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1、备自投装置外回路保护闭锁分析施正德（玉溪供电局，云南玉溪，653100）摘要：随着电网的发展和对供电可靠性要求的提高，备用电源自投装置（下称备自投装置）的应用已越来越广泛，备自投装置的应用已成为保证变电所供电可靠的主要手段，因此备自投的动作正确与否将直接关系到电网的安全稳定运行和供电可靠性。如何提高其动作正确性已成为大家关注的问题，本文主要针对110kV及以下电压等级变电站的备自投装置外回路保护闭锁进行分析，明确备自投闭锁方案，并对运行中备自投的回路对应于运行方式的变更相应保护闭锁备自投连接片的投、切要求进行分析，从而避免因备自投方案的完备性欠缺或运行中备自投闭锁投退不正确而导致失电及扩大事故
2、。关键词：可靠性、备自投、闭锁备自投方案、联切、保护0引言XX110kV变电站110kV为内桥接线、35kV、10kV为单母线分段接线，正常运行时由对应于#1主变的110kV断路器作为主供电源，带两台主变运行，35kV、10kV为分列运行，110kV、35kV、10kV备自投投入运行。在xx时间35kV段母线发生谐振，35kV段母线TV的A、B相严重饱和发热损坏，导致在柜内发生A、B相接地短路。110kV1主变中后备保护（复压过流I段）动作跳开#1主变中压侧301断路器。随后35kV备自投动作合上35kV分段312断路器。所幸35kV段母线TV的高压熔断器及时炸断隔离了故障，35kV的备自投动
3、作未造成向故障点再次送电而扩大事故，短路故障造成#1主变35kV绕组轻微变形，是一起典型的未遂事故。经检查变电站#1、2主变保护为国电南京自动化股份有限公司生产的PST-1261A主变后备保护装置，35kV备自投保护为国电南京自动化股份有限公司生产的PSP642数字式备用电源自投装置，变电站保护闭锁备自投实现了：1、差动保护动作闭锁110kV备自投。2、本体保护动作闭锁110kV备自投3、高后备保护动作闭锁110kV备自投。4、中后备保护动作闭锁110kV备自投。5、低后备保护动作闭锁110kV备自投。6、中后备保护动作闭锁35kV备自投。7、低后备保护动作闭锁10kV备自投。主变保护闭锁备自
4、投压板投切如下表，从投切情况分析，主变保护闭锁备自投压板投切正确，满足运行要求。110kV1主变 110kV2主变43LP中后备闭锁中压侧分段备投投入44LP低后备闭锁低压侧分段备投投入45LP备用切除46LP差动闭锁110kV备自投切除47LP高后备闭锁110kV备自投切除48LP中后备闭锁110kV备自投切除49LP低后备闭锁110kV备自投切除50LP本体闭锁110kV备自投切除43LP中后备闭锁中压侧分段备投投入44LP低后备闭锁低压侧分段备投投入45LP备用切除46LP差动闭锁110kV备自投投入47LP高后备闭锁110kV备自投投入48LP中后备闭锁110kV备自投投入49LP低后
5、备闭锁110kV备自投投入50LP本体闭锁110kV备自投投入 一般来说主变中后备保护动作后根据PST-1261A主变后备保护装置所具备的功能应该闭锁35kV备自投，但是此次中后备保护动作后却没有闭锁35kV备自投。对35kV备自投回路（如图一）检查发现，主变中后备保护动作跳分段312断路器和主变中后备保护动作闭锁35kV备自投采用统一继电器K5的两付不同的常开接点实现。而变电站35kV系统按分段运行，主变保护为了满足快速保护的要求，使用1区定值运行，使主变的中后备保护动作并不启动K5继电器，主变的中后备保护动作也就不能闭锁35kV备自投。若在此运行方式下35kV段母线上发生永久性短路故障时将
6、造成#1主变35kV侧301跳闸，35kV备自投动作合上分段312断路器，使#2主变向故障母线送电，严重影响主设备的安全，保护动作将导致35kV母线全停。图一：1保护闭锁备自投的原理造成备自投装置不正确动作的原因有很多，根据运行经验，出现备自投不能够正确动作的情况往往是在不该闭锁的情况下被闭锁，而需要闭锁的情况下又不能正确闭锁，因此，是否正确闭锁是备自投正确动作与否的一大重要因素。从备自投动作原理看，备自投装置在充电满标志的情况下，备自投装置的动作不仅起决于启动条件，还起决于闭锁条件，按备自投备用对象故障，应闭锁备自投原则实现闭锁。1.1备自投方式对于110kV及以下电压等级的变电站按如下几种
7、考虑a) 备自投装置主要适用于一次主接线为桥断路器接线、单母线接线或单母线分段接线，有两回电源进线且采用一主供一备用方式供电的110kV-220kV终端变电站。b) 110kV备自投应为自适应式，适用于各种运行方式，对于主、备供电源进线在同一段母线的，可只采用进线备投方式。c) 对于35、10kV备自投只考虑分段备投方式。d) 对于0.4kV备自投，如果0.4kV母线具有分段开关，则应同时考虑进线及分段备投方式；若只有电源进线开关，则只需考虑进线备投方式。1.2闭锁原理根据备自投装置动作的原理，要使备自投动作，必须是充电满的情况下，满足允许条件，又不满足闭锁条件。因此只要不满足充电条件（也即满
8、足放电条件）或满足闭锁条件就会使备自投闭锁。实现闭锁功能的做法有两种，一种是引入外部开入量实现闭锁，另一种是检测电流、电压等模拟量实现内部闭锁，如检过流闭锁，检备用线路无压闭锁等。而保护闭锁备自投就是在外部将保护接点引入，保护动作开入闭锁备自投开关量进行闭锁。闭锁条件满足，无论备自投是否已经起动均强行闭锁备自投，表现为备自投放电。从运行设备的情况来看，外回路闭锁备自投又有两种方式，一种是有一个总的闭锁开入，所有要闭锁该备自投的保护并接后接入总的闭锁开入回路，另一种是有不同方式的闭锁开入，对应于不同方式的备投将对应的保护闭锁回路并接后接入不同方式的闭锁开入，如下图二：图二：差动保护接点高后备保护
9、接点非电量保护接点5DK-2 110kV备自投装置电源中后备保护接点低后备保护接点 光耦输入闭锁110kV备自投装置开关量 5D49 为了确保电网安全稳定运行，防止故障越级，按反措要求在110kV变电站主变中低压侧增加母线快速保护，对110kV变电站主变复合电压（低电压）闭锁过电流保护设置两套定值。第一套定值一般置于1区，按正常运行时中、低压侧分列运行整定计算。第一时限快速跳本侧断路器，第二套定值一般置于2区，按检修方式运行时中、低压侧并联运行整定计算，第一时限跳分段断路器。为了弥补实际设备的运行要求，针对于有两套定值切换运行的主变，可在程序上进行设置、重置出口矩阵、调整定值等方法，使主变不管
10、在1区运行还是在2区运行均能启动同一继电器，并将该继电器的接点可引入备自投闭锁开入回路进行闭锁。2 闭锁备自投方案 综合上述的分析，一个完整可靠的备自投方案，应能根据不同工况及故障情况，尽可能避免全站失电的发生，尤其是由于对保护动作闭锁备自投的设置不合理而引发的全站失电，同时又要防止向故障设备送电，从而最大限度地保障供电可靠性。现就相关闭锁备自投方案进行分析。2.1内部闭锁功能备自投装置具备有流闭锁功能，防止PT断线时误动。备自投装置具备正常操作断路器时闭锁备自投功能。工作电源或设备上的电压，不论何种原因消失，除有闭锁信号外，自动投入装置均应动作。2.2 外部保护闭锁2.2.1在双母线接线或单
11、母线、单母线分段接线方式下，若受端变电站母线配置了母线保护，则母线保护动作应闭锁备自投装置，正常运行时母差保护闭锁备自投连接片投入。2.2.2主变保护闭锁备自投对于110kV备自投，单母线分段接线方式下，主变压器保护动作不闭锁进线备自投装置，外回路保护闭锁备自投不用设置。如图三所示，对于终端变电站，当d1点短路时主变压器高后备保护由于无短路电路流过而不会动作，此时由对侧的线路保护动作切除故障，由于是母线上故障，如有母线保护的将符合2.2.1条图三：段母线段母线#1主变压器#2主变压器151152101112102d1 对于110kV备自投。内桥接线方式下，主变压器保护动作闭锁备自投装置，按不同
12、的运行方式分三种情况进行闭锁，按差动保护、非电量保护、高后备保护动作及跳主变压器三侧保护闭锁备自投设置，并用连接片控制。主接线为内桥接线的变电所，运行方式有三种，如图四所示(一) 、进线1带两台主变运行。(二) 、进线2带两台主变运行。(三) 、两台主变分列运行。图四：进线1进线2151152112#1主变压器#2主变压器 在进线1带两台主变运行运行方式下，#1主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护不应该闭锁备自装置，#2主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护应该闭锁备自装置；即在此运行方式下应将#1主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护闭锁11
13、0kV备自投连接片切除，将#2主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护闭锁110kV备自投连接片投入。主要是考虑了当#1主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护动作时，如闭锁110kV备自投装置，将使无故障的#2主变压器失电，造成变电站全站失电，降低了供电的可靠性。如#2主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护动作时闭锁备自投装置，将可保证无故障的#1主变压器的正常运行，同时也可防止向故障的#2主变压器送电。在进线2带两台主变运行运行方式下，#2主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护不应该闭锁备自装置，#1主变压器的差动保护、非电量保护
14、、高后备保护、跳三侧保护应该闭锁备自装置；即在此运行方式下应将#2主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护闭锁110kV备自投连接片切除，将#1主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护闭锁110kV备自投连接片投入。主要是考虑了当#2主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护动作时，如闭锁110kV备自投装置，将使无故障的#1主变压器失电，造成变电站全站失电，降低了供电的可靠性。如#1主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护动作时闭锁备自投装置，将可保证无故障的#2主变压器的正常运行，同时也可防止向故障的#1主变压器送电。在两台主变分列运行
15、方式下，也就是采用桥断路器备自投方式时，#1、#2主变压器所有跳三侧的保护均要闭锁备自投。包括主变压器的差动保护、非电量保护、高后备保护和快速保护的中、低后备保护，即将#1、#2主变压器的所有跳三侧的保护闭锁备自投压板投入。这样可以在一台主变压器故障时，保证另一台无故障主变压器的正常运行，提高供电的可靠性。同时也可防止向故障的主变压器送电，也可保障正常失电时备自投装置的正确动作。对于 35、10kV分段备自投，主变压器主保护动作不闭锁分段备自投，各侧主变后备保护动作应闭锁相应侧分段备自投，也是就说，对于35kV、10kV分段备自投不设置主变压器主保护动作闭锁35kV、10kV备自投装置回路，而
16、相应侧的备自投必须设置后备保护动作闭锁备自投装置开入回路，并用连接片进行控制。主要是考虑了主变压器的主保护动作一般是差动用TA范围内故障，不影响35kV、10kV母线的运行。而主变压器的中、低后备动作一般是中、低后备的母线故障或线路故障而线路断路器拒动，此时不闭锁备自投时将造成另一台主变压器向故障母线或故障线路送电，进一步扩大事故，并严重威胁主设备的安全，造成变电站35kV或10kV系统失压，供电的可靠性降低。2.3备自投动作时限配合关系，备自投装置动作时应按高压侧备自投先动作，中、低压侧备自投后动作的配合关系进行，中、低压侧备自投动作时限可不考虑配合。3 备自投联切小电及小电闭锁要求 针对目
17、前110kV变电站小水电上网的情况，为了防止断路器非同期合闸，对小水电造成冲击，有小水电上网的变电站必须考虑备自投联切小水电及小水电闭锁要求，确保电网的安全，考虑如下：a) 110kV备自投动作应联切本站所有小电联络线。b) 35、10kV分段备自投动作应联切失压段母线所有小电联络线。c) 小电联络线断路器跳闸接点应接入备自投装置，备自投装置必须在收到小电联络线断路器跳闸信息后，方可动作。d) 接入的小电联络线3条时，所有小电联络线断路器跳闸接点均应接入备自投装置。e) 接入的小电联络线3条时，可选择较重要的小电联络线断路器跳闸接点接入备自投装置。f) 对于不具备联切小电联络线反馈跳闸信息的备
18、自投装置，可以不考虑联跳线路跳闸反馈信息的接入。4 结束语造成备用电源自投装置不正确动作的原因有很多，对于220kV的备自投装置还应该把断路器失灵保护动作接入闭锁备自投装置回路。综合上述的分析，要保证备自投装置在该动作时正确动作，在该闭锁时正确地闭锁，最大可能地提高供电的可靠性，有效地防止事故的进一步扩大，需要我们根据不同的备自投装置设置合理的闭锁备自投方案，设置正确的定值，运行人员按运行方式正确地操作投、切备自投装置及闭锁备自投装置的连接片，并通过现场运行规程来规范备自投装置的运行管理。参考文献（1）、PST-1200系列110kV电压等级数字式变压器保护装置说明书 国电南自 （2）、NSR600R 系列保护测控装置技术使用说明书 国电南瑞 （3）、PSP数字式备用电源自投装置技术说明书/使用说明书 国电南自 作者简介：施正德，男，1975年1月出生，助理工程师，长期从事变电运行工作，熟悉35kV500kV变电运行工作。单位：云南电网公司玉溪供电局变电管理所，邮编：653100 ，地址：玉溪市红塔大道42号 联系电话：0877-2981135， 13708777116
