备用电源自投装置的应用及缺陷解决方案研究

备用电源自投装置的应用及缺陷解决方案研究

宫世科

关键词：备用电源；自投装置；应用；缺陷；解决方案

引言：备用电源自投装置(备自投)是电力系统中为了提高供电可靠性而装设的自动装置，对提高多电源供电负荷的供电可靠性，保证连续供电有重要作用。备自投装置是当工作电源因故障或其他原因消失后，迅速地将备用电源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。

1.备自投逻辑原理

电力系统中，一次系统的运行方式可能会根据需要而变动，备用电源自投也有多种运行方式，但基本上都遵循以下的总则:

备自投装置从原理上讲基本属于简单逻辑运算。一套完善的备自投逻辑方案，除了满足备自投原理提出的要求外，还应考虑装置实际运行环境的问题。备自投的设计应避免求全思想，不切实际地追求适应一切故障，甚至臆想的稀有故障。

备自投启动条件:工作母线失压是备自投启动的条件，但只有当工作母线电源确实无压，备自投才允许启动，故应设置启动延时躲开电压波动。为防止备自投对线路倒送电，不论进线断路器是否断开，

备自投延时启动后都应再跳一次该断路器，检查该断路器跳位辅助触点作为启动合闸的必要条件。

备自投闭锁条件:手动断开工作电源，备自投不应动作，为防止自投在故障上，内部故障时应闭锁备自投，应考虑备用电源进线开关的相邻元件保护出口触点闭锁备自投;备自投停运。为保证备自投只自投一次，备自投均应设置充电条件，在微机备自投中，一般采用逻辑判断和软件延时代替充电过程，即在所有闭锁条件均无效时，延时lOs允许备自投工作，“闭锁”或“退出”条件为“真”则立即放电有压、无压、无流条件的选取:备自投的启动条件中检测工作母线无电压判据是最重要的判据，根据主接线方式、自投方式以及电压同路接线的不同正确选用母线电压，是备自投成功应用的前提条件

为防止主供电源PT断线引起误动，应设PT断线闭锁。对单相或两相PT断线，检无压判据如果采用三相电压均小于门槛，单相断线不会误动，对三相PT断线，则必须通过检测进线CT无流条件闭锁。无流检查可以采用固定门槛常规算法，也可以采用自适应门槛的算法提高灵敏度。具备条件的变电站应尽可能接入电流闭锁条件。检测备用电源有电压是备自投动作成功的必要条件。一般逻辑上对备用电源有电压检测处理有两种方式:一是在备自投启动前检查备用电源有电压:二是在跳开进线断路器后检测备用电源有电压。

2.备自投一些缺陷的处理

2.1过负荷联切问题

在很多场合备用电源不能满足全部供电容量要求，则应在自投于备用电源前有选择地切除部分负荷，同时应闭锁这些线路的重合。

2.2联切有源线路问题

如果变电站另外存在其他电源或小电源接入系统的接入点，则备自投不仅要考虑先跳开运行开关，而且要同时跳开其他电源的联络线，否则，在投入备用电源的同时，有可能出现非同期并列。如果采用等待预先设定解列点的自动装置解列后自投，则应认真核算小电源支撑下备自投动作延时时间和低电压定值，当低电压元件无法满足灵敏度或延时过长，采用主供电源断路器辅助触点加无电流条件代替低电压元件。如果必须带小电源合闸则应考虑增加同期检测功能，把“同期检测”作为自投条件，利用线路重合闸实现同期的方案。

2.3站内无功补偿电容器的处理问题

电容器保护如果设有低电压保护，则当主供电源消失时，低电压保护应先切除电容器，再合备用电源，两者应考虑配合;如果电容器未设低电压保护，则备自投应先切除电容器，再合备用电源。2.4母线上的接地变压器和带消弧线圈自投的问题

在备自投跳进线开关同时，如果母线上有接地变压器带消弧线圈，应核算备自投动作后消弧线圈的脱谐度;如果存在谐振过电压可能则应切除接地变压器。110kV及以上中性点有效接地的系统中，要防止备自投动作中对失去中性点接地的变压器充电和电源切换后上一电压等级的系统失去有效的中性点接地。

2.5进线备自投的跳闸回路

一般可通过保护跳闸或手跳两种方式实现:采用保护跳闸方式在设计中必须要考虑闭锁重合闸问题，因为采用保护跳开工作线路开关后，保护装置会误认为开关偷跳而启动重合闸将原已被分开的线路开关又重新合上，导致无法隔离有故障的原工作线路，备自投也因此无法正常工作，因此必须用另一副跳闸输出接点去闭锁该线路保护的重合闸。建议设计按此方法接线。由于有一些厂家的备自投在设计时跳闸输出接点只有一副，这就要求我们设计人员在审图时要注意要求厂家多配一付跳闸出口接点来实现此功能。

采用手跳方式就可以不用再考虑闭锁重合闸的问题，因为手动跳闸、遥控跳闸的操作回路已经考虑闭锁重合闸了，而且这种设计方式比较简单，按备自投的设计原则，在人为手分工作线路开关时(如变电站需要全停时)备自投部应该合备用线路开关，实现这种功能是靠保护合后继电器接点接入备自投装置实现的。因此设计中一般要加入“手分闭锁备自投”的回路。

2.6进线备自投合闸回路的设计问题

进线备自投的合闸路可接在手合或不经手合两种方式实现，备自投合闸的接法是根据保护装置实际进行选取的。

①在取保护装置的合后继电器来实现“手分闭锁备自投”的功能时，备自投合闸一定要接入手合回路，因为保护装置的合后继电器是接在手合回路中的，是通过手合来起动合后继电器的，备自投在收到保护的合后继电器动作信号才具备其动作条件。

②比较早期的微机保护，在厂家设计时并没考虑合后继电器的采用，当备自用装置应用于这些保护时，备自投将无法实现“手分闭锁备自投”的功能。此时，备自投的合闸回路可接在手合或不经手合均可，但要注意将备自投装置的合后继电器输入接点短接，否则，备自投装置将因为无法满足条件而闭锁。

2.7备自投装置开关位置的接入应取开关机构箱的接点，多数备自投装置只需要取开关位置的一个常闭接点。

我们在图纸设计时可通过开关机构箱的开关常闭接点和保护装置的TWJ接点来取得，通常情况下，设计人员为了施工方便(施工方便也是设计人员必须考虑的问题之一)经常会取保护装置的TWJ继电器接点，因为保护装置与备自投装置都是集中在一起放置在继保室的，施工接线时电缆短并且易于施工，相比安装在开关场的开关机构箱，这一方法就大大降低施工的工作量，这就是取TWJ继电器接点的重要原因。还有，多数备自投装置厂家图纸在开关量输入端都标取进线TWJ接点，这也是误导设计人员取TWJ接点的原因之一。备自投装置开关位置的接入应取开关机构箱的接点，这样才能够第一时间且正确地反映开关的合分位状态。

3.总结语

备自投根据系统运行方式变化自动选择适当的动作逻辑己经成为必要的功能。从原理上讲，只要引入有关的全部开关状态自动识别当前运行方式，启动相应的充电条件即可。备自投是保障电网安全、供电可靠的重要装置，微机技术的发展运用，为我们实现更高可靠性、更灵活的智能型备自投成为可能。备自投的逻辑简单，但应用中涉及的元件和系统因素较多，如何不断提高备自投的动作成功率和可靠性，仍然需要不断总结经验，对各种问题深入研究，提高可靠性，保证电网安全运行。

参考文献：

[1]高翔.数字化变电站应用技术[M].北京:中国电力出版社，2008.

[2]哀季修，等.保护用电流互感器应用指南[M].北京:中国山东出版补，2004