一次110kV变电站备自投装置的故障分析
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作者: 秦玲
摘 要：当今变电站自动化水平的提高，二次回路更加复杂，使现场运行维护和现场安全技术保障的比较困难，备自投程序外部回路与保护装置的互相配合成为一个比较隐蔽和复杂的环节。本文对110kV变电站的备自投装置外回路保护闭锁进行了详细分析，以和大家交流。
关键词：110kV；电站；自投
前言
随着城市建设的发展，人们对电力系统安全性、可靠性要求越来越高。整个电网的安全性和可靠性体了电力系统的供电能力，而这恰恰与电网的供电可靠性密切相关。备自投装置的使用能够提高电网正常运行时的供电能力，减小重载线路的负荷，限制短路电流，提高供电的可靠性和连续性。目前110kV电网一般为开环运行，变电站电源多为2路，一备一用或互为备用，即1个电源带全站负荷、另一个电源备用，或2个电源各带变电站的一半负荷，2个电源互为备用。因此，供电公司在110kv变电站备自投装置投人运行中出现的故障进行分析。
1 故障概况
本市某110kV变电站的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为母线分段运行，110kV、35kV、10kV备自投投入运行。当35kVⅠ段母线发生谐振，35kVⅠ段母线TV的A、B相严重饱和而发热损坏，导致在柜内发生A、B相接地短路故障。同时110kV1#主变中后备保护（复压过流）动作跳开1#主变中压侧301断路器，35kV备自投动作合上35kV分段312断路器，35kVⅠ段母线TV的高压熔断器炸断及时隔离了故障，35kV的备自投动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。
经检查变电站1#、2#主变中后备保护为PST-1261A主变后备保护装置，35kV备自投为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。根据运行方式及110kV1#、2#主变保护闭锁备自投连接片投、切情况分析，主变保护闭锁备自投连接片投切正确，满足运行要求。
一般主变中后备保护动作应该闭锁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。对主变中后备保护回路检查发现，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备自投采用同一继电器K5的两副不同的常开接点实现；检查主变中后备保护定值运行在1区，其复压方向过流保护一时限出口矩阵及复压过流保护一时限出口矩阵控制字整定为000B，在此保护定值下，主变中后备保护动作时继电器动作出口，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35kVⅠ段母线上发生永久性短路故障时1#主变中后备保护动作，1#主变35kV侧301跳闸，随后35kV备自投动作合上分段312断路器，将造成2#主变向故障母线送电，严重影响主设备的安全，并导致35kV两段母线同时失压。
2 保护闭锁备自投的原理
造成备自投不正确动作的原因有很多，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。
2.1 备自投方式
1）备自投主要适用于一次主接线为桥式接线、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。
2）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。
3）鉴于主变保护增加快速保护后，中、低压侧均按母线分段运行，对于35、10kV备自投只考虑分段备投方式。
4）对于014kV备自投，如果014kV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。
2.2 闭锁原理
根据备自投动作的原理，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。从运行设备的情况来看，外回路保护闭锁备自投又有两种方式，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；另一种是采用一个总的闭锁开入，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。见图1。
图1 外回路总闭锁备自投
为了确保电网安全稳定运行，快速切除故障，按反措要求在110kV变电站主变中、低压侧增加快速保护，主变后备保护设置两套定值。第一套定值一般置于1区，按正常运行时中、低压侧母线分段运行方式整定计算，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、低压侧并联运行方式整定计算，第一时限跳分段断路器。为了满足备自投的运行要求，针对于有两套定值切换运行的主变，可采用调整出口矩阵控制字、调整定值等方法，使主变不管在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引入备自投闭锁开入回路进行闭锁。
3 闭锁备自投方案
一个完整可靠的闭锁备自投方案，应能根据不同运行工况及故障情况，尽可能避免全站失电的发生，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。 3.1 内部闭锁功能
备自投具备有流闭锁功能，防止PT断线时误动；备自投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，备自投均应动作。
3.2 外部保护闭锁
1）在双母线接线或单母线、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，正常运行时母差保护闭锁备自投连接片投入。
2）对于110kV备自投，单母线分段接线方式下，主变保护动作不闭锁进线备自投，外回路保护闭锁备自投不用设置，见图2。对于终端变电站，当d1点短路时主变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。
图2 一次主接线为单母线分段接线
3）对于110kV备自投，内桥接线方式下，主变保护动作闭锁备自投，按不同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站，运行方式有三种，见图3。
图3 一次主接线为内桥接线
a.进线1带两台主变运行方式
1#主变的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护不应该闭锁备自，2#主变的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护应该闭锁备自；即在此运行方式下应将1#主变的差动保护、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2#主变的差动保护、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。
b.进线2带两台主变运行方式
2#主变的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护不应该闭锁备自，1#主变的差动保护、非电量保护、高后备保护、跳三侧保护应该闭锁备自；即在此运行方式下应将2#主变的差动保护、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。
c.两台主变分列运行方式
采用桥断路器备自投方式时，1#、2#主变所有跳三侧的保护均要闭锁备自投。包括主变的差动保护、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#主变的所有跳三侧的保护闭锁备自投连接片投入。同时也可防止向故障的主变送电，也可保障正常失电时备自投装置的正确动作。
4）对于35kV、10kV分段备自投，主变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，而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。
5）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。
4 备自投联切小电及小电闭锁要求
1）110kV备自投动作应联切本站所有小电联络线。
2）35kV、10kV分段备自投动作应联切失压段母线所有小电联络线。
3）小电联络线的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。
4）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。
5）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或增加外回路实现。
6）对于不具备联切小电联络线反馈跳闸信息的备自投装置，可以不考虑联跳线路跳闸反馈信息的接入。
5 结束语
造成备自投不正确动作的原因有很多，要保证备自投在该动作时正确动作，在该闭锁时正确地闭锁，提高供电的可靠性，有效地防止事故的扩大，需要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投、切备自投及闭锁备自投的连接片，并通过变电站现场运行规程来规范备自投的运行管理。■
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[R] .
[2] NSR600R系列保护测控装置技术使用说明书[R] .
[3] PSP数字式备用电源自投装置技术说明书/使用说明书[R].
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