220 k V母联分段备自投的原理及运维注意事项探讨

刘汉国

(广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞 523000）

220 k V母联分段备自投的原理及运维注意事项探讨

刘汉国

(广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞 523000）

结合变电站现场实际运行方式，探讨了500 k V变电站220 k V母联分段备自投装置的设计需求、逻辑原理、逻辑功能测试及运维注意事项。

母联分段备自投；设计需求；逻辑动作；功能测试

0 引言

在经济发达地区，电网容量越来越大，造成系统的短路电流不断增大，500 k V变电站除了主变中性点加装小电抗接地降低220 k V母线的单相短路电流外，220 kV母线分列运行也能有效降低其短路电流。然而母线分列运行后，电网的运行可靠性降低，因此需要配置相应的分布式稳定控制装置——220 k V母联分段备自投装置。本文将介绍220 k V母联分段备自投的原理及运维注意事项。

1 设计需求分析

1.1 变电站的运行方式

该500 k V变电站220 k V母线采用双母双分段的接线方式，共有4台1 000 MVA容量的主变，其中压侧分别接入4段母线，4段母线通过母联分段开关连接(其中#2、#4主变通过1个变高开关分别接入500 k V 1M、2M）。

由于需要220 k V母线分列运行，当任一台主变跳闸时，有可能造成某段母线负荷损失，因此为了提高电网运行的可靠性，需要安装220 k V母联分段备自投装置，备自投逻辑满足后，延时合上变中所挂母线的母联或者分段开关，避免负荷损失。如图1所示。

经过对短路电流的计算并结合运行方式可靠性，该站采取“1+3”的母线分列运行方式，也就是220 k V 1M独立分列运行，2M、5M及6M并列运行，2012及2015开关热备用运行。

图1 220 kV母线接线方式

1.2 模拟量输入分析

(2）主变电压量:#1、#2、#3、#4主变电压Ua、Ub、Uc，用于判断主变有无功率。

(3）母线电压量:220 kV 1M、2M、5M、6M的电压Ua、Ub、Uc，用于判断有压、无压或者用于2段母线同期。

1.3 开关量分析

(1）主变开关量:#1、#2、#3、#4主变变中、变高侧的开关。因为备自投需要判断主变变高和变中开关位置，确定哪个主变出现故障，从而启动母联分段备自投功能，合上可备投的母联或者分段开关。

(2）母联分段开关量:母联分段2012、2015、2026、2056开关。

①开关检修压板未投入；②开关处于分位；③备投优先级非0；④开关两侧母线均有压。

运行状态:条件①满足，条件②不满足，开关进入运行状态；可备投状态:条件①②③④均满足，开关进入可备投状态；不可备投状态:条件①②满足，条件③④未均满足，开关进入不可备投状态；检修状态:不满足条件①，开关进入检修状态。

该模块在设计和开发中采用了开放的、可扩展的基于服务的软件体系结构，使其可以无缝集成到已有的系统以及新开发的系统当中，为其他应用系统提供预警服务。同时，采用了自适应的实时数据扫描算法，当在需要预警的时间段内未扫描到水雨情数据时，引擎会自动缩短数据扫描时间，若在一段时间内仍未获取数据，才判定数据并不存在，恢复预设的扫描时间。此特性可防止因网络堵塞或故障带来的数据传输延迟而造成数据遗漏的情况，同时也保证了预警数据的实时性。

(3）手跳主变开关及母差，失灵动作将闭锁备自投装置。

2 逻辑动作分析

2.1 名词解释

(1）有压:三相电压均大于定值U1。(2）无压:三相电压均小于定值U3。(3）同期:准备同期的2段母线三相电压幅值差均小于d Us；A相、B相、C相电压均大于定值U3；A相电压相角差和B相电压相角差均小于d Ts。(4）备投开关:指4个母联或分段开关，分别为2012、2015、2026、2056。

2.2 充电条件

(1）至少有2个备投开关处于分位或投入检修压板。(2）至少有一个备投开关处于分位且未投入检修压板，且此开关两侧母线均有压及此开关的备投优先级不为0。(3）未检修的所有母线均无电气量异常。这3个条件全满足且持续时间Tc，则判为正常运行方式。

2.3 启动条件

(1）任一台主变开关状态发生变位(由投运变为停运）。(2）该主变没有电气量异常和HWJ异常。(3）该主变检修压板退出。(4）该主变有功功率小于Pty。(5）未检修的所有母线均无电气量异常。这5个条件全满足且持续时间Tq，则认为该主变跳闸，装置启动。

2.4 备自投动作过程

(1）跳开跳闸主变的中压侧开关。(2）等待Tt延时，在该延时的等待过程中若出现跳开主变中压侧的HWJ为分位，则判断进入下一步；否则装置输出开关拒跳信号，备自投失败。(3）检查当前优先级n(初始n=1）的备投开关是否具备备投条件，即开关在分位且没有投入检修压板。若满足则进入下一步，否则直接进入第(6）步。(4）当前备投开关两侧母线电压是否满足两个备投条件中任一个:1）一段母线有压，一段母线无压；2）两段母线均有压，且满足同期条件。(5）若满足则合该备投开关，进入下一步；若在Ts时间内始终未满足则进入第(6）步。(6）若在Th时间内检测到该备投开关的合位信号且两侧母线均有压，则备自投成功；若在Th时间内检测不到备投开关的合位信号且两侧母线均有压，进入下一步。(7）令n=n+1，若n≤4，则回到第(4）步迭代过程；若n＞4，则告备自投失败。

3 逻辑功能测试

3.1 保护跳开主变变中开关，备自投动作合上母联(分段）开关

投入备自投的功能压板及出口压板后，分开2015开关，为了防止测试时失灵保护动作，退出2201开关的失灵功能。先手动断开#1主变变中开关2201，此时备自投不会动作，再在主变保护屏用保护跳开2201开关，则备自投保护会先跳开2201，并动作合上2015开关。

3.2 保护跳开主变变高开关，备自投动作跳开主变变中开关后合上母联(分段）开关

投入备自投的功能压板及出口压板后，分开2026开关，为了防止测试时失灵保护动作，退出5002及2202开关的失灵功能。先手动断开#2主变变中开关2202，此时备自投不会动作，再用保护跳开5002开关，则备自投保护会先跳开2202，并动作合上2026开关。该逻辑测试是为了测试主变失压后，备自投能跳开变中开关，并合上母联(分段）开关。

4 运维注意事项

4.1 压板投入注意事项

(1）试验压板:投入则装置可以进行开出传动试验；退出不可以进行开出传动试验。(2）备自投功能压板:投入该压板，装置判出逻辑后才可以采取动作措施；退出则闭锁装置所有出口逻辑和策略。(3）监控信息闭锁压板:投入该压板后不向后台传输监控信息；退出则向后台传输监控信息。(4）主变检修压板:投入则主变检修；退出则参考主变高压侧开关状态来确定主变是否检修。(5）××开关检修压板:投入则认为该开关检修，装置根据其他开关的跳闸信号进行故障判断；退出则认为该开关运行，装置根据该开关的跳闸信号并结合其他相关运行开关的跳闸信号进行故障判断。(6）××出口压板:跳闸出口接点。投入则装置动作后可以通过出口回路跳开该开关，退出则不能跳开该开关。

4.2 母线操作注意事项

当其中一段母线检修或试验时，一定要注意先断开本屏后上方相应的PT空气开关，核对装置显示的母线电压确已消失，再进行母线的有关操作。停运的母线恢复运行后，应再合上被断开的PT空气开关。

4.3 边、中开关检修注意事项

对于采用3/2接线方式的线路或主变高压侧边开关或中开关需要停运检修时，在一次倒闸操作完成后，需要将相应的开关检修压板投入，同时将该开关的跳闸出口压板退出；开关恢复运行后，须将相应的开关检修压板退出，跳闸出口压板重新投入。

4.4 停用备自投装置注意事项

先退出出口压板，然后退功能压板，再退直流电源，最后断开电压空气开关。

5 结语

随着电网负荷越来越大，供电可靠性要求越来越高，220 k V母联分段备自投将广泛应用于各变电站，其动作逻辑较其他备自投装置更为复杂，这就要求我们在投运前充分做好分析及逻辑功能测试，投运后需留意其运维的注意事项，确保备自投装置能正确动作，保证供电的可靠性。

2014-09-22

刘汉国(1981—），男，广东茂名人，工程师，从事500 k V变电站运行工作。