继电保护方面备自投的应用及改进

朱应钦　司良奎　杨光宇

作者简介：朱应钦（1989.2-），河南，研究方向，继电保护事故分析及改进措施，学历本科，国网新疆疆南供电有限责任公司。

摘要：本文通过对110kV变电站因备自投缺陷而扩大事故的现象展开探究，进而论述当前备自投装置中存在的应用缺陷，并提出了行之有效改进措施。在进一步改进变电站备自投装置的基础上，促进了此装置可靠性及安全性的提高，为电网的安全可靠运行提供了充分保障。

关键词：继电保护；备自投；应用及改进

引言

备自投即备用电源自动投入装置，指的是当工作设备或电源因故障断开后，可将自动备用设备或电源投入工作中，从而确保不断电的一种自动装置[1]。当前，大部分110kV变电站为了安全、有效地向用户输送电能，同时也为了能够在电网发生相关故障时，将停电时间降至最低，均装设了相应的备自投设置。然而由于备自投的使用时间较短，缺乏对现场事故的估计，在经过一段时间的运行后，其内在缺陷便被暴露出来，对变电站的安全生产造成了严重影响[2]。因此，对继电保护方面备自投的应用缺陷进行分析，并采取有效的改进措施尤为重要。

1.事故发生分析

本文以2004年11月马鞍山110kV变电站发生了一起设备事故为例展开分析。在故障发生过程中，由于变电站装设的备自投出现了误动，从而将事故的波及范围进行了扩大。以下就此次设备事故的发生经过展开探讨。

1.1事故的发生经过

11月23日21时40分左右，在马鞍山110kV变电站的Ⅰ号主变路中，型号为#901的开关发生了突然跳闸的情况，此时，装设在10kV总站上的的备自投进行工作，将分段路上型号为#900开关进行闭合。而#900开关才刚闭合，型号为#901的开关柜内便发生了爆炸现象。随后没过多久，位于Ⅱ号主变总路上型号为#902的开关也发生跳闸，而Ⅰ号、Ⅱ号主变总路的三侧开关也相继跳闸断电，待10kV与35kV两种母线断电以后，马鞍山变电站内的所有用电也全都断开。变电站人员对事故现象进行经济勘察，并对设备的故障录波等信息展开综合、深入分析，结果发现这一次的设备爆炸事故存在四个发展阶段，具体为发生、波及范围扩大、持续、结束。

1.2事故原因探究

在经过变电站工作人员的一系列详细分析与探究后，我们得主要由以下几个方面的原因导致了这一次设备事故的发生以及扩大发展。

其一，事故主要由位于Ⅰ号主变路上#901开关的灭弧室引起。由于存在某些因素，对灭弧室上端绝缘筒造成了一定的损害，并出现了部分裂纹，在此情形下，灭弧室便对#901开关柜的外壳进行了放电，设备故障在未经处理下一只发展，到达一定的程度后，散热栅的金属条因此产生位移、散出等现象，从而导致开关三相金属性短路这一故障的发生。

其二，位于10kV总路上的备自投装置在低复压保护动作发生后，未得到闭锁，进而使得备自投装置再一次卷入至故障段中，不但再次损坏了供配电设备，而且也对整个系统产生了二次威胁及冲击。除此之外，10kV分段路上位于#901开关处的备自投装置跳闸后，未投入出口压板，难以将#901备自投进行有效切除，从而使得事故当中型号为#902的开关跳闸，但#300却没有及时出现跳闸动作，Ⅱ号主变高后备动作跳三侧，最终扩大事故停電范围至Ⅱ号主变侧。

2.备自投装置的缺陷分析

分析110kV变电站事故的发生情况可知，由于备自投装置出现了不正确动作，从而进一步扩大了事故的影响范围。在此次事故中，事故扩大的主要原因即为备自投装置未能对产生的故障展开准确、可靠的判断，因此，当母线故障发生时，备自投装置误以为发生了母线分压，进而投入到了10kV分段的开关中。因此，备自投装置为充分发挥出自身的继电保护作用，对10kV母线究竟发生故障还是失压现象进行准确判断具有非常重要的意义。

然而，备自投装置自身并不具备足够的信息来对母线故障或母线失压进行判断。在此种形势下，为采取有效方法对这备自投装置这一问题进行解决，变电站工作人员就应当根据其他的保护动作信息来对故障展开判断。基于此，其他保护装置还应在一定时期对线路中的备自投装置进行闭锁操作[3]。

3.备自投的改进及实现方法

3.1备自投的改进措施

针对110kV变电站事故情况，备自投装置应采取以下改进措施。

（1）当备自投的备用对象发生故障时，应及时将备自投进行闭锁

当故障发生时，应在其10kV母线发生故障或出线故障时，进行出线保护拒动；当引起主变后备保护动作而将主变切除，从而导致母线失压现象时，应将主变低压侧的分段备自投装置进行闭锁。

此外，针对高压侧采取内桥接线形式时，当主变保护全部跳为主变时，应将高压侧的分段备自投，也即桥断路器自投进行闭锁。由于进线的备自投不会投于发生故障了的变压器，因而无需对进线自投进行闭锁。

（2）备自投装置应当能够自动适应一次系统运行方式

当变电站改变其运行方式时，备自投装置应做到自动适应，并将自身的运行模式进行改变，例如进线备自投转变为分段备自投，或是与备自投的工作方式不相同时，将其闭锁。

3.2实现方法

当10kV母线因其他原因出现故障，进而导致出现保护发生拒动，而母线则在主变后备保护动作切除主变后，出现了失压，此时，应将位于低压侧分段处的备自投进行闭锁。为实现这一系列动作，备自投就需要具备一定的闭锁外接点功能。

当出线开关拒动，或出线保护拒动等由10kV的母线故障而导致的现象发生时，均有主变10kV的后备保护进行动作，将主变的10kV侧总路开关进行切除。而非电量保护及主变差动保护等在将主变的三侧开关切除时，会将10kV侧总路的开关一并切除掉，因而我们必须对10kV总路被切除的原因进行准确区分。在设计时，不可利用10kV侧总路开关操作箱中的起保护动作跳闸作用的信号接点，来对备自投装置进行闭锁。主变10kV侧后备保护主要具备两方面的作用，其一，起10kV母线故障保护作用，其二，起这一条母线上出线后备保护作用。10kV母线故障的一项重要判定标准即为10kV的侧后备出现动作。因此电力设备工作人员在设计过程中，需将主变10kV侧后备保护的出口接点作为主变低压侧的保护闭锁接点。

除此之外，当变电站中的高压侧采取了内桥的接线方式时，主变保护全跳主变时，则必须闭锁位于高压侧的备自投装置。在主变故障切除保护中，具有本体、差动、高压侧后备等保护，因而此时需并联以上保护的出口接点，进而对高压侧分段的备自投装置进行闭锁。

4.结语

当前，110kV变电站已按照上述方法对备自投装置进行了改造，由于装置外部未发生太大的改变，未给实际的施工操作产生太大的麻烦，不仅如此，由于在改进过程中不需要停电来支持施工的进行，因而不但简便可行，而且大大促进了变电站安全、可靠运行。（作者单位：国网新疆疆南供电有限责任公司）

参考文献：

[1]陶苏东.备用电源自动投入装置的应用[J].山东电力技术，2011，16（02）：40-42.

[2]张丽丽，侯有韬.备自投装置在双母线接线方式下的改进[J].电力系统保护与控制，2013，36（17）：90-91.

[3]陈曦，张庆.备自投装置的若干应用问题及改进措施探讨[J].科技创新导报，2010，9（22）：88-89.