一起特殊故障下备自投未动作异常情况分析

陆鑫淼

(无锡供电公司 检修分公司, 无锡　214000)



一起特殊故障下备自投未动作异常情况分析

陆鑫淼

(无锡供电公司 检修分公司, 无锡214000)

介绍了备用电源自投入装置桥断路器备投方式的动作逻辑和基本原则,针对某个变电站备自投装置未动作的异常案例,分析了备自投装置的动作时序,找到了备投未正确动作的原因,并提出了解决方法和整改措施.

备用电源自投入装置; 桥备投方式; 整组复归

备用电源自动投入装置(以下简称“备自投装置”)是指当工作电源因故障或其他原因消失后,迅速地将备用电源[1]或其他正常工作电源投入工作,并断开工作电源的自动装置.由于其具有接线简单、成功率较高且经济性较好等优点,在电力系统中得到了广泛应用,主要用于110 kV及以下电压等级的系统中,对防止大面积停电、提高供电可靠性起到了极大的作用[2].备自投回路断线、断路器拒动、充放电逻辑不正确、装置未充电等原因都有可能导致备自投装置不能正确动作.

1　备自投装置动作逻辑和基本原则

1.1动作逻辑

电网中,典型备用电源自投方式主要有桥(分段)断路器或母联备投、进线备自投、变压器备投等方式,本文主要分析桥断路器备投方式,其接线图如图1所示.

其动作逻辑为:充电完成后,母线1无电压,进线1无电流,母线2有电压则经T1延时后跳开QF1,确认跳开后经延时T3合上QF3;母线2无电压,进线2无电流,母线1有电压则经延时T2后跳开QF2,确认跳开后经延时T3合上QF3.

图1　桥断路器备投接线示意

1.2基本原则

(1) 工作电源确实断开(含保护动作跳闸和断路器偷跳、主供电源失压),主供线路无电流,备用线路有电压后,备自投才能启动,第一时限再跳一次主供线路断路器,并确认断路器跳开后,第二时限才能投入备用电源,防止备用电源投入到故障元件上.

(2) 工作电源或设备上的电压不论何种原因,除有闭锁信号外,备自投装置均应动作[3].

(3) 应保证备自投装置只动作一次.

(4) 备自投切除工作电源断路器必须经延时,经延时切除工作电源断路器是为了躲过出线故障,造成母线电压短暂下降,因此延时时限应大于最长的外部故障切除时间[4].备自投跳故障主供线路断路器的延时,需大于电容器失压保护动作延时,以保证在合上备用线路断路器前能可靠切除电容器.

(5) 备自投装置在以下情况下应可靠闭锁:手动跳开工作电源,备用电源进线断路器在合闸位置,备用电源无电压,备自投停用,相关PT断线,相关保护装置动作等[5].

2　案例分析

2.1现场运行方式

本文以某一变电站备自投装置为例.其变电站一次接线如图2和图3所示.

110 kV殷巷变运行方式为:110 kV殷达线931受电于220 kV新光变1#主变压器(以下简称“主变”)供1段母线送1#主变;110 kV殷柏线932受电供2段母线送2#主变;110 kV分段710开关热备用,备用自投启用.1#主变经301开关供35 kV正母线送殷厦线341.

图2　110 kV殷巷变一次接线示意

35 kV商厦变运行方式为:35 kV厦殷线341受电供35 kV 1段母线送1#主变;35 kV厦车线532受电供35 kV 2段母线送2#主变;35 kV分段310开关热备用,备用自投启用.

图3　35 kV商厦变一次接线示意

2.2事件经过

某年7月23日18时06分,220 kV溪新线故障,线路距离保护1段动作,1.1 s后重合成功.又过了9.8 s,再次发生故障,开关跳闸,造成220 kV新光变1#主变失电.受电于新光变1#主变的110 kV殷达线931失电,殷巷变110 kV备自投动作,跳开殷达线931开关,但分段710开关未合上,造成殷巷变110 kV 1段母线及1#主变失电,从而使受电于殷巷变1#主变的35 kV厦殷线341失电,商厦变备自投未动作.

待运行人员赶到110 kV殷巷变、35 kV商厦变现场,110 kV殷达线931和35 kV厦殷线341均已恢复送电,备自投装置充电正常.

2.3备自投装置动作时序和未动作原因分析

2.3.1LFP-965备自投装置工作原理

110 kV殷巷变、35 kV商厦变备自投装置均为南瑞继保生产的LFP-965装置,程序版本号为V1.00,该版本的内部逻辑为:当备自投充电完成后,若满足起动条件,则整组起动;当不满足起动条件10 s(设为t1)后装置整组返回,重新回到备自投准备状态.同时该版本备自投装置还设置有整组复归时间15 s(设为t2),当装置满足起动条件起动15 s后,备自投若仍未动作,备自投装置将整组复归,自行放电,备自投装置退出工作.

110 kV殷巷变和35 kV商厦变备自投均采用桥断路器备投方式,经查,110 kV殷巷变备自投装置动作整定时间为5 s,35 kV商厦变备自投装置动作整定时间为7 s.具体的动作逻辑如下:

(1) 110 kV殷巷变当931和932开关在合位,710开关在断位,检测母线2无电压时,延时5 s跳932开关,合710开关;当931和932开关在合位,710开关在断位,检测母线1无电压时,延时5 s跳931开关,合710开关.

(2) 35 kV商厦变当341和532开关在合位,310开关在断位,检测母线2无电压时,延时7 s跳532开关,合310开关;当341和532开关在合位,310开关在断位,检测母线1无电压时,延时7 s跳341开关,合310开关[6].

2.3.2110 kV和35 kV备自投装置动作时序

表1和表2为110 kV和35 kV备自投装置时序记录,时间以220 kV溪新线第一次故障跳闸时间算起,记为t=0.表中t1为10 s,t2为15 s.

表1　110 kV备自投装置时序记录　s

表2　35 kV备自投装置时序记录　s

2.3.3备自投未动作原因分析

220 kV溪新线发生第一次故障时殷巷变、商厦变的备自投装置LFP-965均整组起动,经1.1 s后三相重合闸动作成功恢复电压,此时由于不满足无压条件,LFP-965起动开始返回,在之后的9.8 s(不足10 s,两套备自投均没有整组返回,计数器将累加,不清零)又发生故障三跳,此时备自投装置LFP-965又满足起动条件(此时仍然是在同一个整组起动过程中).

(1) 110 kV殷巷变备自投动作整定时间为5 s,第一次故障及重合时间约1 s,则从故障开始后备自投动作时间为1.1+9.8+(5-1)=14.9 s<15 s(装置整组复归时间),所以备自投尚未达到整组复归时间而正确动作,但因跳闸时间需0.1 s,再加上合开关需约0.1 s延时,因此装置处于临界状态,跳开殷达931开关后,备自投装置正好到达整组复归时间,备自投装置放电无法正确执行合分段710开关的动作.

(2) 35 kV商厦变备自投动作整定时间为7 s,第一次故障及重合时间约1 s,则从故障开始后备自投动作时间为1.1+9.8+(7-1)=16.9 s>15 s(装置整组复归时间),所以备自投在动作定值到达之前,整组复归时间已到而放电,从而导致备自投无法动作.

LFP-965装置动作时刻如图4所示.

图4　LFP-965装置的动作时刻示意

由于此次故障较为特殊,在短短10 s之内连续发生两次故障,而110 kV殷巷变、35 kV商厦变的备自投装置LFP-965属于南瑞继保的早期产品,当时设计逻辑时并未考虑到此种情况,因此造成了装置本次的动作行为.将整组复归时间延长,即可保证备自投装置正常动作.

3　整改措施

(1) 异常发生后生产运行部门立即联系厂家处理,将35 kV商厦变备自投装置的版本升级为V2.01,将整组复归时间延长至30 s,以适应备自投动作延时超过15 s的情况[7].

(2) 110 kV殷巷变备自投装置已没有相关源程序,故生产技术部门在殷巷变综合自动化改造时对备自投装置进行了同步技术改造.

(3) 生产运行部门对同类型备自投装置进行了排查和现场核对,并安排厂家及时进行了版本升级和技术改造.

4　结　语

本文中的备自投装置LFP-965未动作异常是由于早期产品逻辑不完善而造成的,经厂家软件版本升级,修改了装置整组复归时间参数,确保了备自投装置能够可靠动作.相关变电站的LFP-965备自投装置经升级后,运行期间未发生过备自投动作异常事件.

[1]郑曲直,程颖.备用电源自投装置设计、应用的若干问题[J].继电器,2003,31(8):18-21.

[2]李晨.电力系统备自投动作分析与技术措施[J].硅谷,2011(20):183-183.

[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,2011,39(7):133-135.

[4]覃家露,严强发.备自投装置及其保护在电力系统的运用[J].电力系统装备,2010(10):66-69.

[5]冯肇海.110 kV备自投误动的防范措施及运行维护注意事项[J].装备制造技术,2012(5):170-171.

[6]朱洁明.关于LFP-65B自投装置的分析——运行维护人员应注意事项[J].电子世界,2013(6):101.

[7]任俊,侯红梅,范华.备用电源自投装置规范化[J].华北电力技术,2014(7):31-36.

(编辑胡小萍)

Analysis of the Abnormal Operation of Backup PowerAutomatic Switching Device in a Special Fault

LU Xinmiao

(Maintenance Branch, Wuxi Power Supply Company, Wuxi214000, China)

The action logic and the basic principle of the power automatic bus transfer device under bridge breaker input type is introduced.According to the abnormal case of the device in a substation,the action sequence of the device is analyzed and the reasons for the incorrect operation are found.Then the solution and the improvement measures are put forward.

backup power automatic switching device; bridge backup power automatic switching mode; whole group return

10.3969/j.issn.1006-4729.2016.03.008

2016-03-24

简介：陆鑫淼(1983-),女,硕士,工程师,江苏无锡人.主要研究方向为变压器配电运行和维护技术.

E-mail:crystal2005@163.com.

TM762.1

A

1006-4729(2016)03-0243-04