10kV站用电系统备自投的原理与试验分析

10kV站用电系统备自投的原理与试验分析

高海强

甘肃送变电工程有限公司变电施工分公司 甘肃省兰州市 730050

摘要：站用电系统为变电站全站提供交流电源，为了提高不间断供电的可靠性，缩短故障停电时间，减少经济损失。因此，为站用电系统提供了备自投装置。备自投装置全称为备用电源自动投入，是当工作电源因故障跳闸后，自动将备用电源投入。本文以某换流站站用电系统为例。

关键词：备自投；可靠性

1、站用电系统配置

全站10kV系统由3回独立站用电源及三段10kV母线构成，其中T1、T2站用变来自站内两台不同主变的低压侧母线，T0站用变来自站外电源，T1、T2、T0站用变分别给10kVⅠ段、Ⅱ段、备用段母线供电，其中备用段母线和Ⅰ段母线之间、备用段母线和Ⅱ段母线之间均设置联络开关DL3与DL4。正常运行时，DL1、DL2、DL0处于合位，DL3、DL4处于分位。

图1 站用电系统配置接线图

2、备自投的功能及原理

本站备自投不采用备自投装置，其功能由南瑞继保的后台程序逻辑实现。当备自投处于自动位置时，站用电控制主机程序检查出工作段站用变进线失压，且备用段站用变进线电压正常，备自投自动延时断开工作电源进线开关，并合上对应的联络开关，工作段由备用站用变供电；当工作段站用变供电正常后，备自投自动断开相关联络开关，并合上工作段站用变进线开关，恢复正常工作方式。当备自投处于手动位置时，不会自动投入。

2.1、备自投必须具备的条件

（1）完全独立于保护装置，不能影响保护装置的逻辑。

在投入备自投功能时，不可以投入低电压保护，以免引起拒动或者误动。

（2）必须工作电源断开后，备用电源才能投入。

必须当相应的进线开关断开后，才能投入备用电源。同时在三个进线开关与母联开关之间设立了联锁回路，两个进线开关合位时，相应母联不能合闸。双重保证，避免母联合闸后，两段同时供电。

（3）投入备用电源必须经过延时。

当站用电主机程序检测到10kV三个工作段电压发生变化时，会根据变化后的电压情况，对五个备自投涉及到的开关，不判断当前位置无条件发出断开或者合上的指令。断开与合上开关的指令考虑指令执行及一次机构动作时间，分别设置不同的延时以确保不会发生合环。另外，为了避免暂态的电压异常引起备自投频繁动作，失压条件也增加了延时环节。

本站10kV备自投程序中设置备自投延时为：

备自投动作跳开关延时：20ms

备自投动作合开关延时：600ms

（4）应具备闭锁逻辑功能，防止备用电源投于故障部分，造成事故扩大。

每个开关均配置了保护装置，设立了闭锁备自投功能，当发生故障使保护动作时，保护装置闭锁备自投。

（5）当以下情况时，备自投不得动作。

a）开关手动或者遥控分开时；

b）当保护装置动作时；

c）当备自投处于手动时。

2.2备自投常用的自投方式

（1）方式一：当DL1断路器分位后，Ⅰ母满足失压条件，备用段母线满足有压条件，热备用方式下合Ⅰ母与备用母线的母联开关DL3，实现当Ⅰ母失压后，由备用母线带Ⅰ母运行。

（2）方式二：当DL2断路器分位后，Ⅱ母满足失压条件，备用段母线满足有压条件，热备用方式下合Ⅱ母与备用母线的母联开关DL4，实现当Ⅱ母失压后，由备用母线带Ⅱ母运行。

（3）方式三：当DL1断路器侧电源恢复正常供电后，Ⅰ母与备用母线的母联开关DL3断开，DL1断路器合位，恢复正常的供电方式。

（4）方式四：当DL2断路器侧电源恢复正常供电后，Ⅰ母与备用母线的母联开关DL2断开，DL2断路器合位，恢复正常的供电方式。

3、备自投功能程序逻辑的判据

备自投功能程序逻辑主要涉及到的判据分别是：电压失压判断逻辑、备自投动作逻辑。

（1）电压判断依据：10kV进线开关的分合状态采用不同的判断逻辑。当进线开关处于合位时，程序需同时判断站用变低压侧电压及母线电压，当两组测点电压同时低于定值时判为失压，以保证当某一组测点由于回路异常导致电压跌落，不会引起备自投逻辑的误动；当进线开关处于分位时，程序仅判断站用变低压侧电压，以确保当电源供电恢复时,恢复正常的工作方式。

（2）备自投动作逻辑

根据三段10kV母线有压或失压的组合情况，共有以下不同的状态。备自投逻辑则根据以下不同的状态分别完成对应的操作。

4、备自投功能的试验

由于前期调试阶段，10kV母线未投入使用，母线并无电压，因此用继电保护测试仪输入电压，模拟实际运行时的各种故障，以验证备自投逻辑的正确性。具体步骤如下：

（1）当DL1、DL2、DL0合位，DL3、DL4分位时，分别模拟Ⅰ段、Ⅱ段进线失压，此时母联母联开关DL3（DL4）闭合。再次模拟遥控、手动、保护动作时，开关不动作。

（2）当DL1、DL2分位，DL3、DL4合位时，分别模拟Ⅰ段、Ⅱ段进线有压，此时Ⅰ母、Ⅱ母母联开关DL3（DL4）断开，DL1（DL2）开关闭合。再次模拟遥控、手动、保护动作时，开关不动作。

模拟备自投功能，并不能完全证明其逻辑的正确性，在投运带电时，应实际带负荷测试。

参考文献

［1］GB/T 14285-2006.继电保护和安全自动装置技术规范

［2］《变电站备用电源自投装置的技术原则》

［3］国家电网公司继电保护培训教材[M]. 中国电力出版社 , 国家电力调度通信中心, 2009

［4］母联自投和快切装置优化应用[J].周新强,李钢.电工技术.2020(09)

［5］低压母联备自投应用及优化[J]. 花军. 机电信息. 2016(15)