110kV变电站备自投原理及其二次回路探讨 张建
110kV变电站备自投原理及其二次回路探讨张建
发表时间：2019-11-07T09:45:30.547Z 来源：《建筑细部》2019年第11期作者：张建王志贺
[导读] 探讨了备自投动作的基本原理和二次回路，为备自投的运行提供参考。
国网徐州供电分公司江苏徐州 221000
摘要：随着国家经济的蓬勃发展，和用电负荷的不断增长，人们对电网的供电能力、供电可靠性有了更高的要求。因此，备自投装置应在电网构架已确定的基础上，不断提高自身的供电可靠性。当前中国的110kV变电站常配备备自投装置，备自投装置是否正确动作直接影响着电网的正常运行。探讨了备自投动作的基本原理和二次回路，为备自投的运行提供参考。
关键词：110kV变电站备；自投原理；二次回路
引言
电源运用先进的材料及技术，在变电站中应用可节省输变电投资，提高供电可靠性，但也会影响备自投的正常运行，不利于变电站运行的安全稳定。为此，有必要对电源备自投二次回路实施改造。
1备自投动作基本原理
常见的备自投装置主要有变压器备自投、分段（桥）备自投、进线备自投，本文以进线备自投为例。一般情况下，110kV变电站在实际运行中，通常会设置两条线路互为主备供电源，一旦主供电源线路出现故障，线路保护跳闸，母线在定值时间内不能恢复正常电压，备自投装置可以通过接入装置的电流电压量和相关开关量自行检测，动作出口正确，恢复母线电压，保证变电站安全稳定运行。备自投动作遵循以下主要原则：①主供线路断开后，主供线路重合不成功，母线失压，备自投才能动作接入备供电源线路；②备自投装置动作只能进行一次，动作后需要手动复归。
2备自投的模拟量采样
基于备自投动作原理，备自投装置判断母线失压后才能动作，因此备自投需要采样母线电压，实际回路为从PT并列屏引入母线电压后经备自投保护屏的母线电压空开后进入装置，达到实时监测母线电压的目的。同时，为了防止因进入装置前的母线电压空开异常跳闸或母线电压采样电缆线芯松动导致备自投装置采不到母线电压，此种情况下备自投z装置不应该动作，因此设置TV断线闭锁备自投动作逻辑，其逻辑为当正序电压小于30V时，主供电源线路有流，负序电压大于8V，满足以上任一条件延长一定时间后报母线TV断线，断线消失后延时返回。另外，除了判断母线失压外，在采样回路中接入主备供线路电流回路，通过判断主供线路无流更好地确认断路器已经跳开，防止备自投误动作，若母线失压但主供电源线路电流采样正常且大于装置有流定值，则备自投装置不应动作。另外，为使备自投动作后备投成功恢复母线电压，确保电网的安全稳定运行，备供电源线路侧必须正常带电，否则即使备自投装置正确动作，母线也不能够恢复电压。因此，装置也需要采样主备供电源线路侧电压，以达到实时监测主备供电源线路侧电压的目的。
3备自投装置的开关量输入
由备自投的动作原理可知，备自投装置开关量输入必须包括主备供线路的断路器位置、合后位置（KKJ）以及相关闭锁备自投动作的开入量。一般来说，主备供线路断路器的位置都直接采自其断路器机构箱的辅助开关，而不是采自主备供线路保护的TWJ或者HWJ，其好处为，即使主备供线路保护的操作插件损坏，TWJ或者HWJ失磁，备自投装置仍然能够识别到断路器的位置开入量，保证备自投装置充电正常，有效防止备自投误动或拒动。合后位置继电器（KKJ）为双位置继电器。当断路器手动合闸或遥控合闸时，KKJ动作并且保持；当断路器手动跳闸或遥控跳闸时，KKJ将返回；当由于保护动作跳开断路器时，KKJ不返回。KKJ的常开接点和TWJ常开接点一起作为启动重合闸的条件，即不一致启动重合闸。断路器在合位的正常状态时，KKJ为1，TWJ为0；当保护动作或开关偷跳时，KKJ为1，TWJ也为1，此时保护装置启动重合闸。因此若备自投跳主备供线路接在保护跳闸位置，则应同时开出一对接点闭锁主备供线路的重合闸。
4备自投的充放电条件
根据备自投的动作逻辑，其充电条件应为站内无故障，站内一二次设备正常运行，具体为母线采样电压正常，主供线路断路器在合闸位置且KKJ为1，备供线路断路器在分闸位置且KKJ为0，无相关闭锁备自投开入，此时备自投装置经延时充电，充电灯亮。备自投的目的是保证系统可靠供电，但当系统发生严重故障，如母线故障或断路器失灵（此时由母差保护或失灵保护跳开各间隔，母线失压，备自投装置满足动作条件），由于线路已经全部切除，备自投装置已经没有必要动作。而且备自投如果动作，反而可能会给系统造成再次冲击。因此，备自投应与相关保护配合，当相关保护动作后，给备自投装置一个外部闭锁开入信号，对其进行闭锁。如人工操作跳开电源线路断路器时闭锁备自投、主变低后备保护动作应闭锁10kV母联备自投、低频低压减载装置动作、母差保护动作等跳开电源线路应闭锁备自投。闭锁原理为上述操作或保护动作时，同时开出接点给备自投装置，使备自投装置放电。
5备自投的跳合闸等二次回路
备自投动作后应第一时间再次切除主供电源线路的断路器，确保其真实跳开。此时其跳闸回路有两种选择：①接主供电源线路保护的手跳接点或者永跳接点；②接主供电源线路保护的保护跳接点，但应考虑动作后主供电源线路位置不对应启动重合闸，因此应同时开出一副接点接入到主供电源线路保护的闭锁重合闸开入点。备自投动作第二时限应合上备供电源线路断路器，其合闸回路接备供电源线路保护手合接点即可。为防止备供电源由于负荷较大引起过负荷，备自投装置一般具有过负荷联切功能。过负荷联切功能有两种实现方式：①在备供电源投入前先切除部分负荷，从而保证备用电源投入后不会发生过负荷。这种方式常用在负荷较重、备用电源较小时，为保证重要用户供电，人为确定切除部分负荷。②备用电源投入后，由备自投自动检测备用电源的负荷情况，当检测到过负荷后，可分两轮切除部分负荷线路。值得注意的是，过负荷联切后该线路不应再次投入到系统中，否则联切就失去意义，因此联切回路应接该线路保护的手跳或者永跳接点。备自投装置一般配置了独立的合闸后加速保护，包括手合于故障加速跳、备投动作合闸于故障加速跳。
6备自投动作时间配合线路重合闸
基于备自投的动作逻辑，只有在母线失压的情况下才能动作，因此备自投装置启动后，其动作时间实际上大于本级线路电源侧后备保护最长动作时间，如果有线路重合闸的，需要考虑实际动作的时间应该大于线路重合闸和线路电源侧后备保护最长动作时间两者之和。如果其备投时间设置较短，无法躲过主供线路重合，就会造成环网运行。因此，为避免线路重合闸和备自投装置同时动作，需要合理选择线