王 輝，王傳能，張永豐

（國(guó)網(wǎng)鹽城供電公司，江蘇鹽城224005）

110 kV備自投動(dòng)作行為分析

王 輝，王傳能，張永豐

（國(guó)網(wǎng)鹽城供電公司，江蘇鹽城224005）

文中詳細(xì)介紹了110 kV備自投的常見(jiàn)運(yùn)行方式及動(dòng)作條件，著重分析備自投的充放電條件及動(dòng)作過(guò)程，結(jié)合若干事故案例，闡述備自投誤動(dòng)、拒動(dòng)的原因及不當(dāng)動(dòng)作給電網(wǎng)和設(shè)備造成的嚴(yán)重后果，并給出了具體的解決方案及措施，為調(diào)度運(yùn)行人員在今后工作中處理類(lèi)似情況提供參考。

備自投；誤動(dòng)或拒動(dòng)；過(guò)流閉鎖

0 引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的不斷提升以及居民用電需求的快速增長(zhǎng)，用戶對(duì)供電質(zhì)量和供電可靠性的要求日益提高，加裝備用電源自動(dòng)投入裝置AAT（以下簡(jiǎn)稱(chēng)備自投）作為保證配電系統(tǒng)連續(xù)可靠供電的重要措施之一［1］，具有改造成本低、難度小、見(jiàn)效明顯的優(yōu)點(diǎn)，因此，中低壓系統(tǒng)變電站的備自投功能已成為其基本功能之一。目前，鹽城地區(qū)110 kV變電站已普遍裝設(shè)了備自投裝置。

備自投裝置是一種自動(dòng)控制裝置，即當(dāng)主供電源因故障被斷開(kāi)后，能自動(dòng)迅速地將備用電源或者備用設(shè)備投入工作，使原來(lái)的工作電源、被斷開(kāi)的用戶能夠迅速恢復(fù)供電。文獻(xiàn)［2］提出了一種新的備自投自適應(yīng)建模的方法。文獻(xiàn)［3］對(duì)具備快速合解環(huán)功能的備自投進(jìn)行了分析。文獻(xiàn)［4］基于IEC 61850網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，提出了一種面向智能變電站的廣域備自投系統(tǒng)；文獻(xiàn)［5］研究了區(qū)域網(wǎng)絡(luò)備自投技術(shù)的基本原理和步驟，并且對(duì)其關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了分析；調(diào)度運(yùn)行人員在值班過(guò)程中遇到備自投不正確動(dòng)作的情況較少［6－14］，有的情況下，雖能正確動(dòng)作但給設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重的危害，分析備自投不正確動(dòng)作及動(dòng)作不當(dāng)?shù)脑驎r(shí)經(jīng)驗(yàn)不足。本文將詳細(xì)介紹備自投的常見(jiàn)運(yùn)行方式、備自投的動(dòng)作條件及備自投的動(dòng)作過(guò)程，結(jié)合大量的實(shí)際事故案例，為調(diào)度運(yùn)行人員處理此類(lèi)事故時(shí)提供參考。

1 備自投方式及動(dòng)作條件

1.1備用電源自投的方式

備自投主要用于中、低壓配電系統(tǒng)中。根據(jù)備用電源的不同，備自投主要有2種方式，如圖1所示。

圖1 備自投示意圖Fig.1 Structure of AAT

（1）QF1開(kāi)關(guān)、QF3開(kāi)關(guān)在運(yùn)行，QF2開(kāi)關(guān)熱備用，此方式稱(chēng)為左進(jìn)線備投；或者QF2開(kāi)關(guān)、QF3開(kāi)關(guān)在運(yùn)行，QF1開(kāi)關(guān)熱備用，此方式稱(chēng)為右進(jìn)線備投；這2種備投方式統(tǒng)稱(chēng)為進(jìn)線備投，也稱(chēng)為“明備投”。

（2）QF1開(kāi)關(guān)、QF2開(kāi)關(guān)在運(yùn)行，QF3開(kāi)關(guān)熱備用，這種方式稱(chēng)為橋備投或者母聯(lián)備投，也稱(chēng)為“暗備投”。

1.2備自投動(dòng)作條件

備自投工作時(shí)的基本要求［15－18］：主供電源確實(shí)斷開(kāi)后，備用電源才允許投入；備自投只允許動(dòng)作一次；備自投動(dòng)作投入備用電源斷路器必須經(jīng)過(guò)延時(shí)，延時(shí)時(shí)限應(yīng)大于最長(zhǎng)的外部故障切除時(shí)間；手動(dòng)跳開(kāi)主供電源時(shí)，應(yīng)閉鎖備自投；應(yīng)具有閉鎖備自投裝置的邏輯功能，以防止備用電源投到故障元件上，造成事故擴(kuò)大的嚴(yán)重后果；工作母線失壓時(shí)還必須檢查工作電源無(wú)流，才能啟動(dòng)備自投，以防電壓二次回路斷線造成誤動(dòng)等。

（1）內(nèi)橋接線進(jìn)線備投如圖2所示。且分析進(jìn)線備投和橋備投的充放電條件及動(dòng)作邏輯（以?xún)?nèi)橋接線為例，單母分段接線與其類(lèi)似）。

充電條件：①I(mǎi)母、Ⅱ母均有壓，2線路有壓；②QF1，QF3在合位狀態(tài)，QF2在分位狀態(tài)。同時(shí)滿足以上條件，經(jīng)10～15 s后充電完成。

放電條件：①2線路失壓；②手合QF2或手跳QF1或QF3；③外部閉鎖開(kāi)入；④QF1，QF2，QF3的位置繼電器異常等。

圖2 內(nèi)橋接線進(jìn)線備投Fig.2 Line connection AAT

備自投動(dòng)作過(guò)程：充電完成后，若I母、Ⅱ母均無(wú)壓，1線路無(wú)流，2線路有壓，則備自投動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)發(fā)令跳QF1、確認(rèn)QF1在分位，發(fā)令合QF2。進(jìn)線備投的充／放電條件及動(dòng)作邏輯如圖3所示。

圖3 進(jìn)線備投充／放電及動(dòng)作邏輯Fig.3 Charging／discharging and logic of line connection AAT

圖2 中，當(dāng)1號(hào)主變差動(dòng)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)QF1，QF3開(kāi)關(guān)，不閉鎖備自投，此時(shí)備自投動(dòng)作，確認(rèn)QF1開(kāi)關(guān)在分位，合上QF2開(kāi)關(guān)；若2號(hào)主變發(fā)生故障時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)QF3，備自投不動(dòng)作，因不滿足備自投動(dòng)作條件。主變高后備動(dòng)作時(shí)與其類(lèi)似。

（2）對(duì)于橋備投接線，如圖4所示。

圖4 內(nèi)橋接線橋備投Fig.4 Bridge connection AAT

充電條件：①I(mǎi)母、Ⅱ母均有壓；②QF1，QF2在合位狀態(tài)，QF3在分位狀態(tài)。同時(shí)滿足以上條件，經(jīng)10～15 s后充電完成。

放電條件：①手合QF3或手分QF1或QF2；②外部閉鎖開(kāi)入；③I母、Ⅱ母均無(wú)壓延時(shí)15 s放電；④QF1，QF2，QF3的位置繼電器異常等。

備自投動(dòng)作過(guò)程：充電完成后，若I母無(wú)壓、1線路無(wú)流，Ⅱ母有壓，則備自投啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)發(fā)令跳QF1、確認(rèn)QF1在分位，發(fā)令合QF3；類(lèi)似地對(duì)Ⅱ母亦是如此。橋備投的充／放電條件及動(dòng)作邏輯如圖5所示。

圖5 橋備投充／放電及動(dòng)作邏輯Fig.5 Charging／discharging and logic of bridge connection AAT

圖4 中，當(dāng)1號(hào)主變差動(dòng)范圍內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)QF1開(kāi)關(guān)，此時(shí)閉鎖橋備投，對(duì)于2號(hào)主變亦是如此。主變高后備動(dòng)作時(shí)同樣也閉鎖橋備投。

2 案例分析

2.1查找直流接地導(dǎo)致備自投誤動(dòng)

2.1.1 備自投誤動(dòng)分析

110 kV C站正常運(yùn)行方式為743線、853線分供2臺(tái)主變，710開(kāi)關(guān)熱備用，橋備投啟用，如圖3所示。

圖6 110 kV C站正常運(yùn)行方式Fig.6 Normal operation mode of 110 kV C substation

某日C站發(fā)現(xiàn)“直流絕緣異?！眲?dòng)作，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)拉路查找后確定為C站853開(kāi)關(guān)端子箱內(nèi)濕度大，用加熱器除濕后，信號(hào)復(fù)歸。調(diào)度員在調(diào)取C站D5000系統(tǒng)圖時(shí)發(fā)現(xiàn)853開(kāi)關(guān)、710開(kāi)關(guān)處于運(yùn)行狀態(tài)，743開(kāi)關(guān)處熱備用狀態(tài)。經(jīng)核實(shí)，C站確有備自投動(dòng)作信號(hào)，且743線路處充電狀態(tài)，此時(shí)已可斷定C站110 kV備自投裝置發(fā)生誤動(dòng)作。

根據(jù)備自投動(dòng)作的條件，可分析得出C站備自投動(dòng)作的原因可能有2種。（1）C站743開(kāi)關(guān)偷跳，導(dǎo)致110 kV母聯(lián)備自投動(dòng)作；（2）檢修人員在拉路查找直流接地過(guò)程中，造成Ⅱ段母線二次電壓回路失電。同時(shí)由于2號(hào)主變空載，743線路無(wú)流，I段母線正常運(yùn)行（有壓），滿足橋備自投動(dòng)作條件，導(dǎo)致110 kV母聯(lián)備自投動(dòng)作。

事后經(jīng)排查分析，二次人員現(xiàn)場(chǎng)消缺直流系統(tǒng)接地缺陷時(shí)，拉路查找直流饋線分支，使110 kV電壓并列裝置短時(shí)失電。110 kVⅠ段母線電壓切換采用母線刀閘輔助觸點(diǎn)，110 kVⅡ段母線電壓切換采用110 kV電壓并列裝置重動(dòng)繼電器觸點(diǎn)，由于該型號(hào)（DSA2304A）電壓并列裝置重動(dòng)繼電器觸點(diǎn)不能自保持，裝置失電切斷110 kVⅡ段母線電壓回路。造成備自投裝置Ⅱ段母線電壓失電，同時(shí)Ⅱ段母線無(wú)負(fù)載，備自投有流閉鎖開(kāi)放，備自投滿足條件動(dòng)作，造成C站110 kV備自投誤動(dòng)。

2.1.2 改進(jìn)措施

檢修人員在采用拉路查找直流接地時(shí)，充分了解本站的接線方式及設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，停電前應(yīng)采取必要的措施，以防止直流失電可能引起保護(hù)及自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作。

2.2邏輯回路錯(cuò)誤導(dǎo)致備自投拒動(dòng)

2.2.1 備自投拒動(dòng)分析

220 kV W站通過(guò)雙線873線／874線供110 kV Y站，110 kV Z風(fēng)電場(chǎng)通過(guò)7E8線并網(wǎng)，1號(hào)主變運(yùn)行于I段母線，2號(hào)主變運(yùn)行于Ⅱ段母線，873線、874線、7E8線配置分相電流差動(dòng)保護(hù)作為線路主保護(hù)874線、7E8線線路兩側(cè)分相電流差動(dòng)保護(hù)接跳閘，873線W站側(cè)分差接跳閘，Y站側(cè)接信號(hào)。110 kV Y站母線配置了母差保護(hù)，分段710開(kāi)關(guān)熱備用，橋備投啟用。如圖7所示。

某日，874線路分相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作跳開(kāi)線路兩側(cè)開(kāi)關(guān)，同時(shí)聯(lián)切Y站7E8開(kāi)關(guān)，110 kV Z風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)解列。W站874開(kāi)關(guān)重合閘動(dòng)作，重合成功，Y站備自投未動(dòng)作，2號(hào)主變失電。據(jù)前文所述的備自投動(dòng)作邏輯，此時(shí)Y站備自投應(yīng)動(dòng)而未動(dòng)。事后分析110 kV Y站備自投裝置的型號(hào)為DSA2361型，其備自投動(dòng)作邏輯設(shè)計(jì)為僅873開(kāi)關(guān)、874開(kāi)關(guān)在合位、710開(kāi)關(guān)在分位時(shí)檢測(cè)母線無(wú)壓線路無(wú)流后動(dòng)作，而事故發(fā)生時(shí)因874線分相電流差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，致使874開(kāi)關(guān)在分位時(shí)，110 kV備自投放電回路立即接通開(kāi)始放電（放電條件中不檢測(cè)母線電壓，873開(kāi)關(guān)或874開(kāi)關(guān)在分位時(shí)即接通放電回路），備自投裝置因此不動(dòng)作。

圖7 110 kV Y站正常運(yùn)行方式Fig.7 Normal operation mode of 110 kV Y substation

2.2.2 改進(jìn)措施

（1）對(duì)有風(fēng)機(jī)、光伏并網(wǎng)的變電站的并網(wǎng)通道，并網(wǎng)線路兩側(cè)均裝檢無(wú)壓重合閘，一側(cè)檢線路無(wú)壓，一側(cè)檢母線無(wú)壓，比如W站874開(kāi)關(guān)裝有檢線路無(wú)壓重合閘，Y站874開(kāi)關(guān)裝檢母線無(wú)壓重合閘。當(dāng)線路發(fā)生故障后，先由線路兩側(cè)重合閘動(dòng)作，若重合不成，再由備自投動(dòng)作。

（2）對(duì)本地區(qū)裝有此類(lèi)型號(hào)的備自投裝置的邏輯回路進(jìn)行整改。

2.3 110 kV母線故障備自投動(dòng)作導(dǎo)致反復(fù)沖擊

2.3.1 單母分段接線110 kV變電站

110 kV G站由795線路主供，722線路備供。備自投配置情況：母線無(wú)壓，備用線路有壓，主供線路無(wú)流，滿足條件后3.6 s，跳G站795開(kāi)關(guān)，合上722開(kāi)關(guān)；E站795開(kāi)關(guān)、F站722開(kāi)關(guān)保護(hù)及重合閘啟用，G站795開(kāi)關(guān)、722開(kāi)關(guān)保護(hù)及重合閘停用。事故前運(yùn)行方式如圖8所示。

某日E站795線路保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合不成，G站備自投動(dòng)作成功，跳開(kāi)795開(kāi)關(guān)，合上722開(kāi)關(guān)，隨后F站722開(kāi)關(guān)距離、零序二段保護(hù)動(dòng)作跳閘，重合不成。G站全所失電。根據(jù)保護(hù)、自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況，可判定故障點(diǎn)在G站110 kV母線上，且應(yīng)為永久性故障。目前采用這種接線方式的110 kV變電所非常多，如何減小此類(lèi)故障的影響時(shí)間和范圍，對(duì)調(diào)度運(yùn)行工作有深遠(yuǎn)的實(shí)際意義。

2.3.2 改進(jìn)措施

加裝進(jìn)線開(kāi)關(guān)過(guò)流閉鎖備自投裝置。當(dāng)前方式下，單母分段接線方式變電站母線發(fā)生故障時(shí)，主供線路進(jìn)線開(kāi)關(guān)均會(huì)有過(guò)流出現(xiàn)，可考慮在備自投邏輯中的閉鎖環(huán)節(jié)增設(shè)一進(jìn)線開(kāi)關(guān)過(guò)流延時(shí)閉鎖條件，即在母線發(fā)生故障時(shí)，備自投被閉鎖。線路故障時(shí)，進(jìn)線開(kāi)關(guān)無(wú)過(guò)流出現(xiàn)，備自投正常動(dòng)作。母線瞬時(shí)故障時(shí)，由重合閘補(bǔ)救，因此該閉鎖條件不影響母線瞬時(shí)故障的正常供電。目前其他地區(qū)已有不少110 kV變電站采取該種方案。該方案缺點(diǎn)：（1）故障發(fā)生在主供線路開(kāi)關(guān)與電流互感器之間時(shí)，導(dǎo)致閉鎖備自投，母線失電；（2）若110 kV變電站無(wú)其他輔助保護(hù)信息上傳，調(diào)度員第一時(shí)間無(wú)法判斷是母線故障還是備自投未動(dòng)作，采用試送方式依然會(huì)對(duì)故障點(diǎn)再次沖擊。

圖8 正常運(yùn)行方式Fig.8 Normal operation mode

2.3.3 內(nèi)橋接線110 kV變電站

110 kV J站由220 kV I站933線路主供，936線路備供，備自投配置情況：母線無(wú)壓，備用線路有壓，主供線路無(wú)流，滿足條件后3.6 s，跳開(kāi)J站933開(kāi)關(guān)，合上936開(kāi)關(guān)；I站933開(kāi)關(guān)、936開(kāi)關(guān)保護(hù)及重合閘啟用，J站933開(kāi)關(guān)、936開(kāi)關(guān)保護(hù)及重合閘停用，110 kV J站母線為GIS設(shè)備。事故前運(yùn)行方式如圖9所示。

圖9 事故前正常運(yùn)行方式Fig.9 Normal operation mode

故障點(diǎn)在I段母線上，保護(hù)、重合閘及備自投的動(dòng)作行為同單母分段，事故造成J站GIS設(shè)備遭受多次沖擊，事后檢修人員對(duì)G站110 kV I段母線（GIS設(shè)備）解體后發(fā)現(xiàn)管母內(nèi)絕緣子、波紋環(huán)損壞。調(diào)規(guī)要求，GIS設(shè)備發(fā)生故障時(shí)必須查清并修復(fù)故障或隔離故障點(diǎn)后方能試送。進(jìn)一步分析J站為內(nèi)橋接線，故障發(fā)生在母線上應(yīng)由主變的差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，跳開(kāi)J站933開(kāi)關(guān)、710開(kāi)關(guān)；110 kV側(cè)備自投動(dòng)作，合上936開(kāi)關(guān)，J站不會(huì)全站失電同時(shí)也避免了對(duì)GIS設(shè)備的多次沖擊。事后了解到J站主變差動(dòng)保護(hù)高壓側(cè)電流取自主變套管電流互感器，而非外附電流互感器，是造成此次110 kV J站全停的直接原因。

2.3.4 改進(jìn)措施

有條件的內(nèi)橋接線的主變差動(dòng)保護(hù)高壓側(cè)電流取自外附電流互感器，特別是GIS等封閉電氣設(shè)備的主變差動(dòng)保護(hù)高壓側(cè)電流應(yīng)取自外附電流互感器，特殊情況下不能滿足主變差動(dòng)保護(hù)“繞組數(shù)＋1”的配置原則除外。

上述2個(gè)備自投動(dòng)作導(dǎo)致設(shè)備受到多次沖擊的案例中，備用線路的重合閘均啟用，目前有的地區(qū)采用了這樣的方案，考慮的出發(fā)點(diǎn)：（1）當(dāng)備用線路發(fā)生瞬時(shí)性故障時(shí)，失去了備用線路；（2）當(dāng)主供線路發(fā)生永久性故障時(shí)，備自投動(dòng)作調(diào)由備用線路供電，但重合閘需現(xiàn)場(chǎng)啟用，增加操作。根據(jù)調(diào)度規(guī)程第372條第5項(xiàng)規(guī)定，空載線路重合閘停用，而且當(dāng)主供線路重合不成，備自投動(dòng)作調(diào)由備用線路供電時(shí)，此時(shí)備用線路跳閘后再重合的意義不大，且對(duì)故障母線多沖擊一次，對(duì)系統(tǒng)也多一次擾動(dòng)。綜合利弊，建議空載線路重合閘應(yīng)停用。

3 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了備自投的常見(jiàn)運(yùn)行方式、備自投的動(dòng)作條件及動(dòng)作過(guò)程、主變保護(hù)閉鎖相關(guān)備自投情況，結(jié)合大量的實(shí)際事故案例，對(duì)備自投的各種動(dòng)作行為進(jìn)行了分析。

（1）在處理直流接地故障時(shí)，應(yīng)充分了解變電站的接線方式及設(shè)備特點(diǎn)，必要時(shí)可停用保護(hù)及備自投等設(shè)備，以防止直流失電可能引起的誤動(dòng)。

（2）由于大量風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站通過(guò)110 kV變電站并網(wǎng)，導(dǎo)致110 kV變電站配置的保護(hù)、備自投及重合閘的方式發(fā)生了很大的變化，調(diào)度運(yùn)行人員在處理事故時(shí)應(yīng)充分掌握一次接線方式、保護(hù)及安全裝置配置情況。

（3）110 kV變電站幾乎都裝設(shè)了110 kV備自投，當(dāng)母線上發(fā)生故障時(shí)，導(dǎo)致設(shè)備受到多次沖擊，提出了相應(yīng)的解決方案并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析；對(duì)于內(nèi)橋接線的110 kV變電站，有條件的建議主變高壓側(cè)電流應(yīng)取自外附電流互感器，對(duì)于備用的空充線路，建議空充線路重合閘停用。

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Analysis of 110 kV Automatic Bus Transfer Equipment Action

WANG Hui，WANG Chuanneng，ZHANG Yongfeng
（State Grid Yancheng Power Supply Company，Yancheng 224005，China）

This paper introduces the mode and tripping condition of 110 kV automatic bus transfer equipment in detail，and puts emphasis on analysis of automatic bus transfer equipment in charging／discharging condition and action process.It also elaborates the cause of malfunctions of automatic bus transfer equipment and the serious consequences of the improper action to power grid and equipment，with putting forward the corresponding solutions and measures，and provides a reference for dispatching operators to deal with similar situations in future work.

automatic bus transfer equipment；mulfunctions；overcurrent blocking

TM73

：B

：2096－3203（2017）02－0127－06

王 輝

王 輝（1986—），男，江蘇阜寧人，工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作；

王傳能（1987—），男，江蘇響水人，工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作；

張永豐（1974—），男，江蘇鹽城人，高級(jí)工程師，從事電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行工作。

（編輯 徐林菊）

2016－10－17；

2016－12－07