进线备自投存在风险与管控措施

王一帆 童斯琦 乐洋

摘 要：备自投装置能够避免全站失压、防止大面积停电事故的发生，在电力系统中应用广泛。针对最常见的进线备自投，本文浅析其动作逻辑，分析实际工作中出现的问题及风险，提出了相应的管控措施。

关键字：备自投；逻辑；风险；管控

中图分类号：TM76 文献标识码：A

1进线备自投原理

1.1 进线备自投原理和逻辑

以最常见的进线备自投方式说明备自投装置原理和逻辑。工作电源带两条母线运行，另一电源在明备用状态；当工作电源失去，其断路器在合闸位置，若备用电源有压且分段断路器在合闸位置，则跳开工作电源，经一定延时后合上备用电源；若工作电源的断路器发生偷跳。

线路Ⅰ带全站负荷运行，线路Ⅱ空载运行备用，1DL及3DL在合闸位置，2DL在分闸位置。若工作电源线路Ⅰ发生故障等而断开，备用电源线路Ⅱ应自动投入，并且备自投只允许动作一次。当闭锁条件满足时，备自投装置应放电，不能动作。各个动作逻辑如下：

（1）充电条件

1M、2M（线路Ⅱ）均有压；线路Ⅰ有压（投入“线路检有压”压板时检查）；1DL在合闸位置；3DL在合闸位置；2DL在分闸位置。若以上条件同时满足，再经15s延时后完成充电。

（2）放电条件

人工合上2DL；线路Ⅱ失压；人工跳开1DL或着3DL；闭锁条件开入；断路器的TWJ发生异常；控制字整定线路2不自投；线路检修压板投入。任一条件满足，则装置立即放电。

（3）启动条件

1M、2M均无压；线路Ⅰ无流；线路Ⅱ有压。所有条件同时满足，且已经完成充电，则启动备自投装置。

（4）动作过程

完成充电后，启动条件全部满足，备自投装置启动，经过延时T2，向1DL发跳闸命令，确认1DL已断开，最后向2DL发合闸命令。

2 备自投存在风险与管控措施

2.1 风险点：重合闸功能导致备自投失效

目前进线备自投装置的跳闸动作，一般是通过保护跳闸回路实现。采用这种方式，应当考虑重合闸的闭锁问题。如果没有相应的闭锁功能，重合闸将会在工作线路开关跳开后动作，又合上工作线路，导致工作线路不能被隔离，备自投装置失效，不能继续动作。所以通过保护跳闸方式出口时，应当用单独的跳闸输出接点，实现闭锁线路重合闸的功能。

某些线路未在本侧设置重合闸，而是在线路对侧设置重合闸，备自投装置有两种动作方式。一是在线路跳闸后直接动作，二是在线路对侧重合闸失败后再动作。直接动作方式不考虑对侧的重合闸，适用于设备可靠性较高、重合闸成功率低、需要保证连续供电的重要负荷。重合闸后再备自投的方式，适用于设备可靠性较低、一般性负荷。

2.2 风险点：进线无PT导致备自投失效

在部分较早投产的变电站中，其110 kV电源进线并未装设线路PT。因此，检备用电源线路有压的条件，无法在此类变电站备自投装置中实现。当工作电源线路因故障跳闸后，备自投动作，合上备用电源线路。此时，若是备用线路已经因某种原因失去电压，则合上备用线路开关也不能恢复供电，备自投无效、失去意义。此外，如果在备投线路开关检修期间，发生工作线路跳闸，备自投动作合上备投开关，可能会造成安全事故。

增设线路电压互感器，实现检备投线路有压条件，完善备自投逻辑，可有效避免空合备投线路；在现场实际运行中，当开关转入检修状态时，应将其相应线路的“备自投投入”压板退出，保证安全、杜绝事故。

2.3 风险点：本地小电源导致备自投不动作

由于垃圾发电站等本地小电源会接入110kV母线上网供电，当该变电站的工作电源线路因故跳闸后，变电站与主网解列，但本地小电源将会继续供电，使得母线电压不会立即降低。虽然工作线路已经无电流，但是母线仍旧有电压，备自投不会动作。直至本地小电源有功功率不足，带不动本站负荷，母线电压将会逐步下降，低至无压定值后，备自投动作。这种情况将导致两方面的问题，一是本地小电源单独供电期间电压不稳、电能质量较差，甚至导致全站失压；二是本地小电源在备自投动作时，可能与备投线路发生非同期合闸事故。

为了尽量避免运行方式因备自投动作而改变，线路重合闸应先于备自投动作，增设线路保护联跳本地小电源的功能，并闭锁本地小电源的重合闸。对侧线路重合闸投检无压、本侧线路重合闸投检同期，能够快速复电、提高成功率。同时，备自投装置增设联跳本地小电源功能，在备自投动作跳开工作线路时也跳开本地电源线路，并将其重合闸闭锁，防止本地小电源倒供电导致备自投不动作。如果必须带本地小电源投入备用线路，应为备自投增加“同期检测”的动作条件。

2.4 风险点：双回T接进线备自投配置不合理导致全站失压

110kV变电站作为末端站点，其110 kV母线多为开环运行方式，接入的电源进线配有备自投装置，能有效保证供电可靠性，确保不会全站失压。但有的终端站采用T 接进线，并且仅有两回进线，其备自投装置配置与一般变电站有所不同。如果双回线为并列方式运行，当母线发生故障，则工作线路跳闸、备自投装置将备投进线合于故障母线上，随之保护装置动作，加速切除故障，备投线路跳闸。这就使得双回进线都被切除，变电站全站失压，停电范围扩大，供电可靠性降低。

为避免上述情况的发生，可在双回T接进线变电站母线增设分段开关，并配置相应的母差保护。同时，增设母线故障判据，当母线发生故障时闭锁备自投，完善备自投装置的逻辑功能。

2.5 风险点：缺少工作电源电流判据或无流定值设置不当导致误动

一些较老的备自投装置使用电磁型继电器，缺少工作电源电流判据，仅使用低压判据判断母线失压；而刚投产的新建变电站，计及将来负荷增长，其电流互感器额定电流较大，但实际负荷较低，可能出现小于无流门槛的情况。无工作电源电流判据，当母线PT单相或两相断线时，能正确判断PT断线进而闭锁备自投；当母线PT三相断线或二次电压空开跳闸时，其表象与母线失压一致，将导致备自投误动。新建低负荷变电站，母线PT三相断线时，若无流门槛设定大于负荷电流，也将导致备自投误动。

增设电流继电器，增加工作电源电流判据，完善备自投装置动作逻辑，是较老变电站管控风险必要的措施。无流定值的设定应躲过线路最小负荷电流，并在投产初期、中期、后期调整该定值以适应负荷的增长，是较为可行的措施。

2.6 风险点：安稳系统影响备自投动作

安稳系统即安全稳定控制系统，其作用是在电力系统出现大扰动时，实现切除负荷等紧急控制功能，确保电网发生严重故障时能继续保持稳定运行，是电力系统的第二道防线。在变电站中，由220kV变电站的安稳执行站按照一定的次序进行负荷的切除，断开相应110kV线路的开关。安稳系统切除的负荷，备自投装置不能够再次将其投入同一系统，否则将导致安稳系统失效。当安稳系统切负荷导致母线失压时，备自投装置应能就地判断并且不会误动。

为达到备自投不误动的目的，备自投装置应能正确区分是工作电源故障或者偷跳、保护跳导致母线失压，还是安稳装置动作切除工作电源导致母线失压，可以通过由就地电气量构成的辅助判据来判断；安稳装置动作后，通过二次回路闭锁相应线路的备自投，也可以防止备自投的误动作。

2.7 风险点：特殊问题影响备自投动作

备目前变电站低压侧基本都装有并联电容器组作为无功补偿设备，以就地补偿无功功率。部分变电站的电容器组并没有配置低电压保护，当工电源失去，电容器组仍挂在母线上，备自投动作后母线重新带上额定电压。如果此时电容器组放电不充分，仍残留有较高的电压，则电容器组将长期承受1.1倍额定电压以上的过电压，致使其损坏爆炸。因此，备自投装置投入备投电源前，应先切除电容器组。为电容器组增设低电压保护，先于备自投动作，是更好的选择。

备自投装置动作投入备用电源之前，将会检测备投电源是否有压作为启动条件之一。如果电压值大于无压定值，且其他条件满足，备自投动作。如果电压值小于无压定值，则备自投装置放电不会动作。考虑主备电源来自同一上级变电站时，若工作线路故障导致上级变电站110kV母线短时电压降低，那么在此期间下级变电站的备投线路检有压条件将无法满足，致使备自投装置放电。为避免该特殊情况下备自投失效，可以在检有压条件不能满足时，增加一个延时，再次检测是否有压，若备投线路有压则投入备投线路，若仍旧无压则备自投装置放电不动作。

自投动作后，投入备用电源，可能出现备用电源容量不足以支撑所有负荷的情况，导致母线电压持续下降，备投线路也可能出现过载问题，影响用户供电。为避免出现该不利情况，应增加过负荷联切的功能，在备自投装置投入备用电源之前，根据备用电源的容量以及变电站当前所带负荷的大小，按一定的顺序切除部分负荷，保证备用电源能够稳定可靠地为重要负荷供电。

结语

备自投装置具有成本较低、动作可靠、逻辑清晰及接线简单等优点，在电网中使用广泛。根据现场实际情况，分析存在的风险，采取相应的管控措施，能够更好的使用备自投装置，使之与其他设备配合良好，充分发挥其作用，提高电力系统的可靠性、避免大面积停电事件。

参考文献

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