110kV变电站110kV备自投装置拒动分析

来源:用户上传      作者: 庄雷明 孔海波 陈涛 周超 胡耀聪 李强

　　【摘 要】本文针对一起某110kV变电站110kV备自投装置拒动事故，通过事故前后电网运行方式变化及装置开入、开出量变化，结合备自投装置运行原理，分析发现相关断路器合后位置继电器存在缺陷，造成装置存在安全隐患，并提出了改进措施。
　　【关键词】备自投；拒动；合后位置；故障分析
　　【Abstract】On a110kV substation 110kV auto-switching malfunction accident， the accident of power network operation mode， the device of entry and open volume change， which we can analyze that the blemish exists on the associated circuit breaker closed position relay， combined with auto-switching operation principle. The blemish causes device hidden safety problems， and then we put forward the improvement measures.
　　【Key words】Spare Power Auto-switching；Malfunction；Closed position；Fault analysis
　　0 引言
　　备用电源自动投切装置（简称备自投）是指当工作电源因故障或失电被断开后，能自动而且迅速的将备用电源投入工作或将客户切换到备用电源，从而使客户端不停电的一种装置。可以达到正确隔离故障、减少故障范围、保障运行设备正常供电的目的。
　　备自投工作方式主要有明备用和暗备用两种方式，其中，明备用是指装设有专门的备用电源或设备。暗备用是指不装设专门的备用电源或设备，而是工作电源或设备之间的互为备用。根据系统一次接线方案不同，备自投又可分为进线备自投、桥开关分段备自投和低压母线分段备自投等功能模式。
　　备自投装置使环形电网可以开环运行，变压器可解列运行，从而简化继电保护二次接线，减小短路电流。由于它的实现原理简单、费用较低，可以适应不同接线的多种运行方式，在电网中得到了广泛的应用。
　　1 备自投装置基本要求
　　备自投装置正常工作时可以起到隔离故障、减小故障范围、保障设备持续供电，但若备自投发生拒动或者误动，也可能造成电网故障范围扩大，影响电网安全稳定运行，因此，备自投装置应有如下五方面的要求：
　　（1）保证在工作电源或设备确实断开后，才投入备用电源或设备。
　　假如工作电源发生故障，当其断路器尚未断开就投入备用电源，势必造成将备用电源投入到故障元件上，扩大事故，加重故障设备的损坏程度。
　　（2）不论因任何原因工作电源或设备上的电压消失，备自投装置均应动作。为实现这一要求，备自投应设有独立的低电压启动部分。
　　（3）备自投装置应保证只动作一次。
　　当工作母线发生永久性故障或引出线上发生未被其断路器断开的永久性故障时，备用电源第一次投入后，由于故障仍然存在，继电保护装置动作将备用电源断开。以后，不允许再次投入备用电源，即备自投放电，闭锁备自投。
　　（4）备用电源不满足有压条件时，备自投不应动作。
　　电力系统故障有可能使工作母线、备用母线同时失电，此时备自投不应动作，以免负荷由于备自投动作而转移。特别是当一个备用电源对多段工作母线备用的情况，如此时备自投动作造成所有工作母线上的负荷转移到备用电源上，易引起备用电源过负荷。
　　（5）人工切除工作电源时，备自投不应动作。
　　备自投引入各工作断路器的合后接点，就地或远控跳断路器时，其合后接点断开，备自投放电。
　　2 备自投典型逻辑
　　装置引入了两段母线电压，用于有压无压判别。引入两段进线电压作为自投准确及动作的辅助判据。每个进线开关各引入一相电流，为了防止PT三相断线后造成备自投装置误动，也是为了更好的确认进线开关已跳开。
　　装置引入电源1、电源2和分段开关的位置接点（TWJ），用于系统运行方式的判别，自投准备及自投动作。
　　引入电源1、电源2和分段开关的合后位置信号（从开关操作回路引来KKJ）作为各种运行情况下自投的手跳闭锁。
　　另外还分别引入了闭锁方式1、2、3、4（1、2为进线备自投闭锁，3、4为分段备投闭锁）及自投总闭锁5。
　　装置输出接点有跳电源1、电源2各两付同时动作的接点。用于跳开1DL、2DL。输出合电源1、电源2各两付独立动作的接点。输出跳、合3DL的动作接点。
　　图1 进线备自投主接线示意图
　　图2 分段备自投主接线示意图
　　3 事故案例分析
　　本文以某110kV内桥接线变电站备自投拒动为例，对其拒动原因进行分析，并提出整改措施。
　　3.1 现场运行方式及事故经过
　　图3 事故变电站主接线图
　　事故前进线一运行，进线二热备用，桥开关3DL运行，见图3。2011年5月3日14：02分，由于线路永久性故障，进线一失电，该站110kV备自投拒动，全站失压；14：11分，调度紧急将全站负荷调进线二供电。故障时进线一带全站负荷约55MW，停电9分钟，共计损失电量0.825万kWh。
　　3.2 检查经过及原因分析
　　故障发生后，由专业技术人员对该站备自投装置及一次设备进行检查，确认二次接线紧固良好，装置外回路、开入量和一次设备无异常，但在备自投装置记录中发现桥开关3DL合后开入在故障时异常消失5秒钟，导致备自投放电、退出。之后对开关合后位置异常的相关回路和插件进行了检查，确认插件存在缺陷，并于5月12日，对备自投装置和桥开关操作装置插件进行了更换和全部检验，备自投装置运行恢复正常。 　　3.3 事故暴露问题
　　备自投装置由人工切除工作电源后，备自投不应动作，因此装置开关量引入了两进线断路器及桥断路器的合后位置信号。在对断路器进行合闸操作之后，合后位置信号存在并磁保持，该信号只在人工对断路器进行跳闸操作后返回。工作进线和桥断路器的合后信号作为备自投放电条件之一，若工作进线和桥断路器的合后信号消失则造成备自投自动放电而不会动作。该站操作插件存在隐患是此次备自投拒动的根本原因。
　　经调取装置记录信息发现合后位置存在自动返回记录，但是上述记录没有引起运行及检修人员注意以致引起事故发生，是导致此次事故等次要原因。
　　3.4 防范措施
　　3.4.1 故障发生后，公司立即组织召开专业分析会，针对该装置出现的问题，于5月5日-6日对在运同一厂家（某公司ISA-358F型号）10套备自投装置的程序版本、台帐记录、检验情况、各单元模拟输入量回路、装置开关输入量、记录之间是否对应、告警信息记录、压板投入情况等进行了认真细致检查，未发现异常。
　　3.4.2 针对本次故障，于5月8日邀请国网技术学院保护专家开展了备自投及其它自动装置研讨培训，进一步提高了继电保护人员对备自投、自动切负荷等装置的原理和运维要点的理解和掌握。
　　4 结束语
　　随着电网自动化程度的提高，备自投应用越来越广泛，备自投装置本身的可靠性对电网的安全稳定运行影响越来越大，运行和检修部门应加大对装置的日常巡视和检验力度，实现对设备运行装置的可控、在控、能控，保障电网的安全。
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