10kV备自投相关回路优化设计

1 0kV备自投相关回路优化设计

吴文彬

广东顺德电力设计院有限公司，佛山 528000

摘要 本文简要介绍10kV备自投工作原理，针对运行中备自投相关回路设计中存在的问题，有针对性地提出几个优化设计建议，以实现电力系统的安全、稳定运行，对提高系统供电可靠性起到非常重要的作用。

关键词 备自投 回路 优化

0 引言

随着经济的蓬勃发展，电网建设对供电可靠性的要求也越来越高，备自投装置的安全可靠运行要求也越来越高。这就要求当主供电源失压时备用电源能成功备投而不造成失压或造成其他保护误动使失压范围扩大。备自投装置能否根据现场情况进行智能判断、正确动作，取决于备自投装置内部逻辑是否足够正确合理、现场二次接线设计是否足够准确完备。长期的电网运行经验表明，传统的备自投回路设计不再满足供电可靠性要求越来越高的环境大背景[1]，急需对其进行研究探讨改进措施，完善其不足之处。

1 10kV备自投原理

图1

如上图1所示，正常运行时，1DL、2DL在合闸运行，母联3DL热备用运行。满足充电条件充电电完毕后，若非人为手动分闸2DL断路器原因情况下，Ⅱ母失压且 I2 无流，同时Ⅰ母有压，经延时发跳 2DL命令，确认 2DL 跳开后，经延时发跳Ⅱ母上网小电源（若有）命令，确认跳开后，经合闸延时合 3DL，使II母恢复正常供电；同样，若非人为手动分闸1DL断路器原因情况下，Ⅰ母失压且 I1 无流、Ⅱ母有压，经延时发跳 1DL命令，确认 1DL 跳开后，经延时上网小电源（若有）命令，并在确认已跳开后，经合闸延时合 3DL，使I母恢复正常供电。

2 10kV备自投的优化设计

2.1优化一 增加备自投合变低开关回路

目前，变电站多采用小电阻接地方式。根据电气操作原则，为保证全过程10kV母线不得失去小电阻接地方式。如果特殊倒闸方式，是允许短时间无小电阻允许的运行，但尽量避免。当因10kV接地变故障时，需将其退出转检修。为使10kV运行母线不失去接地点，相应分段开关需合闸，而相应主变变低开关需转热备用，如图2所示。

图2

此运行方式下，如若10kV运行母线及其上面设备导致的失压，例如B点接地故障，则该母线上的#1接地变保护会发出跳变低501开关，同时发出闭锁备自投命令，且分段备自投不具备充电条件，既隔离了故障，备自投又正确不动作，免于合闸于故障。但是由于分段备自投不具备充电条件，若非10kV运行母线及其上面设备导致的失压，如A点接地故障，分段备自投不会动作，导致母线失压，扩大停电范围。

为提高供电可靠性，在如图运行方式下，10kV分段备自投需增加并投入变低自投功能。如若B点接地故障，则该母线上的接地变保护会发出跳变低501开关，同时发出闭锁备自投命令，使备自投放电，避免于合闸于故障。若A点接地故障，由于接地变保护不会动作，不会使充好电的备自备自投放电，经失压整定延时后，备自投动作跳开变低501开关，并合上热备用变低502开关，使10kV母线恢复供电。

2.2优化二 母线PT二次空开选取优化

由备自投原理可知，当充电完备后，只要符合①母线失压②主供电源无流③无外部闭锁信号，则备自投装置动作出口。主供电流无流的判据，是为了避免因母线PT二次空开误跳而误动。然而某变电站发生因备用电源自投装置误跳轻载主供线路事件，表明仅增加电流判据防误出口判据，不再满足供电可靠性要求越来越高的环境大背景。

由于运行的母线PT二次空气开关是三相联动式的，故任一相故障，将会使其三相跳开，即满足了母线失压条件。若将三相联动式空开改为分相空气开关，并增加辅助触点进行监视空开投退状态，那么因单相问题跳开该相空开，即使此时满足了无流条件，备自投也不会误动，单相失压后将经一定的延时放电，避免了备自投误动作的风险。同时该相空开辅助触点接通发信回路，以告知运维人员及时进站检查处理。

2.3优化三 备自投开关位置选取优化

由备自投原理可知，10kV分段备自投装置充电条件其一是需要采取分段断路器的分闸位置，其充电条件有三：①Ⅰ母、Ⅱ母均有压；②1DL、2DL 合位且合后；③3DL 分位；④无闭锁分段自投开入或放电条件。任一条件不满足均会导致备自投装置不能充电，或者充电完成的备自投装置放电。

而且，备自投装置动作逻辑中，备自投动作发跳故障间隔开关命令后，合闸分段开关前，需判别并确认故障间隔的开关已经跳开，以避免分段合于故障线路上。由此引入反映开关位置的TWJ开入量，当TWJ=1时判定开关为分闸位置，当TWJ=0时判定开关为合闸位置。如若采取TWJ开入量失败，将致使不能完成分段开关合闸，导致备自投装置备供电源备投失败。

以往的一些设计方案中，或为了简化外部接线便于施工、节省成本，或因变低断路器辅助开关的触点不足，TWJ开入量选取变低操作箱的跳位监视继电器TWJ的常开触点，作为开关已跳开的判据。而以往的运行经验表明，实际运行中曾多次发生故障间隔开关已跳开，但备自投装置所需的正确跳闸位置判据却未能及时获取，致使备自投装置不再发分段开关合闸命令，导致备投失败。

经分析发现，开关的TWJ跳位监视回路中，串接了反映开关是否储能的辅助开关常开触点CN，如图3所示。

图3 TWJ回路

当断路器未储能时，此触点断开，因而TWJ监视回路断开，导致TWJ继电器不励磁，TWJ常开触点维持断开状态，刀闸断路器实际已经分闸，而备自投取到的TWJ信息并不能正确反正断路器实际位置。或者因断路器储能辅助开关故障，致使CN触点由正常的闭合位置变为打开位置，也会使正常运行时备自投装置放电。备自投发出跳闸命令后，在发出分段开关合闸命令之前，仅预留较短间隔的延时，用来判别断路器是否在分闸位置，此延时结束则判定为断路器拒分，从而终止后续的备自投合闸逻辑，导致母线失压。因此，为避免上述问题，备自投的TWJ开入应取自能真实反映断路器位置的辅助开关触点，而非操作箱跳位监视继电器的触点。

3总结

本文结合电网运行中，对10kV备自投装置相关回路设计在实际应用中存在的不足，进行分析，提出几项优化建议，有针对性地解决现实中遇到的问题。随着电力系统的日益发展，需要在不断探索中，寻找更合理的解决方案，以确其更加稳定、安全、可靠运行。

参考文献

[1] “2.15”220kV江川变电站全站失压事件初步调查报告V14 [R].中国电力出版社，2017，2.