110 kV进线备用电源自动投入装置应用问题及改进措施

马玉玲，廖洪涛

（宁东供电局，银川 750411）

110 kV进线备用电源自动投入装置应用问题及改进措施

马玉玲，廖洪涛

（宁东供电局，银川 750411）

110 kV进线备用电源自动投入装置多用在终端负荷变电站，由于站内母线不配置母线差动保护，当母线发生故障时，一般为永久性故障，无法闭锁备自投装置，导致备用电源自动投入装置动作，使备用电源合闸故障母线，对变电设备造成多次冲击。以单母分段进线备用电源自动投入装置为例，提出根据进线侧线路电流的变化判断母线是否故障的方法，以此作为是否闭锁备自投工作的条件。

进线；备用电源自动投入装置；母线故障；进线电流；闭锁备用电源自动投入

0 引言

在110 kV供电系统中，备用电源自动投入装置（以下简称备自投装置）以其动作逻辑简单、实现方便等优点得到了广泛应用。110 kV终端站多采用2条电源线路1用1备的供电方式，110 kV母线不配置母线差动保护。进线备自投装置作为其中的一种备用电源投入方式，多在采用单母线分段接线方式时使用，在运行线路发生永久性故障时能够实现跳闸运行开关、合闸备用开关的逻辑。但当运行母线发生永久性故障时，无法实现备自投装置闭锁功能，使备用电源线路合闸故障母线。本文通过分析备自投装置动作逻辑、系统运行方式、保护装置配合，提出了进线备自投装置在应用中的改进措施。

1 备自投装置动作逻辑

110 kV某变电站接线如图1所示。变电站进线1运行，进线2备用，即开关1DL，3DL在合位，2DL在分位，2台主变压器高压侧中性点采用间隙接地方式。站内无110 kV母线差动保护，配置进线备自投装置。

1.1 运行进线故障时备自投装置动作逻辑

当进线1电源因故障或其他原因被断开时，进线2备用电源自动投入。具体判据为：当充电完成后，Ⅰ段母线、Ⅱ段母线均无压，Ux2有压（检线路电压控制字投入），进线1无电流，经延时t1跳闸开关1DL，确认开关1DL跳闸后，经延时t2合闸2DL。

图1 110 kV某变电站系统接线

1.2 母线故障时备自投装置动作逻辑

当故障发生在该变电站I段母线上时，进线备自投装置动作逻辑同1.1章节，当备自投装置动作合闸开关2DL后，故障仍然存在，系统再次受到故障电流的冲击，只能依靠进线2电源侧延时保护动作切除故障。

2 进线备自投装置逻辑改进措施

2.1 不同故障点故障电流特点

以进线1运行、进线2备用为例，系统如图2所示，分别分析进线1在不同点发生故障时的故障电流特点。

图2 进线1运行、进线2备用时系统接线

2.1.1 d1点故障

（1）故障时变压器中性点间隙未击穿。CT1处于故障点背侧，由于变电站为终端负荷站，发生故障时故障点到变电站无正序、负序及零序通路，故不能向d1点提供故障电流，因此在发生各种故障时，流过CT1处的故障电流为0（忽略负荷电流的影响）。

（2）故障时变压器中性点间隙发生击穿。变压器中性点间隙击穿后，变压器中性点接地，变电站由不接地系统转换成接地系统，改变了系统的零序序网图。在相间短路故障时，系统正、负序网图均未变化，因此CT1处的故障电流仍为0。而当发生接地短路时，以单相接地为例，复合序网如图3所示。

图3 复合序网

利用复合序网图计算故障短路电流，计算步骤如下。

综合正序阻抗

综合负序阻抗

综合零序阻抗

短路点的各序分量电流为

CT1处流过的只有零序电流，故各相故障电流大小及相位均相等。发生两相短路接地故障时，可得到同样的结论。

2.1.2 d2点故障

d2点故障，CT1处于故障点正侧，故障电流由大电源系统提供，故障电流具有以下特点。

（1）若变电站高压侧中性点未击穿，CT1处故障相电流较大，非故障相电流为0。

（2）若变电站高压侧中性点击穿，发生相间短路故障时，故障电流与中性点未击穿时故障电流相同；

CT1处流过的故障电流为而发生接地短路故障时，非故障相电流不再为0。

2.2 备自投逻辑改进措施

在动作逻辑判据中，进线备自投装置可利用进线和母线故障时，CT1处故障电流所呈现出的不同特点来区分故障发生位置。当判断为母线（或引流线）故障时，备自投装置放电，从而避免备自投装置动作将备用电源合闸故障母线。

备自投装置需采集2条进线开关CT的三相电流，且设置Id1，Id2，t3个整定项目：Id1用来判别变电站是否发生了母线故障，取值应保证对变电站母线发生各种故障有足够的灵敏度且大于正常运行时可能出现的最大负荷电流值；Id2用来判别运行线路是否发生了接地故障，取值应保证对运行进线发生故障且变电站变压器间隙击穿时有足够的灵敏度；t为母线从发生故障到切除故障的时间，取值应不大于运行线路电源侧能够保护本线路全长的Ⅱ段时间定值。

仍然以进线1运行、进线2备用为例，正常运行时，CT1处电流为正常负荷电流，发生故障时，CT1处电流发生突变，若电流突变后大于整定值Id1，并且持续时间达到t，备自投装置进入放电逻辑判断程序。而在进线发生故障时，若变电站变压器因中性点过电压而发生间隙击穿，CT1处的接地故障电流可能会大于整定值Id1，为了避免备自投装置在这种情况下误放电，在逻辑判据中加入以下判据：若Ia＝Ib＝Ic＝I0＞Id2，则终止备自投装置放电逻辑判据。改进后的逻辑判据如图4。

图4 改进后的逻辑判据

满足以上逻辑判据后，当备自投装置判断故障发生在运行线路以外时，闭锁备自投装置动作，备自投装置放电。

3 结论

通过对比不同故障点的故障电流特点，在备自投装置中加入简单的电流逻辑判据，区分线路故障和母线故障，从而使备自投装置能够在母线故障时自动放电，避免一次设备多次受到故障电流的冲击，提高备自投装置动作的正确率。

［1］DL／T 584—2007 3 kV～110 kV电网继电保护装置运行整定规程［S］.

［2］国家电力调度通信中心.国家电网公司继电保护培训教材［M］.北京：中国电力出版社，2009.

［3］张丰，郭碧媛.备自投装置在单母分段接线中应用存在的问题及解决措施［J］.电力系统保护与控制，2011，4（7）：133-135.

［4］王宁.基于PLC备用电源自动投入装置的实现［J］.华电技术，2008，30（3）：33-36.

［5］高文.备用电源自动投入装置异常情况分析及处理［J］.华电技术，2009，31（6）：65-66.

［6］梁国柱.备用电源自动投入装置的应用及改进［J］.华电技术，2012，34（2）：53-54.

（本文责编：弋洋）

TM 762.1

：B

：1674-1951（2015）02-0050-02

马玉玲（1983—），女，宁夏固原人，助理工程师，从事电力系统继电保护方面的工作（E-mail：mayuling2000＠163. com）。

2014-06-17；

2014-10-12

廖洪涛（1979—），男，宁夏银川人，工程师，从事电力系统继电保护方面的工作（E-mail：nxlht_79＠163.com）。