330 kV变电站站用电系统400 V备自投装置动作逻辑优化改进

王文轩

（国家电网 西安供电公司，陕西 西安 710000）

0 引 言

站用电系统作为交流变电站的最重要辅助设施，是变电站设备可靠工作的根本保障。随着社会经济的不断深化发展，人们的生活品质与电力供给可靠性愈发紧密，变电站站用电系统是否正常运作，关系到变电站甚至整个电网的安全稳定运行[1-4]。交流变电站站用电系统由站用变、低压400 V配电屏、交流供电网络以及二次交流用电设备组成。其站用电设备一般包括刀闸电机电源、开关储能电源、变压器冷却系统电源、照明电源、箱体加热器电源、主变压器消防水喷雾系统工作电源、UPS装置工作电源、通风机/空调电源以及变电站人员生活用电等。站用电一旦失压，将严重影响变电站全站运行，不仅损失负荷，也给城市电网稳定运行带来了极大风险。因此，保证站用电系统的安全、可靠运行至关重要。

1 备自投功能介绍

变电站400 V站用电系统通常配置三路可靠电源，并采用“两用一备”的方式分列运行。以某变电站典型站用电系统接线图为例，其中T1和T2为主电源，T3为备用电源（通常为柴油发电机），具体如图1所示。

图1 某变电站典型站用电系统接线图

其备自投装置功能如下：一是当主电源进线失压且备用电源电压正常时，备自投装置自动延时分开主电源进线开关，合上母联开关，投入备用电源；二是当主电源恢复供电后，备自投自动分开母联开关，合上主电源进线开关；三是当备用电源进线失压时，备自投装置闭锁。出现内部故障、手动跳开工作电源、备自投停运等情况时应闭锁备自投。如站用变保护跳闸时，备自投应可靠动作，但母线进线开关的电流保护动作有可能是母线短路故障引起的，此时应可靠闭锁备自投装置。如果某段母线短路，该段母线进线开关的电流保护动作跳闸但未能闭锁备自投，那么联络开关将合闸于故障。

备自投装置充电条件包括以下两点：一是400 VⅠ母、Ⅱ母以及Ⅲ母至少两个三相有压；二是三路进线低压侧开关至少有两个在合位，两母联开关至少一个在分位。满足上述条件，经一定延时备自投装置充电可完成。

备自投装置放电条件为400 V Ⅰ母、Ⅱ母、Ⅲ母至少两个三相检无压以及两母联开关至少一个在合位[5-10]。

2 变电站400 V备自投装置动作逻辑分析

以北方某城市330 kV变电站为例，该变电站的站用负荷主要为主变压器的冷却器，其400 V站用电系统接线如图2所示。三路电源正常运行方式下采用“两主一备”分列运行模式，两路主电源10 kV 1M和10 kV 2M分别取自站内，备用电源为柴油发电机。站内三路电源分别采用三段独立母线供电，其中0.4 kV 1段和0.4 kV 2段为工作段母线，0.4 kV 3段为备用段母线，正常工作段母线故障时可转换为备用段母线临时供电。

图2 330 kV变电站站电系统接线图

该变电站站用电系统配电结构清晰，备自投投切可在0.4 kV 1段和0.4 kV 3段或者0.4 kV 2段和0.4 kV 3段间进行，其联锁逻辑如下。

（1）0.4 kV 1段11QF开关的联锁逻辑：开关合闸条件是1～3段双电源切换开关1ATS需要在分位；（2）0.4 kV 2段12QF开关的联锁逻辑：开关合闸条件是2～3段双电源切换开关2ATS需要在分位；（3）1～3段双电源切换开关1ATS的联锁逻辑：开关合闸条件是1段的11QF开关在分位开关；（4）2～3段双电源切换开关2ATS的联锁逻辑：开关合闸条件是2段的12QF开关在分位开关。如图3和图4所示。

图3 11QF、12QF合闸条件

图4 双电源切换投入条件

该联锁逻辑清晰简单，却存在灵活性不足的缺陷。当遇到特殊工况时，电源10 kV 2M检修，备用电源柴油发电机故障，电源10 kV 1M需要带1段和2段母线运行，但由于开关1ATS被开关11QF闭锁，不能合闸。同理，当电源10 kV 1M检修，备用电源柴油发电机故障，电源10 kV 2M需要带1段和2段母线运行，但由于开关2ATS被开关12QF闭锁，不能合闸。

3 优化改进建议

将图2站用电系统接线简化为如图5所示接线简化图。考虑到该330 kV变电站为城市枢纽变电站，现对其400 V备自投逻辑进行优化改进。

图5 330 kV变电站站用电系统接线简化图

优化后的联锁逻辑如下。

Ⅰ段～Ⅲ段的101开关的联锁逻辑：开关合闸条件是开关101在分位或者开关103和开关102都在分位，优化后的101开关联锁逻辑如图6所示。

图6 优化后的101开关联锁逻辑

Ⅱ段～Ⅲ段的102开关的联锁逻辑：开关合闸条件是开关102在分位或者开关103和开关101都在分位，优化后的102开关联锁逻辑如图7所示。

图7 优化后的102开关联锁逻辑

备用电源进线开关103开关的联锁逻辑：开关101和开关131至少一个在分位且开关102和开关132至少一个在分位，优化后的103开关联锁逻辑如图8所示。

图8 优化后的103开关联锁逻辑

优化后的400 V站用电系统供电将更加可靠。

4 结 论

330 kV变电站作为城市枢纽变电站，其站用电系统的供电可靠性将直接影响变电站的安全稳定运行。本文介绍了北方某城市330 kV变电站站用电系统组成和运行方式，详细分析了其站用电400 V系统备自投系统的切换逻辑、投切判据及其联锁条件。结合当下城市供电可靠性需求日益增长的要求，给出枢纽变电站站用电系统400 V备自投装置动作逻辑优化改进的解决方案，可为其他工程提供借鉴。