110kV备自投装置风险防控原理分析

110kV备自投装置风险防控原理分析

张豫鹏

（广西电网有限责任公司南宁供电局广西南宁530000）

摘要：110kV备自投装置适应不同的电网运行方式，广泛应用于电网中以提高供电可靠率。本文针对TV失压和TWJ信号不准确导致备自投装置不正确动作的因素，结合变电站实际运行方式，剖析了110kV备自投装置动作逻辑的缺陷。通过对110kV备自投装置风险防控原理的分析，提出TV失压误动风险和TWJ信号不准确拒动风险的有效预防措施，进而提高备自投装置的动作成功率和供电可靠率。结果表明这些防控措施在实际应用中取得了良好效果，对工程实践具有重要指导意义。

关键词：备自投；风险防控；TV失压；TWJ信号不准确

引言

备自投装置可在主供电源出现故障时，将负荷自动切换到另一路备用电源系统中，保证用户供电的连续性，将负荷损失降至最小，因而在电网中得到广泛应用。备自投的正确动作是保证供电连续性和可靠性的必要条件，在现场实际应用中，逻辑功能的完善、二次接线的合适性与正确性等将直接影响备自投的功能实现和系统的安全运行。

1110KV备自投装置的动作原理

按照不同的运行方式，１１０ｋＶ备自投可分为分段（母联或桥开关）和进线两种备用电源自投功能。其中，分段备自投功能对应两条母线上的电源线路互为暗备用的动作方式，其接线如图１所示；进线备自投功能对应单条母线上电源互为明备用的动作方式，其接线如图２所示。

图１分段备自投主接线图２进线备自投主接线

当电源进线上发生故障或其他原因导致母线失压、电源进线无流时，通过合备用电源进线开关或母联分段开关，可保证变电站不失压；同时，备自投装置具备完善的自投闭锁功能，可在手动跳闸、保护动作、备用电源低频、低压或安稳装置切负荷时可靠闭锁自投，备自投动作于永久故障时还应具有后加速调整功能；此外，多级备自投间、备自投与保护之间还需进行相应配合。

1.1分段备自投的动作逻辑

如图１所示，正常运行时，Ⅰ、Ⅱ母均有压，１ＤＬ开关、２ＤＬ开关在合闸位置，３ＤＬ开关在分闸位置。当Ⅰ母线失压时，以Ⅰ母失压、线路Ⅰ无流、Ⅱ母有压作为启动条件，１ＤＬ分闸位置、３ＤＬ合闸位置作为闭锁条件，以Ｔ１延时跳开１ＤＬ开关；以１ＤＬ开关分闸位置、Ⅰ母失压、Ⅱ母有压作为启动条件，３ＤＬ合闸位置作为闭锁条件，以Ｔ３延时合上３ＤＬ开关。当Ⅱ母线失压时，以Ⅱ母失压、线路Ⅱ无流、Ⅰ母有压作为启动条件，２ＤＬ分闸位置、３ＤＬ合闸位置作为闭锁条件，以Ｔ２延时跳开２ＤＬ开关；以２ＤＬ开关分闸位置、Ⅱ母失压、Ⅰ母有压作为启动条件，３ＤＬ合闸位置作为闭锁条件，以Ｔ３延时合上３ＤＬ开关。

1.2进线备自投的动作逻辑

如图２所示，正常运行时两线路ＰＴ均有压，两段母线均有压，１ＤＬ开关在合位，２ＤＬ开关在分位，３ＤＬ开关在合位。其动作逻辑为：以Ⅰ、Ⅱ段母线电压均失压、线路Ⅰ电流小于定值、进线Ⅱ有压作为启动条件，１ＤＬ在跳闸位置作为闭锁条件，以Ｔ１延时跳开１ＤＬ；以进线Ⅱ有压、１ＤＬ在跳闸位置、Ⅱ段母线失压作为启动条件，２ＤＬ在合闸位置作为闭锁条件，以Ｔ３延时合２ＤＬ。

2TV失压误动风险分析

如图3所示，以110kV进线备自投方式为例。备自投逻辑为：110kV母线无压（ⅡTV），备用进线有压（TV4），电源进线3无流（TA3）起动备自投，经跳闸延时跳开进线3开关3QF，确认进线开关3QF跳开及母线无压后，经合闸延时合上备用电源进线开关4QF。进线备自投跳闸延时整定原则为该延时需大于该电源进线电源侧后备保护对该进线有灵敏度保护段的动作时间与该进线重合闸时间之和，并考虑适当裕度。其中，保护TV断线检测判据如下。

1）三相电压和不为零，|Ua+Ub+Uc|＞7V（有效值），用于检测一相或两相断线。

2）三相电压均小于8V，且任一相电流＞0.04In或者断路器在合位，用于检测三相断线。以上条件满足，即可判TV断线。

图4失压保护动作时序图

如图5所示，TV失压误动风险逻辑过程：110kV母线失压（TV端子箱二次空开跳开），由于此时电源进线轻载，负荷电流一次值小于备自投无流检查定值0.04In，达到110kV进线备自投动作条件（母线无压、进线无流、备用线路有压），经跳闸延时跳开主供电源开关3QF，后经合闸延时合上备供电源开关4QF。由于合闸时母线无压且有负荷及冲击电流，刚合上的备供电源进线后加速阻抗保护动作跳闸，造成110kV母线失压。

1）风险原因。在主供电源轻载的情况下，母线的电压回路由于断线或者TV二次空开三相同时跳闸，导致备自投装置满足“无流、无压”的动作判据，从而产生误动风险。

2）防控措施。当主供电源长时间运行在轻载并可视为无流的情况下，即线路电流长期低于无流定值时，则建议将母线TV端子箱的三相电压空开更换为三个单相电压空开（分相式），从而规避TV二次空开三相同时跳闸的概率（包含偷跳）。

3TWJ信号不准确拒动风险分析

如图2所示，以110kV母联备自投方式为例。备自投逻辑为：Ⅱ母线失压，跳开电源进线3开关3QF，在确定Ⅰ母线有压、Ⅱ母无压、电源进行3无流、1QF合位以及3QF分位的条件下，合母联断路器5QF。

1）TWJ信号不准确拒动风险逻辑。电源线路3保护动作于永久故障时，重合闸动作不成功，电源线路开关3QF跳开，110kV备自投正确起动。如图6所示，在开关跳闸—合闸—跳闸的过程中，开关储存的能量已经释放，需要重新储能，相应接点BM断开，致使备自投装置采集的TWJ信息不能变位（断路器储能过程中，断路器跳闸位置继电器无励磁电源，断路器分位不能正确动作）。由于110kV备自投装置因整组动作时间和断路器弹簧储能机构动作特性不一致，备自投装置无法确认电源线路3开关3QF已经跳开，装置延时后放电返回，Ⅱ母失压。

2）风险原因。备自投装置使用保护操作箱的TWJ来判别电源线路3的开关位置状态。弹簧未储能常开接点需要一个较长的时间才能闭合，该时间为开关储能时间，一般为8～12s左右。因TWJ接点变位受弹簧储能BW接点影响，故在电源线路3故障重合后弹簧储能的过程中，开关合闸监视回路断开，TWJ接点不能及时变位。而备自投发跳令后仅在一个较短的时间内（几百毫秒至几秒）即判别开关是否处于分位，由于该整定时间无法与储能时间配合，致使备自投装置误判电源线路3开关3QF位置，造成备自投装置放电返回而产生拒动风险。

3）防控措施。可将断路器辅助节点接入备自投装置，以替代操作箱分位位置信号节点TWJ。

结语

本文针对TV失压和TWJ信号不准确这两个导致备自投装置不正确动作的因素，结合变电站实际运行方式，剖析了110kV备自投装置动作逻辑的缺陷。通过对110kV备自投装置风险防控原理的分析，提出TV失压误动风险和TWJ信号不准确拒动风险的有效预防措施，进而提高备自投装置的动作成功率和供电可靠率。传统类型的备自投装置在今后的运行中也许会暴露出另外一些问题，这就需要不断分析影响其动作的各种因素，进而找出合理的解决方案，以确保备自投装置能正确动作。结果表明这些防控措施在实际应用中取得了良好效果，对工程实践具有重要指导意义。

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