泵站备用电源自动投入与继电保护装置配合方案分析

刘 锐

（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130021）

泵站备用电源自动投入与继电保护装置配合方案分析

刘 锐

（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林长春130021）

为保证供水率，国内泵站对电源安全可靠性要求越来越高。往往采用备用电源自动投入装置，但该装置受到其工作原理的限制，须结合必要的继电保护装置及合理的主接线形式，才能避免将备用电源投在故障点上。本文对该问题进行了分析并提出相应的解决方案。

双回线供电；备用电源自动投入装置；二次事故；后备保护

近年来，国内大、中型泵站为保证泵站供水率，有条件的泵站多采用双回线供电。《泵站设计规范》（G B 50265-2010）规定：“只要通过论证，中型、甚至小型泵站也可以采用双回线供电。另外采用双回线路供电的泵站，每一回供电线路应按承担泵站全部容量设计，但不包括泵站机组备用容量。”本文重点讨论泵站在设有双回路供电情况下，备用电源自动投入装置和继电保护装置配合的问题。

1 基本情况

某城市供水泵站，供水保障率为97%。为保障泵站供电电源的可靠性，泵站采用双回路供电方案，且每个回路都能单独承担泵站全部负荷。根据当地电网现状和电力系统主管部门意见，供电线路1回“T”接于66kV输电线路（简称甲线）作为泵站主供电线路，供电线路2回“T”接于66kV输电线路（简称乙线）作为泵站的备用电源线路。

电气主接线采用2台容量4000kV A的节能型有载调压降压变压器，2台变压器高压侧与2回66kV进线电源采用内桥接线方式，以增加66kV供电电源可靠性。2台变压器、2条66kV线路互为备用。变压器低压侧（6kV）侧采用单母线断路器分段接线方式。根据运行方式的变化，确定6kV母联开关的投、退。泵站主接线见图1。

图1 主接线简图

电源取自甲线路时，乙线路作为备用，1B主变压器运行，2B主变压器备用，桥联开关处在合位状态。如果甲线路出现故障或停电，则要求备用电源自动投入装置跳开甲线路进线开关，自动投入备用乙线路进线开关，由备用电源线路带1B主变压器运行。如果1B变压器故障，备用电源自动投入装置检测到变压器保护装置跳开故障主变压器一、二次侧主开关后，自动合2B主变压器的一、二次侧主开关，同时联动合6kV母联断路器。

2 问题提出与分析

2.1 问题的提出

当供电线路失电和主变压器发生故障被保护装置从电网中切除时，备用电源自动投入装置能够按照工况设定正常工作。当机组发生故障时，保护装置可将故障机组从电网中切除，避免故障扩大化。当故障出在机端母线时，如果保护装置将带病母线和变压器同时从电网中切除。则备用电源自动投入装置会将备用电源投到故障点，造成二次事故，将对设备和操作人员造成伤害。

2.2 问题的分析

要解决备用电源自动投入装置可能投到故障点的问题，需要了解备用电源自动投入装置的工作原理。其工作原理与自动重合闸装置很类似，也由充电、启动、闭锁、检定、投入等几个主要环节组成。具体见图2。

（1）投入/退出控制：由控制开关位置或远方遥控决定备自投功能是投入运行或是退出运行。

（2）充电准备条件：当系统以预定的方式工作时，备自投进入充电准备方式，约25s左右备自投装置准备好，并给出指示。一般的充电条件是母线有电压和相应的开关位置条件。当充电条件不满足时，放电方式有两种，一种为快速方式，约0.3s放电完毕，该方式适用于任何原因导致的工作电源跳开都不需要自投备用电源的场合；另一种是慢速放电方式，约10s放电完毕，该方式除非引入了闭锁条件闭锁了自投，适用于任何原因导致的失电都需要自投的场合。

（3）启动条件：在备自投已处于准备好状态，若工作电源失电且备用电源有电时，则备自投经整定的延时后被启动。检测工作电源失电的判据一般为母线低电压和电源进线无电流。采用快速备自投时则使用频率和频率下降速度过大的判据。

（4）闭锁条件：当手动切除工作电源或保护动作跳开工作电源而不允许自动投入备用电源时，可引入开入量闭锁备自投，闭锁采用的是瞬时放电方式。如果备自投装置已选择了采用快速放电方式，则可不引入闭锁条件，快速备自投除外。

（5）动作顺序：备自投动作后发出0.3～0.5s的一次动作脉冲，先跳开工作电源开关，在确认工作电源开关被跳开后，再合上备用电源开关恢复供电。如果有联切联动的需要，还要发出联切、联动命令。

（6）自投结束：备自投从启动开始起允许的最长整组动作时间为10s，若10s内恢复供电，则认为备自投成功，做出成功指示，反之给出备自投失败指示。

通过上述分析可知，备用电源自动投入装置的备投条件输入需要固化。如缺少对备投条件的分析、判断，仅通过备投装置来避免备用电源投到故障点的问题是无法解决的。

3 解决思路

在设计方案中，主要依靠主变高、低压侧复合电压闭锁过电流保护装置来解决问题。

（1）主变高压侧复合电压闭锁过电流保护，作用于主变压器高、低压侧断路器及66kV桥断路器跳闸。

（2）主变低压侧复合电压闭锁过电流保护，I段保护作用于6kV机端母线母联断路器，I I段保护作用于主变压器低压侧断路器，I I I段保护作用于主变压器高、低压侧断路器及66kV桥断路器跳闸。

主变低压侧复合电压闭锁过电流保护装置具备延时、多段分断能力，当保护装置监测到变压器低压侧出现过电流及低电压时，I段保护作用用于6kV机端母线母联断路器，将I I段机端母线切出电网。如电流未恢复到额定值，但依旧很大时，I I段保护作用于主变压器低压侧断路器，继续将I段机端母线从电网中切除。如果故障依旧，I I I段保护作用于主变压器高、低压侧断路器及66kV桥断路器跳闸。

备用电源自动投入装置启动条件满足时，I I段机端母线投入备用电源网络。因故障点已经通过主变低压侧复合电压闭锁过电流保护装置从电网中切除了，所以避免了备用电源投到故障点的情况的发生。

图2 备用电源自动投入装置的通用逻辑

4 结论

通过泵站设置的继电保护装置和备用电源自动投入装置的配合，即满足了规范对保护可靠性、选择性、灵敏性和速动性的设计要求，也提高了泵站供水保障率。重要的是避免了备用电源投到故障点。但这也增加了对保护装置的过度依赖。如该设计方案中，在变压器高压侧增加一组户外断路器，继电保护和备用电源自动投入装置配合将更加合理。

［1］G B/T 50265-2010.《泵站设计规范》［S］.

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［4］SL583-2012.《泵站计算机监控与信息系统技术导则》［S］.［5］G B/T 14285-2006.《继电保护和安全自动装置技术规程》［S］.

［6］G B/T 50063-2008.《电测量仪表装置设计技术规程》［S］.

［7］丘关源.《电路》［M］.北京：高等教育出版社，1997.

［8］弋东方《电力工程电气设备手册电气一次部分》［M］.北京：中国电力出版社，1998.

［9］王兆安，刘进军《电力电子技术》［M］.北京：机械工业出版社，2009.

图5 工况二最大主应力、最小主应力

（1）锚喷网联合支护体系与围岩接触面积较大，全面接触改善围岩载荷的受力分布及其之间的作用效果，使支护结构与围岩形成一个统一的整体。

（2）初期临时支护后，围岩还可以继续进行变形，释放塑形能量，最佳支护时间是以变形形式转化的工程力和围岩的本身承载力最大，而工程支护力最小时进行后期支护，目的就是避免出现松动破坏的时刻，充分发挥围岩塑性区的承载能力。

（3）锚喷网联合支护有一定的柔性，能在一定程度上根据围岩的变形状态进行适量的调整，保证支护体系的支护效果。

参考文献

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T V 734

A

1672-2469（2015）06-0091-03

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.06.031

刘 锐（1975年—），男，高级工程师。