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10《单母线分段接线中备用电源自动投入装置的改进》


第 36 卷 第 22 期 2012 年 11 月 25 日

电 力 系 统 自 动 化 Automation of Electric Power Systems

Vo1. 36 NO. 22 NOV. 25, 2O12

单母线分段接线中备用电源自动投入装置的改进
苏宜强 ,孔 璐 ,伏祥运 ,李一磊

r />(1.江苏省电力公司连云港供电公司 ,江苏省连云港市 222004;2.南京供电公司 ,江苏省南京市 210008)

摘要:为保证对用户可靠供电,11okV 变电站常配有备用电源自动投入装置。在备用电源 自动投入装置动作过程中, 若断路器拒跳, 将 造成变电站全站停电。 分析了一起 110 kV 变 电站全站停电事故, 指 出常规进线备用电源自动投入装置动作逻辑的不足, 提 出了进线备 用电源自动投入装置的改进方案。 关键词:单母 线分段接线;备 用电源;自动投 入装置;开关拒动;供 电可靠性;全 站 停电 0 引言 备用电源自动投入装置 (以下简 称备自投装置 ) 作为电力系统提高供电可靠性、保证供 电连续性的 一 种有效手段,在 地区电网中发挥了重要作用 l】]。但是,传统的备自投装 置已不能满足越来越高的供 电可靠性要求。 本文提出一种改进的备自投装置, 它具有较高 的供电可靠性,动 作可靠、灵活,不 仅能 够防止将备用电源投入到故障元件上,造成故 障范 围扩大、设备损坏加重等后果,而且能 够判断故障地 点,根据故障地点选择合适的 投切方案。 文中对一起由于进线断路器拒跳引起的全站停 电事故进行全面分析, 指 出常规进线备自 投装置动 作逻辑的不足,提 出进线备自投装置的改进方案。 1 事故经过 某 110 kV 变电站的单母线分段接线方式如 图 1 所示。事故前,断路器 QF1 热 备用, QF2 和 QF3 运行,电源进线 L2 带主变压器 T1 和 T2 运 行,进线 L1 作 为备用电源。事 故时,线路 L2 发生 永久性单相接地故障,对侧(电源侧)变电站线路 L2 的保护“零序 Ⅱ 段 ”动作,跳 开了线路 L2 对 侧的断 路器,造 成线路 L2 失 压。本侧变电站备自投装 置 检测到进线 L2 无 压 (即 TV2 电压小 于备自投装置 的无压整定值 ),断 路器 QF2 无 流 (即 TA2 电 流小 于备自投装置的无流整定值 ),进线 L1 有 压 (即 TV1 电压大于备自 投装置的有压整定值 ),符合备 自投装置启动条件,备 自投装置启动,发 出跳 QF2 的命 令。但在执行跳开 QF2 的过程 中,出现 了断路 器 QF2 操 作机构卡涩拒跳的异常情况, 直 接导致备自投装置动作过程被迫中止。最终备自投装置未能达到切入备用电源的目的, 造 成了全站停电的严重后果。 2 常规备自投装置供电存在的问题分析 单母线分段接线方式有 3 种运 行 方式。 运行方式 1:进 线 L1 和 L2 分 别供一台主变压 器运行,断 路器 QF1 和 QF2 运行, 母 联断路器 QF3 热备用,启用 110kV 母联备自投装置。 运行方式 2:进 线 U 带 2 台主 变压器运行,断路器 QF1 和 QF3 运行,QF2 热备 用, 启用 进线备自投装置。

运行方式 3:进线 L2 带 2 台主变压器运行,断路器 QF2 和 QF3 运行,QFl 热 备用,启 用进线备自投装置。 在运行方式 1 中,常规 备自投装置动作逻辑为: 当备自投装置检测到工母有压、Ⅱ母 无压、进线 L2 无流时,发 出跳开 QF2 命 令,确 认断路器 QF2 跳 开后,再 发出合上母 联断路器 QF3 的命 令。运行方式 1 下开关拒跳和故障位置等因素对常规备自投装置 恢复 送电的影响情况如下。 情况 1:在 断路器 QF2 正 常情况下,若 线路 L2 发生故障 (k ),备 自投装置动作跳 开 QF2,合 上 QF3,恢复 I 母、Ⅱ母送电;若 Ⅱ母发生故障(是。),备 自投装置动作跳 开 QF2,合 上 QF3,将 送电至故障 点,对 线路和变电设备造成冲击,能够 维持 I 母 的 供 电,最 终可通过 10kV 侧母联断路器 QF7 恢 复全站供电。 情况 2:在 断路器 QF2 拒跳 情况下,线 路 L2 或 Ⅱ母发生故障 ,备自投装置动作 , 在跳开 QF2 失败 后, 动 作过程被迫中止, 能 够维持 I 母 的供电, 最 终 可通过 10kV 侧 母联断路器 QF7 恢 复全站供电。 运行方式 2 和运行方式 3 类 似,以运行方式 3 为例,其常 规备白投装置动作逻辑为: 当备 自投装置 检测到 I 母 、Ⅱ母失压,进 线 L2 无 流,进 线 L1 线 路 有压时,发 出 跳开 QF2 的命 令,确 认 QF2 跳 开后, 再发出合上 QF1 的命 令。运行方式 3 下 开关 拒跳 和故障位置等因素对常规备自投装置恢复送电的影响情况如下。 情况 1:在 断路器 QF2 正 常情况下,若 故障位 置在 I 母 (志 )或 Ⅱ母 (志。)上时, 对 侧 (电源 点 )变电 站 L2 线 路保护检测到故障电流,保 护动作跳开线 路 L2 对 侧的 断路器,造成 本侧变电站工母、Ⅱ母失 压。接着,本 侧备自投装置动作,跳 开 QF2, 合 上 QF1,结果使电源进线 L1 送电至故障点 ,对线路和 变电设备造成冲击,且送 电失 败,全 站停电。 情况 2:在 断路器 QF2 异 常拒动情况下,若 进 线 L2 发 生故障 (如 第 1 节 事故经 过所述 ),因 本侧 备自投装置跳开 QF2 失 败后,不 能恢复 I 母 、Ⅱ母供电,也 将造 成全站停电。 3 解决措施 3.1 使用条件说明 上述关于常规备自投装置供电存在问题的分析 表明:对于运行方式 1,母联备自投装置 启用时,无针对运行方式 2 和运行 方式 3,以运 行方式 3 为 例, 为了避免变电站 (10kV 侧 无外来电源 )全站停电, 本文提出了常规进线备自投装置的改 进方案,以提 高供电的可靠性。改进方案如下。 1)如果 工母发生故障 ,备 自投装置直接跳 QF3,保证 Ⅱ母供电。 2)如果在 Ⅱ母发生故障或 QF2 拒跳时 ,备自投 装置检测到 QF2 拒跳后,改 跳 QF3, 合 QF1,将 I 母 送电,再经 低压侧母联断路器 QF7,恢 复全站供电。 3.2 故障点判断措施 为了判断故障点在线路侧还是母线侧, 在 2 条 线路保护中需增设正、 反方向元件, 用 以 区分是线路 故障还是母线故障 。 为了区分 工母故障还是 Ⅱ母 故障,在 进线备自 投装置动作逻辑中增加母线故障选择 性判据, 利用 母联断路器中流过的电流是否有突增量并且大于最 大负荷电流来判断哪段母

线故障。其中,过 流判据 可以利用备 自投装置原有的母联过流保护来实现。 3.3 改进型备自投装置逻辑设计 常规备自投装置动作发出分合闸指令的对象是 固定的,如 运行方式 3 中,常 规备自投 装置仅向 QF2 发出跳闸命令 ,限制了备自投装置的灵活性 ,造成前文所述的 2 种 情况。 图 2 给 出了运行方式 3 下的改进型进线备自投装置动作逻辑。表 1 给 出了方式 3 下改 进型进线备自投装置投切方案, 并 分析 比较了常规进线备自投装置动作结果和改进型进线 备自投装置动作结果, 比较结 果表明改进型进线备 自投装置较常规进线备自投装置具有更 好的供电可 靠性。 4 结语 随着供电可靠性要求的不断提高,防止变电站全站停电事故发生尤为重要。本文结合一 起全站停电事故的分析, 指出常规进线备自投装置动作型进线备自投装置能在任意故障情况 下,保证变电 站不会发生全站停电。目前,该 改进型备自投装置 已经在供 I 类负 荷用户 的变电站中得到应用,实 践 证明该改进型备自投装置动作灵活、接线简单、供电 可靠性 强。

参 考 文 献 [1]陈勇,姚玉斌,夏翔,等.考虑备自投的地区电网静态安全分析设计与应用[J].电力系统 自动化,2004,28(19):84—87. [2]吴金玉,高金伟,张帅.常规备用电源自投装置适应双母线接线 的措施 EJ].电力系统自 动化,2O12,36(5):l12 一 l15. [3]杨合民, 路小俊, 王军. 一种适用于串联电网接线的远方备自投装置[J]. 电力系统自动化, 2Ol1,35(20):94—97. [4]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) [5]刘利成.一种备用电源自投装置的缺陷及解决方案[J].电力自动化设备,2004,24(8): 95—96. LIU Lieheng . Defectofautomatic bustransfer equipmentand itsolution[J] . Electric Power Automation Equipment,2004,24(8):95—96. 苏宜强(1985 一),男,通信作者,硕士,工程师,主要研究方向:继 电保护。E—mail.su yiqiang@163.corn 孔 璐 (1984 一 ) ,女,硕 士,工 程师,主 要研究方向:继 电保护。 E — mail : konglul30@163.com 伏祥运 (1977 一 ), 男, 博士, 高级工程师, 主要研究方向: 电网调度管理。 E—mail. fuxiangyun 一 2000@163.corn


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