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摘要:本文论述了备用电源自动投入装置的基本使用原则和要求,并结合该地区某110kV变电站实际的备自投方式进行了阐述。备自投装置的正确应用,提高了电网供电的可靠性,广泛应用于站用电系统和配电网络中。
关键词:备用电源自投装置;变电站;电网;可靠性
作者简介:郭伟伟(1980-),男,河南郏县人,河南省电力公司许昌供电公司,工程师,工学硕士,主要研究方向:电力系统运行及控制;马云龙(1973-),男,河南鄢陵人,河南省电力公司许昌供电公司,工程师,主要研究方向:继电保护运行与维护。(河南 许昌461000)
在电力系统中,因为故障或其他原因,工作电源断开以后,将备用电源、备用设备或其他电源自动地迅速地投入工作,令用户能尽快恢复供电的自动控制装置,简称备自投装置。[1]采用备自投装置可以提高供电可靠性、简化继电保护配置、限制短路电流并提高母线残压;随着用户对供电可靠性要求的提高,备自投装置得到了广泛应用,是电力部门为保证用户连续可靠供电的重要手段。
备自投装置型式多样,仅从电源的备用方式看,就可分为明备用和暗备用两种接线方式。正常情况下,有明显断开备用电源的接线方式称为明备用接线方式;几个工作电源互为备用,其中没有一个电源被明显断开的接线方式,称为暗备用接线方式。暗备用实际上是两个工作电源的互为备用。现结合某110kV变电站备用电源自投方式进行探讨。
一、备自投装置的主要原则和要求
1.备自投装置的主要使用原则
(1)备自投装置在合上备用电源断路器前,必须确保原工作电源断路器已经断开,以避免将备用电源系统连接至故障点,扩大事故,加重设备的损坏程度。事实上,备自投装置动作后会首先向原工作电源断路器发出跳闸命令,在采集到该断路器的“分位”信号后继续以后的动作。
(2)备自投装置判断失去工作电源的判据应该是母线无电压且工作电源线路无电流,因为母线电压互感器二次回路的故障也可能导致测控系统认为母线已经失压,如果此时备自投装置动作,则会打乱正常的运行方式。工作电源的母线暂时失压又恢复,备自投装置其充电时间应清零后,再重新计时充电。
(3)备自投装置只允许动作一次。在备自投装置将备用电源断路器合上以后,如果继电保护装置动作出口将此断路器跳闸,说明可能存在永久性故障。因此,不允许再次投入备用电源,以免多次投入到故障元件上,对系统造成不必要的冲击和更严重的事故。
2.备自投装置的基本要求
工作母线电压无论因何种原因消失时,备自投装置均应起动;工作电源断开后,备自投装置才能动作将备用电源投入;备自投的动作时间,以使负荷中断电源的时间尽可能短的原则来整定;当电压互感器二次侧熔断器熔断时,备自投装置不应误动作。
备用电源无电压时,备自投装置不应动作;考虑到一个备用电源同时作为几个工作电源的备用,以及备用电源检修时,备自投装置应能相应地退出,故要求备自投装置运行方式应灵活。
二、备用电源自投方式的应用实例
许昌供电公司某110kV变电站110kV侧为单母带分段接线方式,备自投方案采用许继生产的WBT-822/R1型保护装置,实现进线及分段开关的自投和互投。[2]典型的一次主接线如图1所示。
单母带分段运行方式在保护逻辑上体现为进线一固定接I母,进线二固定接II母。由图1可以看出,若正常运行时,一条进线带两段母线并列运行,另一条进线作为明备用,采用进线备自投。若正常运行时,每条进线各带一段母线,3DL断开,两条进线互为暗备用,采用分段开关备自投。下面详细阐述一下进线二备自投的运行方式。
1.进线二自投方式
进线一运行,进线二备用,即1DL、3DL在合位,2DL在分位;当进线一电源因故障或其他原因被断开,或分段断开后;进线二备用电源自动投入,且只允许动作一次。为了满足这个要求,设计了进线二自投的充电过程,只有在充电完成后才允许自投。进线二自投的逻辑图如图2所示。
进线二自投的充放电条件。
(1)充电条件:所有充电条件均满足后经10～15s的充电时间,备自投充上电,才有可能动作,充电条件包括如下内容:Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压;1DL、3DL在合位,2DL在分位;进线二软压板投入。
(2)放电条件(任一条件满足立即放电):当2#线路电压检查控制字投入且2#线路无压时延时10s放电;2DL在合位;位置异常告警;母线TV断线告警;工作断路器由人为(就地或远控)操作跳开;其他外部闭锁信号;进线二自投失败。
2.进线二自投的动作过程
(1)进线二自投充满电后,I母、II母均无压,且进线一无流,延时T1跳开1DL,确认1DL跳开后,经可整定延时T2合2DL。
(2)进线二自投充满电后,出现3DL跳位,且进线二所在母线无压,延时T1合2DL。
(3)进线二自投充满电后,有“1#线加速”开入且“加速备投投退”整定为投入时,如1DL处于跳位,则瞬时跳开1DL,确认1DL跳开后,经可整定延时T1合2DL。
如果跳1DL 3s后,1DL仍没有跳位,或者合2DL后持续3s进线二仍无流,在满足任一条件后装置报“进线二自投失败”;如果合2DL后进线二有流,则装置报“进线二自投成功”。
三、备自投的闭锁问题
通常所讲的备用电源自动投入功能,是指主供电源因上一级电源故障或本测电源进线断路器偷跳造成运行母线失电,装置能够迅速投入设定方式下备投点上的断路器,将备供电源及时切换到运行母线上,使供电设备对外不停电。可是,当本侧运行母线上发生故障或上一级电源设备故障时,反应到装置内的各项判据与备自投装置正确动作要求的判据完全相同,必然使装置动作,此时既影响电力故障的正确切除,又会扩大事故范围,甚至造成设备损坏。因此要使装置在上述情况能做出正确判断,而不使备供电源投到故障点上,就必须做到合理采集闭锁信息。[3]
在图1中,当d1点故障时,若d1点为瞬时性故障,则装置动作能够实现备自投功能。若d1点为永久性故障,则3DL合闸使故障点重燃,瞬时短路电流使3DL和I段母线设备遭受冲击,并可能致使2DL跳闸,扩大事故停电范围。为避免永久性故障下的事故扩大,应闭锁装置,可输入的闭锁信息有:母差保护、线路后备保护。需要说明的是,当低压侧出线故障时,应在时限上保证出线线路保护先动作,如果是永久性故障或断路器拒动,线路后备保护动作闭锁备自投装置。
在备自投装置的应用过程中,采取的合理闭锁手段有:备自投装置只允许备投一次;逻辑回路应有PT断线闭锁;备自投装置动作后先追跳工作电源断路器,后自投备用电源断路器,既保证追跳和自投的时间差合理、可靠,又保证失压时间短;防止备投后设备过负荷;备自投装置应能实现手动跳闸闭锁及保护闭锁。
四、结束语
通过对某110kV变电站备用电源自投的原则、方式和动作进行分析,并结合投入运行后的实际动作结果来看,备自投均能正确动作,切实提高了供电可靠性。由于备自投装置原理简单,投资成本低,并减轻了运行人员的劳动强度,提高了生产效率,在许昌地区的110kV电网得到了广泛的应用。
参考文献:
[1]陈德树.计算机继电保护原理学技术[M].北京:水利电力出版社,1992.
[2]陈松林,吴银福.利用微机实现的自动判别自投方式的备用电源自投方案[J].电力自动化设备,1997,17(1):51-53.
[3]王西平.一种设置灵活可靠的微机备自投装置[J],电力自动化设备,2000,20(1):18-20.
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:备用电源自投装置;变电站;电网;可靠性
作者简介:郭伟伟(1980-),男,河南郏县人,河南省电力公司许昌供电公司,工程师,工学硕士,主要研究方向:电力系统运行及控制;马云龙(1973-),男,河南鄢陵人,河南省电力公司许昌供电公司,工程师,主要研究方向:继电保护运行与维护。(河南 许昌461000)
在电力系统中,因为故障或其他原因,工作电源断开以后,将备用电源、备用设备或其他电源自动地迅速地投入工作,令用户能尽快恢复供电的自动控制装置,简称备自投装置。[1]采用备自投装置可以提高供电可靠性、简化继电保护配置、限制短路电流并提高母线残压;随着用户对供电可靠性要求的提高,备自投装置得到了广泛应用,是电力部门为保证用户连续可靠供电的重要手段。
备自投装置型式多样,仅从电源的备用方式看,就可分为明备用和暗备用两种接线方式。正常情况下,有明显断开备用电源的接线方式称为明备用接线方式;几个工作电源互为备用,其中没有一个电源被明显断开的接线方式,称为暗备用接线方式。暗备用实际上是两个工作电源的互为备用。现结合某110kV变电站备用电源自投方式进行探讨。
一、备自投装置的主要原则和要求
1.备自投装置的主要使用原则
(1)备自投装置在合上备用电源断路器前,必须确保原工作电源断路器已经断开,以避免将备用电源系统连接至故障点,扩大事故,加重设备的损坏程度。事实上,备自投装置动作后会首先向原工作电源断路器发出跳闸命令,在采集到该断路器的“分位”信号后继续以后的动作。
(2)备自投装置判断失去工作电源的判据应该是母线无电压且工作电源线路无电流,因为母线电压互感器二次回路的故障也可能导致测控系统认为母线已经失压,如果此时备自投装置动作,则会打乱正常的运行方式。工作电源的母线暂时失压又恢复,备自投装置其充电时间应清零后,再重新计时充电。
(3)备自投装置只允许动作一次。在备自投装置将备用电源断路器合上以后,如果继电保护装置动作出口将此断路器跳闸,说明可能存在永久性故障。因此,不允许再次投入备用电源,以免多次投入到故障元件上,对系统造成不必要的冲击和更严重的事故。
2.备自投装置的基本要求
工作母线电压无论因何种原因消失时,备自投装置均应起动;工作电源断开后,备自投装置才能动作将备用电源投入;备自投的动作时间,以使负荷中断电源的时间尽可能短的原则来整定;当电压互感器二次侧熔断器熔断时,备自投装置不应误动作。
备用电源无电压时,备自投装置不应动作;考虑到一个备用电源同时作为几个工作电源的备用,以及备用电源检修时,备自投装置应能相应地退出,故要求备自投装置运行方式应灵活。
二、备用电源自投方式的应用实例
许昌供电公司某110kV变电站110kV侧为单母带分段接线方式,备自投方案采用许继生产的WBT-822/R1型保护装置,实现进线及分段开关的自投和互投。[2]典型的一次主接线如图1所示。
单母带分段运行方式在保护逻辑上体现为进线一固定接I母,进线二固定接II母。由图1可以看出,若正常运行时,一条进线带两段母线并列运行,另一条进线作为明备用,采用进线备自投。若正常运行时,每条进线各带一段母线,3DL断开,两条进线互为暗备用,采用分段开关备自投。下面详细阐述一下进线二备自投的运行方式。
1.进线二自投方式
进线一运行,进线二备用,即1DL、3DL在合位,2DL在分位;当进线一电源因故障或其他原因被断开,或分段断开后;进线二备用电源自动投入,且只允许动作一次。为了满足这个要求,设计了进线二自投的充电过程,只有在充电完成后才允许自投。进线二自投的逻辑图如图2所示。
进线二自投的充放电条件。
(1)充电条件:所有充电条件均满足后经10～15s的充电时间,备自投充上电,才有可能动作,充电条件包括如下内容:Ⅰ母、Ⅱ母均三相有压;1DL、3DL在合位,2DL在分位;进线二软压板投入。
(2)放电条件(任一条件满足立即放电):当2#线路电压检查控制字投入且2#线路无压时延时10s放电;2DL在合位;位置异常告警;母线TV断线告警;工作断路器由人为(就地或远控)操作跳开;其他外部闭锁信号;进线二自投失败。
2.进线二自投的动作过程
(1)进线二自投充满电后,I母、II母均无压,且进线一无流,延时T1跳开1DL,确认1DL跳开后,经可整定延时T2合2DL。
(2)进线二自投充满电后,出现3DL跳位,且进线二所在母线无压,延时T1合2DL。
(3)进线二自投充满电后,有“1#线加速”开入且“加速备投投退”整定为投入时,如1DL处于跳位,则瞬时跳开1DL,确认1DL跳开后,经可整定延时T1合2DL。
如果跳1DL 3s后,1DL仍没有跳位,或者合2DL后持续3s进线二仍无流,在满足任一条件后装置报“进线二自投失败”;如果合2DL后进线二有流,则装置报“进线二自投成功”。
三、备自投的闭锁问题
通常所讲的备用电源自动投入功能,是指主供电源因上一级电源故障或本测电源进线断路器偷跳造成运行母线失电,装置能够迅速投入设定方式下备投点上的断路器,将备供电源及时切换到运行母线上,使供电设备对外不停电。可是,当本侧运行母线上发生故障或上一级电源设备故障时,反应到装置内的各项判据与备自投装置正确动作要求的判据完全相同,必然使装置动作,此时既影响电力故障的正确切除,又会扩大事故范围,甚至造成设备损坏。因此要使装置在上述情况能做出正确判断,而不使备供电源投到故障点上,就必须做到合理采集闭锁信息。[3]
在图1中,当d1点故障时,若d1点为瞬时性故障,则装置动作能够实现备自投功能。若d1点为永久性故障,则3DL合闸使故障点重燃,瞬时短路电流使3DL和I段母线设备遭受冲击,并可能致使2DL跳闸,扩大事故停电范围。为避免永久性故障下的事故扩大,应闭锁装置,可输入的闭锁信息有:母差保护、线路后备保护。需要说明的是,当低压侧出线故障时,应在时限上保证出线线路保护先动作,如果是永久性故障或断路器拒动,线路后备保护动作闭锁备自投装置。
在备自投装置的应用过程中,采取的合理闭锁手段有:备自投装置只允许备投一次;逻辑回路应有PT断线闭锁;备自投装置动作后先追跳工作电源断路器,后自投备用电源断路器,既保证追跳和自投的时间差合理、可靠,又保证失压时间短;防止备投后设备过负荷;备自投装置应能实现手动跳闸闭锁及保护闭锁。
四、结束语
通过对某110kV变电站备用电源自投的原则、方式和动作进行分析,并结合投入运行后的实际动作结果来看,备自投均能正确动作,切实提高了供电可靠性。由于备自投装置原理简单,投资成本低,并减轻了运行人员的劳动强度,提高了生产效率,在许昌地区的110kV电网得到了广泛的应用。
参考文献:
[1]陈德树.计算机继电保护原理学技术[M].北京:水利电力出版社,1992.
[2]陈松林,吴银福.利用微机实现的自动判别自投方式的备用电源自投方案[J].电力自动化设备,1997,17(1):51-53.
[3]王西平.一种设置灵活可靠的微机备自投装置[J],电力自动化设备,2000,20(1):18-20.
(责任编辑:苏宇嵬)