基于110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線的備自投控制策略

張建軍，姚越蘭

(1.寧夏中衛(wèi)供電局，寧夏 中衛(wèi) 755000;2.四川龍泉驛供電局，四川 成都 610100)

0 引言

近年來，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，電力負(fù)荷日益增加，本地區(qū)原有容量無法滿足高速增長的負(fù)荷需求，因此必須對(duì)變電站進(jìn)行擴(kuò)容。為了既節(jié)省投資又能最大化地提高供電可靠性，將110 kV變電站改造成擴(kuò)大內(nèi)橋接線的情況越來越多，為了提高供電可靠性，對(duì)已具備兩回線及以上的多回供電線路，安裝備自投裝置來提高供電可靠性。

目前，備自投裝置通常用于主接線為內(nèi)橋接線、單母分段接線和單母線接線的變電站［1］。當(dāng)變電站采用擴(kuò)大內(nèi)橋接線時(shí)，傳統(tǒng)的備自投邏輯就不能滿足擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式的實(shí)際運(yùn)行需要，下面通過對(duì)110 kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線的分析，給出在不同運(yùn)行方式及異常情況下備自投的解決方案。

1 內(nèi)橋接線備自投邏輯［2］

內(nèi)橋接線如圖1所示。

圖1 內(nèi)橋接線

該接線方式下備自投主要有兩種方式:①橋備投;②進(jìn)線備投。

1.1 橋備投

如圖1所示，根據(jù)Ⅰ母失壓或是Ⅱ母失壓的不同，橋備投有兩種動(dòng)作方式。

方式1:進(jìn)線斷路器111和進(jìn)線短路器112處于合位，且為合后，橋斷路器100處于跳位，Ⅱ母滿足無壓條件，Ⅰ母滿足有壓條件，進(jìn)線L2無流，跳斷路器112，合斷路器100，構(gòu)成方式1。

方式2:進(jìn)線斷路器111和進(jìn)線短路器112處于合位，且為合后，橋斷路器100處于跳位，Ⅰ母滿足無壓條件，Ⅱ母滿足有壓條件，進(jìn)線L1無流，跳斷路器111，合斷路器100，構(gòu)成方式2。

方式1和方式2是相互對(duì)稱的，現(xiàn)以方式1進(jìn)行說明。

(1)充電條件:①斷路器111和斷路器112處于合位，且為合后;②斷路器100為跳位;③橋備自投的軟、硬壓板處于投入位置;④無閉鎖備自投條件;⑤Ⅰ母、Ⅱ母均滿足有壓條件。

(2)放電條件:①斷路器111或斷路器112經(jīng)人工斷開;②備用電源斷路器100合上;③在備自投過程中有短路器拒跳或拒合;④有閉鎖備自投條件;⑤Ⅰ母和Ⅱ母滿足無壓條件，且持續(xù)時(shí)間大于放電時(shí)間。

(3)動(dòng)作邏輯:當(dāng)備自投充電完成后，Ⅱ母無壓、Ⅰ母有壓、進(jìn)線L2無流條件皆滿足時(shí)，橋備投方式1啟動(dòng)，跳斷路器112，在確認(rèn)112開關(guān)跳開后，合斷路器100。

1.2 進(jìn)線備投

根據(jù)自投的斷路器不同，進(jìn)線自投有兩種方式。

方式1:進(jìn)線112處于合位且合后，100斷路器合位，進(jìn)線111斷路器分位，Ⅰ母和Ⅱ母滿足無壓，進(jìn)線L2無流，進(jìn)線L1滿足有壓條件，跳112斷路器，合111斷路器。

方式2:進(jìn)線111處于合位且合后，100斷路器合位，進(jìn)線112斷路器分位，Ⅰ母和Ⅱ母滿足無壓，進(jìn)線L1無流，進(jìn)線L2滿足有壓條件，跳111斷路器，合112斷路器。

方式1和方式2是相互對(duì)稱的，現(xiàn)以方式1進(jìn)行說明。

(1)充電條件:①斷路器112處于合位，且為合后;②斷路器100為合位;③斷路器111為合位;④進(jìn)線備自投的軟、硬壓板處于投入位置;⑤無閉鎖備自投條件;⑥Ⅰ母、Ⅱ母均滿足有壓條件。

(2)放電條件:①Ⅰ母、Ⅱ母有一線電壓低于母線有壓定值，且持續(xù)時(shí)間大于放電時(shí)間;②斷路器112經(jīng)人工斷開;③在備自投過程中有短路器拒跳或拒合;④有閉鎖備自投條件;⑤備用電源斷路器111合上;⑥分段斷路器保護(hù)跳100。

(3)動(dòng)作邏輯:當(dāng)備自投充電完成后，Ⅰ母、Ⅱ母無壓，進(jìn)線L2無流，進(jìn)線L1有壓條件皆滿足時(shí)，備投方式一啟動(dòng)，跳斷路器112，在確認(rèn)112開關(guān)跳開后，合斷路器111。

1.3 閉鎖條件

一般應(yīng)考慮:①手動(dòng)斷開工作電源，備自投不應(yīng)動(dòng)作;②備自投停用;③主變壓器保護(hù)閉鎖;④為防止自投在故障上，內(nèi)部故障時(shí)應(yīng)閉鎖備自投，應(yīng)考慮備用電源進(jìn)線開關(guān)的相鄰原件保護(hù)出口閉鎖備自投。

2 擴(kuò)大內(nèi)橋接線

2.1 運(yùn)行方式分析

以某110 kV變電站的特殊擴(kuò)大內(nèi)橋主接線進(jìn)行分析，如圖2所示，各主變壓器間通過內(nèi)橋開關(guān)連接，以減小多臺(tái)主變壓器跳閘的概率。為防止形成電磁環(huán)網(wǎng)，一般要求2個(gè)電源不能長時(shí)間并列運(yùn)行，任意2臺(tái)變壓器的低壓側(cè)不允許并列運(yùn)行，因此111、112、100、100A 4個(gè)開關(guān)不能同時(shí)運(yùn)行，至少有一個(gè)處于備用狀態(tài)。

圖2 擴(kuò)大內(nèi)橋主接線

通過分析可知這種特殊擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投可能的運(yùn)行方式有10種，如表1所示。

2.2 擴(kuò)大內(nèi)橋備自投配置策略

通過對(duì)表1的分析，對(duì)擴(kuò)大內(nèi)橋接線的備自投控制策略進(jìn)行研究。

2.2.1 雙備自投配置

有與擴(kuò)大內(nèi)橋接線的110 kV母線具有兩個(gè)橋開關(guān)，因此最簡單的辦法就是對(duì)每一個(gè)橋開關(guān)配置一個(gè)備自投裝置。

(1)自然數(shù)法

利用一次接線對(duì)上述10種備投邏輯進(jìn)行控制，該方法能夠全面地完成10種運(yùn)行方式。但缺點(diǎn)是運(yùn)行方式多，邏輯復(fù)雜，無法記憶，接線繁雜，設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)較多。

(2)廣義內(nèi)橋法［3］

表1 擴(kuò)大內(nèi)橋接線的10種可能運(yùn)行方式

通過對(duì)表1的分析，不難看出，可以將擴(kuò)大內(nèi)橋接線看成由兩廣義的內(nèi)橋接線構(gòu)成，即111、100、112構(gòu)成一個(gè)廣義內(nèi)橋，由備投1完成相關(guān)控制策略，111、100A、112構(gòu)成另一個(gè)廣義內(nèi)橋，由備投2完成相關(guān)控制策略(運(yùn)行方式1和2、3和4、6和7、8和9對(duì)稱，因此這里只介紹運(yùn)行方式1、3、5、6、8)，如表 2所示。

通過以上分析可以看出，組合法在兩臺(tái)備自投裝置中配置簡單而相似的備投邏輯，可以完全實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大內(nèi)橋接線的10種不同運(yùn)行方式。缺點(diǎn)2臺(tái)備自投裝置邏輯間有相互聯(lián)系，2臺(tái)裝置控制4臺(tái)斷路器，二次接線比較繁雜，相互間的連線也比較復(fù)雜。

2.2.2 單備自投配置

(1)組合法［4］:該方法利用110 kVⅡ母電壓 U3失壓為備自投動(dòng)作邏輯，U3可通過擴(kuò)大內(nèi)橋接線的電壓切換及并列回路實(shí)現(xiàn)。將111和100看成一組開關(guān)，將112和100A看成一組開關(guān)，這樣認(rèn)為內(nèi)橋就沒有分段開關(guān)。只要U3失壓備自投就動(dòng)作，定義備自投動(dòng)作是跳閘跳一組開關(guān)的線路開關(guān)，合閘合一組開關(guān)的全部開關(guān)?？刂撇呗匀绫?所示(運(yùn)行方式1和2、3和4、6和7、8和9對(duì)稱，因此這里只介紹運(yùn)行方式 1、3、5、6、8)。

表2 廣義內(nèi)橋法控制策略

通過以上分析可以看出，組合法不能滿足擴(kuò)大內(nèi)橋接線的所有運(yùn)行方式。

(2)綜合回路法:通過對(duì)以上各種方法的深入分析，提出一種綜合的回路分析法。以國電南瑞的NSR641RF進(jìn)線/橋備自投保護(hù)測(cè)控裝置為例進(jìn)行充分介紹。

現(xiàn)利用進(jìn)線備投和橋備投的邏輯原理，將表1所示的10種運(yùn)行方式歸類到進(jìn)線備投邏輯或橋備投邏輯，運(yùn)行方式5、8、9屬于橋備投，稱為廣義橋備投，運(yùn)行方式 1、2、3、4、6、7 屬于進(jìn)線備投，稱為廣義進(jìn)線備投，利用裝置的備自投動(dòng)作出口接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)只要備投動(dòng)作就去合100和100A開關(guān)的功能，因此裝置的橋開關(guān)合閘出口回路可以不接。下面結(jié)合邏輯對(duì)裝置的輸入進(jìn)行相關(guān)的改造。

表3 組合法控制策略

利用3個(gè)南京澳德斯電氣有限公司提供的UEG/A-4H2D型繼電器的接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)裝置的輸入電壓UⅠ和UⅡ，如圖3所示，630和640分別為U1和U2經(jīng)電壓切換裝置切換后從電壓小母線取的電壓。

當(dāng)運(yùn)行方式為廣義進(jìn)線備投時(shí)，投入1LP壓板，3YQJ動(dòng)作，裝置兩路電壓并列，通過UEG/A-4HD21和UEG/A-4HD22繼電器實(shí)現(xiàn)了電壓在裝置側(cè)根據(jù)需求并列，在母線側(cè)反應(yīng)電壓一次真實(shí)情況的要求，斷開2LP壓板，則裝置的橋開關(guān)TW開入量開路，滿足進(jìn)線備投充電條件。

當(dāng)運(yùn)行方式為廣義橋備投時(shí)，斷開1LP壓板，裝置兩路電壓取相應(yīng)的母線電壓U1和U2，投入2LP壓板，則裝置的橋開關(guān)TW開入量取兩個(gè)橋開關(guān)的常閉節(jié)點(diǎn)(兩個(gè)橋開關(guān)都在合位時(shí)TW開入量開路)，滿足橋備投充電條件。如圖3所示。

綜合回路法控制策略如表4所示(運(yùn)行方式1和2、3和4、6和7、8和9對(duì)稱，因此這里只介紹運(yùn)行方式 1、3、5、6、8):

可以看出，綜合回路法完全可以滿足擴(kuò)大內(nèi)橋接線的全部運(yùn)行方式，節(jié)省了一臺(tái)備自投裝置，二次接線比較簡單，具有很好的實(shí)用性。

2.3 備自投閉鎖回路

圖3 電壓及開入回路示意圖

表4 綜合回路法控制策略

備自投閉鎖條件僅考慮主變壓器保護(hù)。通過分析，可以在備自投100合閘回路中串入1號(hào)主變壓器差動(dòng)及高后備保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)，只要1號(hào)變壓器相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作，備自投100合閘回路斷開。同樣在備自投100A合閘回路中串入3號(hào)主變壓器差動(dòng)及高后備保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)，只要3號(hào)變壓器相應(yīng)保護(hù)動(dòng)作，備自投100A合閘回路斷開。2號(hào)主變壓器差動(dòng)及高后備動(dòng)作，跳100、100A斷路器，備自投不滿足動(dòng)作條件不動(dòng)作。這樣在不需要對(duì)備自投進(jìn)行閉鎖情況下，正確地?cái)嚅_故障主變壓器保留非故障主變壓器，最大限度地保留負(fù)荷。

3 結(jié)論

通過運(yùn)行人員調(diào)整綜合回路法所述的相關(guān)硬壓板和裝置的軟壓板，利用備自投裝置的廣義進(jìn)線自投邏輯和廣義橋備投邏輯，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有運(yùn)行方式備自投控制策略。該方法對(duì)運(yùn)行方式?jīng)]有限制，并可以節(jié)省一臺(tái)備自投裝置及其相關(guān)回路的投資。實(shí)驗(yàn)證明，這是一種有效、簡單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的方法，對(duì)備自投的分析研究及電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］崔風(fēng)亮，周家春.遠(yuǎn)方備用電源自動(dòng)投入裝置［J］.電力自動(dòng)化設(shè)備，2002，22(9):61-62.

［2］國電南瑞科技股份有限公司，NSR600RF系列保護(hù)測(cè)控裝置技術(shù)說明書［Z］.南京，2008.

［3］湯大海.基于雙電源擴(kuò)大內(nèi)橋的備自投解耦控制策略［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(23):103-106.

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