一种备用电源自投装置的缺陷及其解决方案探讨

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一种备用电源自投装置的缺陷及其解决方案探讨

2019-11-12

文章标题：一种备用电源自投装置的缺陷及其解决方案探
摘要：本文分析了常用的备用电源自投装置的一种缺陷，并对解决方案进行了探讨。提出采用备自投装置使系统自动装置与继电保护装置相结合，是一种对用户提供不间断供电的经济而有效的技术措施。
关键词：备用电源自投;缺陷;解决方案

0引言
　　在现代电力系统中，为满足电网经济运行及可靠供电，电网接线一般使用闭环设计，开环运行，在开环运行的变电站进线装设备用电源自动投入装置，当主供电源发生故障时，备用电源自动投入，从而立即恢复对用户的供电。对一主一备供电电源的变电站来说，采用备自投装置使系统自动装置与继电保护装置相结合，是一种对用户提供不间断供电的经济而又有效的技术措施。
　　传统电磁型备用电源自投装置是由继电器构成的逻辑回路，如果对于某一主接线形式，已设定其中一个开关为永久备投点，用继电器搭出比较简单可靠的备用电源自投回路。现在，由微机系统构成的备用电源自投装置，以其性能可靠、功能齐全、使用方便的独有优势，正在逐步地代替传统电磁型的备用电源自投装置。对于不同的主接线方式及逻辑要求，微机备用电源自投装置采用不同的工作方式，满足电网运行要求。下面分析备用电源自投装置存在的缺陷极其解决方案。

1备用电源自投装置工作原理
1.1备用电源自投装置工作方式
　　电力系统中，一次系统的运行方式可能会根据需要而变动，为了自适应一次系统，备用电源自投也有多种运行方式，但基本上都遵循以下的总则:
　　(1)备用电源不论何种原因工作电压消失时，自动投入装置均应启动，但应防止电压互感器熔丝熔断时误动;
　　(2)备用电源应在工作电源确实断开后才能投入，工作电源如为变压器，则其高、低压侧断路器均应断开;
　　(3)备用电源断路器的合闸脉冲应是短脉冲，只允许自动投入装置动作一次;
　　(4)当备用电源自投于故障母线时，应使其保护装置加速动作，以免事故扩大;
　　(5)备用电源确有电压时才能投入;
　　(6)备用电源自投装置自投时限应尽可能短，以保证负载中电动机自启动的时间要求。
　　备用电源自投适用的常见主接线方式如图一。图1常见主接线方式
　　图中，ux1和ux2表示进线的任一相电压;ix1和ix2表示进线任一相电流;ui、uii为一段母线和二段母线电压。1dl、2dl、3dl为系统中的断路器。在这种接线方式下，共有三种可能的运行方式，从而也就有三种备用电源自投方式，以下分别详细说明。
第一种运行方式:
　　3dl处于断开位置，i、ii段母线分裂运行，分别由进线1、进线2供电。在这种运行方式下，如果进线1故障，导致i段母线失压，此时备用电源自投装置应能自动断开运行断路器1dl，然后再投入分段开关3dl，使母线i恢复供电。反之亦然。
第二种运行方式:
　　1dl与3dl处于合闸位置，2dl断开。正常运行时由进线1给两条母线供电。在这种运行方式下，如果进线1故障，导致两段母线均失压，此时备用电源自投装置应能自动断开运行断路器1dl，然后再投入2dl，使进线2给母线供电。
第三种运行方式与第二种相似，正常时由进线2工作，进线1备用。
1.2微机型备用电源自投装置工作原理分析
　　对于微机型备用电源自投装置，一个技术重点是如何保证备用电源自投只动作一次。在传统接线中，我们可以使用硬接点断开回路并人工复归的方法来保证备用电源自投只动作一次的要求。在微机型备用电源自投中，为了满足这个要求，各厂家都引用了"充电"的概念，使用类似线路重合闸的充电问题来解决。
　　当目前系统各项条件满足备用电源自投允许投入时，令备用电源自投充电状态为1。只有充好电，在系统故障时备用电源才能投入，而在备用电源投入之后，备用电源自投就会自动放电，直到故障消除，满足下一次自投条件才会继续充电。这样就达到了备用电源自投只能动作一次的目的。以运行方式2为例，其充电条件可以为:
　　1）低压两段母线ui、uii三相均有压，备用电源ux2有压;
　　2）开关1dl、3dl为合位，2dl为分位。
放电条件为:
　　1）手跳1dl;
　　2）开入量"备用电源自投放电"为1;
　　3）任一低压母线失压，或进线备用电源ux2无压;
　　其中，放电条件1和2均为瞬时放电，条件3可延迟一段时间放电。1是为了避免由操作人员手动跳开关时，备用电源自投误动的情况，而2是在某些保护（比如母差保护）动作后，需闭锁备用电源自投时所用。条件3放电的延迟时间必须大于备用电源自投开放时间，以免出现备用电源自投未动作完就放电的情况。

2备用电源自投装置存在的缺陷
　　现在运行的110kv变电所大多数都未安装母线差动保护，这就造成目前使用的备用电源自投装置，无论是传统电磁型备用电源自投装置还是微机型备用电源自投装置，均无法判别是线路故障还是母线故障造成的母线失电。这样，在母线极其相连设备（如电压互感器）故障造成母线失电时，备用电源自投装置会动作，将备用电源自动投入，对故障母线再次冲击，扩大故障。例如,某110kv变电所因110kv母线电压互感器因过电压造成电压互感器发热损坏而引起主供电源跳闸，备用电源自投装置动作，将备用电源自动投入，引起电压互感器爆炸，扩大事故。再如，某110kv变电所主变故障，而主变开关拒动，越级跳闸，母线失电，备用电源自投装置动作，将备用电源自动投入，再次对故障主变送电冲击，而主变开关继续拒动，再次越级跳闸，全所停电，主变严重烧损。因此，判别是不是母线故障造成的母线失电是必要的。

3解决方案探讨
　　对于微机型备用电源自投装置，只要增加一段程序，判别在母线失压前运行的进线电源的电流有没有突然增量，电流值是不是大于最大负荷电流，即可判断是线路故障还是母线故障。如果电流有突然增量，同时电流值大于最大负荷电流，则判别是母线故障，此时应对备用电源自投装置瞬时放电，这样就避免了将备用电源自动投入到故障母线。如果电流没有突然增量，同时电流值是也小于最大负荷电流，则判别是线路故障，则不对备用电源自投装置放电，将备用电源自动投入，提高供电可靠性。
　　这里只需判别在母线失压前运行进线电源的电流大于最大负荷电流，而不需要考虑联在母线上的变压器的励磁涌流，因为其不会造成母线失电;也不需要考虑主变中低压侧短路，因为此时有主变保护在工作，故障时可跳开主变高压侧开关，不会造成母线失电;如果故障时主变高压侧开关拒动越级跳闸引起母线失电，此时对备用电源自投放电就正是我们需要的，就能够保护主变不遭受再一的次冲击。
此外，当备用电源自投装置判别出是母线故障时，在对备用电源自投装置放电的同时，还可以联跳本侧主供电源的开关。这样除了避免将备用电源自动投入到故障母线外，还可以避免工作进线对侧开关重合到故障母线并再次切除故障，减少一次对故障母线的冲击。

4结论
　　改进后的备用电源自投装置，可以准确判别是线路故障还是母线故障造成的母线失电，避免将备用电源自动投入到故障母线，减少对故障母线再一次冲击，避免故障的扩大。此外还具有断路器切除故障动作次数少等优点，不但适用于线路备自投，也可用于母联(内桥)断路器自动投入和线路变压器组自动投入。◎

参考文献
1.王西平，一种设置灵活可靠的微机备自投装置，电力自动化设备，2000，1
2.王润琴，赵树运，关于110kv电网"一线两站"备用电源自投回路的改进，电网技术，2000，9
3.许正亚，《电力系统自动装置》，南京电力专科学校，1996

作者简介
刘利成（1959－）:男，安徽宿州人，学士，高级工程师，长期从事电力系统技术管理工作。

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