10kV站用电系统备自投的原理与试验分析

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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。

10kV站用电系统备自投的原理与试验分析

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。

Ⅰ母

Ⅱ母

备用母线

DL1

DL0

DL2

DL3

DL4

有压

有压

有压

合位

合位

合位

分位

分位

失压

有压

有压

分位

合位

合位

合位

分位

有压

失压

有压

合位

合位

分位

分位

合位

失压

有压

失压

分位

分位

合位

合位

合位

失压

失压

有压

分位

合位

分位

合位

合位

有压

失压

失压

合位

分位

分位

合位

合位

失压

失压

失压

分位

分位

分位

分位

分位

 

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)

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