行時(shí)縮小母線故障的影響范圍。A112、A123保護(hù)的整定原則是與本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)相配合。A112、A123還配置后加速保護(hù)，BZTA1(BZTA2)動(dòng)作或手動(dòng)合A112(A123)，后加速保護(hù)開放。

為方便整定配合，A101、A102、A103、A112、A123保護(hù)可按對(duì)110 kV母線故障有相同的靈敏度整定。

5.2 保護(hù)與BZTA1、BZTA2的關(guān)系

AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母分列運(yùn)行(運(yùn)行方式一，見圖12)。

圖12 110 kV母線故障(運(yùn)行方式一)

A101保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1、BZTA2，A103保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA2。A112保護(hù)動(dòng)作跳A112并閉鎖BZTA1，A123保護(hù)動(dòng)作跳A123并閉鎖BZTA2。

當(dāng)AⅠ母的K1故障時(shí)，A101保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1。

當(dāng)AⅡ母的K2故障時(shí)，若A102保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于A112保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間1個(gè)級(jí)差，A112保護(hù)動(dòng)作跳A112并閉鎖BZTA1，由于故障位于A112與A112保護(hù)用CT之間，A112保護(hù)動(dòng)作無法切除故障，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1、BZTA2。

當(dāng)AⅡ母的K3故障時(shí)，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1、BZTA2。

當(dāng)AⅡ母的K4故障時(shí)，若A102保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于A123保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間1個(gè)級(jí)差，A123保護(hù)動(dòng)作跳A123并閉鎖BZTA2，由于故障位于A123與A123保護(hù)用CT之間，A123保護(hù)動(dòng)作無法切除故障，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1、BZTA2。

當(dāng)AⅢ母的K5故障時(shí)，A103保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA2。各保護(hù)能防止BZTA1、BZTA2動(dòng)作合于K1～K5故障。

在此基礎(chǔ)上，A112保護(hù)與A101保護(hù)的配合，A123保護(hù)與A103保護(hù)的配合，A112保護(hù)與A123保護(hù)的配合，A101、A112保護(hù)是否閉鎖BZTA2，A103、A123保護(hù)是否閉鎖BZTA1，則要在其他運(yùn)行方式下結(jié)合BZTA1、BZTA2的動(dòng)作邏輯進(jìn)行整定、配置。

5.3 保護(hù)與BZTA2的關(guān)系

1)AⅡ線退出運(yùn)行(AⅡ線人工退出運(yùn)行或故障)，AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母并列運(yùn)行，AⅠ線、AⅢ線互為備用(見圖13)。

圖13 110 kV母線故障(AⅡ線退出運(yùn)行)

當(dāng)AⅠ母的K1故障時(shí)，A101保護(hù)動(dòng)作，由于A101保護(hù)動(dòng)作不閉鎖BZTA2，BZTA2動(dòng)作合于故障。若A101保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA2，在AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母分列運(yùn)行的運(yùn)行方式下，AⅠ母故障，A101保護(hù)動(dòng)作會(huì)誤閉鎖BZTA2。若先將AⅠ母切除，BZTA2再動(dòng)作就不會(huì)合于故障，具體措施是若BZTA2收到A101保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，動(dòng)作跳A101同時(shí)跳A112，由于BZTA2動(dòng)作時(shí)間是按躲A101保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定的，為使BZTA2在AⅠ線電源側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作將AⅠ母切除后仍能收到A101保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，BZTA2對(duì)收到的A101保護(hù)動(dòng)作信號(hào)采取自保持處理，當(dāng)BZTA2合A123、A123合位任一條件滿足，解除自保持。另外，BZTA2在收到A101保護(hù)動(dòng)作信號(hào)后確認(rèn)A112分位后合A123，而無需確認(rèn)A101是否在分位，因?yàn)锳112分位已能保證BZTA2動(dòng)作不會(huì)合于故障。BZTA2跳A101、A112的延時(shí)時(shí)間應(yīng)小于跳A102的延時(shí)時(shí)間，考慮斷路器分閘時(shí)間、位置接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)間及時(shí)間裕度，應(yīng)至少小于0.2 s。若二者相同，滿足起動(dòng)條件經(jīng)延時(shí)，BZTA2跳A101、A112、A102，由于A102已在分位，BZTA2動(dòng)作合A123而不確認(rèn)A112分位，BZTA2動(dòng)作會(huì)合于故障。

當(dāng)AⅡ母的K2故障時(shí)，A101保護(hù)動(dòng)作，由于A101保護(hù)動(dòng)作不閉鎖BZTA2，BZTA2動(dòng)作合于故障?？紤]故障位于A112與A112保護(hù)用CT之間，故障發(fā)生概率低， BZTA2動(dòng)作合于故障后，由BZTA2的后加速保護(hù)動(dòng)作跳A123切除故障。

當(dāng)AⅡ母的K3故障時(shí)，若A101保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于A112保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一個(gè)級(jí)差，A101保護(hù)不動(dòng)作，A112保護(hù)動(dòng)作跳A112切除AⅡ母，BZTA2動(dòng)作合于故障；若A101保護(hù)、A112保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間相同，則二者同時(shí)動(dòng)作，當(dāng)A101保護(hù)動(dòng)作、A112保護(hù)動(dòng)作的條件同時(shí)滿足，閉鎖BZTA2。由于A101保護(hù)動(dòng)作僅發(fā)信不跳閘，其動(dòng)作時(shí)間與A112保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間相同不會(huì)導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)。

當(dāng)AⅡ母的K4故障時(shí)，若A112保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于A123保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間一個(gè)級(jí)差，A123保護(hù)動(dòng)作跳A123并閉鎖BZTA2，但在AⅢ線帶AⅢ母、AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行的運(yùn)行方式下AⅠ母故障，A123保護(hù)會(huì)越級(jí)動(dòng)作，擴(kuò)大停電范圍。若A123保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于A112保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間1個(gè)級(jí)差，A112保護(hù)動(dòng)作跳A112并閉鎖BZTA1，AⅡ母被切除，A123保護(hù)不動(dòng)作，BZTA2動(dòng)作合于故障，且在AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母并列運(yùn)行的運(yùn)行方式下AⅢ母故障，A112保護(hù)越級(jí)動(dòng)作，擴(kuò)大停電范圍。所以A112保護(hù)、A123保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相同，A123保護(hù)動(dòng)作跳A123并閉鎖BZTA2，故障由A112保護(hù)動(dòng)作切除。

當(dāng)AⅢ母的K5故障時(shí)，A103保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA2。各保護(hù)能防止BZTA2動(dòng)作合于K1、K3、K4、K5故障。

2)AⅠ線退出運(yùn)行(人工退出運(yùn)行或故障)，AⅡ線帶AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行，AⅡ線、AⅢ線互為備用(見圖14)。

圖14 110 kV母線故障(AⅠ線退出運(yùn)行)

當(dāng)AⅠ母的K1故障時(shí)，由于A102保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間大于A112保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間1個(gè)級(jí)差，A112保護(hù)動(dòng)作切除故障，A102保護(hù)不動(dòng)作，不會(huì)誤閉鎖BZTA2。

當(dāng)AⅡ母的K2故障時(shí)，A112保護(hù)動(dòng)作切除AⅠ母，由于故障未被切除，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA2。

當(dāng)AⅡ母的K3故障時(shí)，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA2。

當(dāng)AⅡ母的K4故障時(shí)，A123保護(hù)動(dòng)作跳A123并閉鎖BZTA2。

當(dāng)AⅢ母的K5故障時(shí)，A103保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA2。各保護(hù)能防止BZTA2動(dòng)作合于K1～K5故障。

5.4 保護(hù)與BZTA1的關(guān)系

AⅢ線退出運(yùn)行(人工退出運(yùn)行或故障)，AⅡ線帶AⅡ母、AⅢ母并列運(yùn)行，AⅠ線、AⅡ線互為備用(見圖15)。

圖15 110 kV母線故障(AⅢ線退出運(yùn)行)

當(dāng)AⅠ母的K1故障時(shí)，A101保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1。

當(dāng)AⅡ母的K2故障時(shí)，A112保護(hù)動(dòng)作跳A112并閉鎖BZTA1。

當(dāng)AⅡ母的K3故障時(shí)，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1。

當(dāng)AⅡ母的K4故障時(shí)，A123保護(hù)動(dòng)作切除AⅢ母，由于故障未被切除，A102保護(hù)動(dòng)作閉鎖BZTA1。

當(dāng)AⅢ母的K5故障時(shí)，A123保護(hù)動(dòng)作切除故障。各保護(hù)能防止BZTA1動(dòng)作合于K1～K5故障。

A103、A123保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間配合不影響B(tài)ZTA1、BZTA2。為方便整定，二者動(dòng)作時(shí)間整定相同。為使斷路器可靠分、合閘，考慮110 kV斷路器的分、合閘時(shí)間，BZTA1、BZTA2的合閘脈沖為200 ms，分閘脈沖為100 ms。

5.5 放電條件

BZTA1、BZTA2的放電條件與常規(guī)單母分段接線的分段備自投放電條件相同。除5.1～5.4節(jié)所分析的保護(hù)閉鎖BZTA1、BZTA2以及特殊運(yùn)行方式下的手跳斷路器閉鎖備自投(見圖16、圖17)。

圖16 BZTA1的放電條件

圖17 BZTA2的放電條件

在AⅡ線退出，AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母并列運(yùn)行，AⅠ線、AⅢ線互為備用的運(yùn)行方式下，手跳A101閉鎖BZTA2，但在AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母分列運(yùn)行的運(yùn)行方式下，手跳A101會(huì)誤閉鎖BZTA2，所以A112合位、A102分位的條件均滿足，手跳A101才閉鎖BZTA2。

BZTA1、BZTA2的任一母線不滿足有壓條件，延時(shí)放電邏輯中的延時(shí)應(yīng)大于BZTA1、BZTA2先后動(dòng)作的時(shí)間總和，否則無法恢復(fù)系統(tǒng)供電。例如AⅠ母、AⅡ母均失電，BZTA1不起動(dòng)，開始延時(shí)放電計(jì)時(shí)，BZTA2動(dòng)作恢復(fù)AⅡ母供電，AⅡ母滿足有壓條件后，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅠ母供電，若在此過程中，BZTA1放電，則無法恢復(fù)AⅠ母供電。

6 2回線路故障時(shí)備自投的動(dòng)作

優(yōu)化動(dòng)作邏輯后的BZTA1、BZTA2在2回線路故障時(shí)的動(dòng)作情況(BZTB1、BZTB2類同)如下所述。

6.1 AⅠ線、AⅡ線故障時(shí)備自投的動(dòng)作

1)AⅠ線、AⅡ線同時(shí)故障：AⅠ母、AⅡ母同時(shí)失電，BZTA2按第一套起動(dòng)條件動(dòng)作，恢復(fù)AⅡ母供電；AⅡ母有壓條件滿足后，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅠ母供電。

2)AⅠ線、AⅡ線先后故障：AⅠ線故障，AⅠ母失電，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅠ母供電；AⅡ線故障，AⅠ母、AⅡ母失電，BZTA2按第一套起動(dòng)條件動(dòng)作，恢復(fù)AⅠ母、AⅡ母供電。

3)AⅡ線、AⅠ線先后故障：AⅡ線故障，AⅡ母失電，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅡ母供電；AⅠ線故障，AⅠ母、AⅡ母失電，BZTA2按第五套起動(dòng)條件動(dòng)作，恢復(fù)AⅠ母、AⅡ母供電。

3種故障工況下，備自投動(dòng)作后的運(yùn)行方式相同：AⅢ線帶AⅢ母、AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行。B變電站運(yùn)行方式不變。

6.2 AⅠ線、AⅢ線故障時(shí)備自投的動(dòng)作

無論AⅠ線、AⅢ線同時(shí)故障或先后故障， BZTA1、BZTA2的動(dòng)作情況相同：AⅠ線故障，AⅠ母失電，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅠ母供電；AⅢ線故障，AⅢ母、BⅡ母失電，BZTA2按第二套起動(dòng)條件動(dòng)作，恢復(fù)AⅢ母供電；BZTB1先于BZTA2動(dòng)作，恢復(fù)BⅡ母供電。備自投動(dòng)作后的運(yùn)行方式：AⅡ線帶AⅢ母、AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行；BⅠ線帶BⅠ母、BⅡ母并列運(yùn)行，BⅡ母、BⅢ母分列運(yùn)行。

6.3 AⅡ線、AⅢ線故障時(shí)備自投的動(dòng)作

1)AⅡ線、AⅢ線同時(shí)故障：AⅡ母、AⅢ母、BⅡ母同時(shí)失電，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅡ母供電；AⅡ母有壓條件滿足后，BZTA2按第二套起動(dòng)條件動(dòng)作，AⅢ母恢復(fù)供電。BZTB1與BZTA1同時(shí)動(dòng)作，恢復(fù)BⅡ母供電。

2)AⅡ線、AⅢ線先后故障：AⅡ線故障，AⅡ母失電，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅡ母供電；AⅢ線故障，AⅢ母、BⅡ母失電，BZTA2按第二套起動(dòng)條件動(dòng)作，恢復(fù)AⅢ母供電。BZTB1先于BZTA2動(dòng)作，恢復(fù)BⅡ母供電。

3)AⅢ線、AⅡ線先后故障：AⅢ線故障，AⅢ母、BⅡ母失電，BZTA2按第二套起動(dòng)條件動(dòng)作，恢復(fù)AⅢ母供電；AⅡ線故障，AⅡ母、AⅢ母失電，BZTA1動(dòng)作，恢復(fù)AⅡ母供電。BZTB1先于BZTA2動(dòng)作，恢復(fù)BⅡ母供電。

3種故障工況下，備自投動(dòng)作后的運(yùn)行方式相同：AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母并列運(yùn)行；BⅠ線帶BⅠ母、BⅡ母并列運(yùn)行，BⅡ母、BⅢ母分列運(yùn)行。2回線路故障后備自投動(dòng)作及各線路負(fù)載如表2所示。

表2 2回線路故障后備自投動(dòng)作及各線路負(fù)載Table 2 Actions of backup power automatic switching device and line loads after two line faults

續(xù)表2

7 三段母線并列運(yùn)行時(shí)的保護(hù)配合

根據(jù)第5節(jié)的分析，A112、A123保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間相同，但在AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母并列運(yùn)行(AⅢ線帶AⅢ母、AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行)的運(yùn)行方式下，AⅢ母(AⅠ母)故障，A112、A123保護(hù)均動(dòng)作，保護(hù)失去選擇性，擴(kuò)大停電范圍(B112、B123保護(hù)類同)。

在AⅠ線帶AⅠ母、AⅡ母、AⅢ母并列運(yùn)行的運(yùn)行方式下AⅢ母故障，應(yīng)由A123保護(hù)先動(dòng)作切除故障，若A123拒動(dòng)，再由A112保護(hù)動(dòng)作切除故障。當(dāng)A112保護(hù)檢測(cè)A101、A112、A123均在合位，自動(dòng)將動(dòng)作時(shí)間延長(zhǎng)，考慮彈簧儲(chǔ)能操作機(jī)構(gòu)斷路器分閘時(shí)間、熄弧時(shí)間、全波傅氏算法故障檢測(cè)的保護(hù)出口時(shí)間、繼電器驅(qū)動(dòng)時(shí)間及時(shí)間裕度[5]，延長(zhǎng)0.2 s。若超過延長(zhǎng)后的動(dòng)作時(shí)間，故障電流仍未消失，A112保護(hù)動(dòng)作切除故障。在AⅢ線帶AⅢ母、AⅡ母、AⅠ母并列運(yùn)行的運(yùn)行方式下，則A123保護(hù)延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間。

A112、A123保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)小于與本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)中的最短動(dòng)作時(shí)間至少0.4 s。這樣在三段母線并列運(yùn)行時(shí)，A112、A123保護(hù)延長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間后，本級(jí)線路電源側(cè)后備保護(hù)不會(huì)越級(jí)動(dòng)作，仍能保證選擇性。

8 結(jié) 語

1)1回線路的最大負(fù)載為4臺(tái)主變。結(jié)合運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，1臺(tái)主變的最大負(fù)載率約為70%。110 kV線路選擇800 mm2交聯(lián)聚乙烯電纜能滿足要求。

2)若A、B變電站的2回以上線路發(fā)生故障，備自投動(dòng)作后，非故障線路可能過載，并且過載線路為鄰站線路?？紤]2座變電站之間的過載閉鎖實(shí)現(xiàn)繁瑣，且A、B變電站2回以上線路發(fā)生故障的概率極低，在特殊運(yùn)行方式下，由運(yùn)行人員加強(qiáng)監(jiān)控，人工退出非重要負(fù)載。

3)主變中性點(diǎn)應(yīng)直接接地運(yùn)行，以防止備自投動(dòng)作時(shí)發(fā)生的電容傳遞過電壓導(dǎo)致的主變故障，備自投動(dòng)作后，對(duì)主變中性點(diǎn)進(jìn)行切換，以保證變電站的零序阻抗基本不變。若電網(wǎng)調(diào)度不允許主變中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，則必須采取防止過電壓的措施。

4)通常備自投裝置不具備采集3路進(jìn)線電流的功能，線路保護(hù)裝置不配置單獨(dú)的距離保護(hù)、零序過電流保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)，這就需要保護(hù)裝置增加配置。