變電站站用電系統(tǒng)外接備用電源反相序問題

肖國雄，謝玉娜

(云南電網公司怒江供電局，云南 怒江 673100)

1 前言

220kV及以上變電站站用電系統(tǒng)一般由本站自引兩臺站用變壓器，同時外接一臺備用電源變壓器，這樣可保證站用電系統(tǒng)供電靠性。而外接的備用電源一般采用農村電網10 kV進行供電，經常由于線路上有T接及串接用戶、線路改造等工作，需要經常拆裝改接線路，外接線路改造完畢后變電站無法知道線路的正、反相序，在變電站站用系統(tǒng)需要外接電源時，如果外接電源相序錯誤極容易造成變電站站用電系統(tǒng)短路或燒毀電氣設備。通過對站用電系統(tǒng)外接備用電源運行現(xiàn)狀做出了詳細調查分析，在反相序運行方式下的危害。提出了在變電站外接備用電源系統(tǒng)上加裝相序保護器及配套接觸器的方案，來保證站用電系統(tǒng)安全運行。

2 變電站站用電系統(tǒng)運行現(xiàn)狀

2.1 站用電系統(tǒng)運行接線方式

220 kV及以上變電站站用電系統(tǒng)設計3臺站用變，電壓等級為兩臺35 kV、一臺為10 kV，低壓側電壓都均為380 V。站用電系統(tǒng)兩段匯流母線分裂運行，主供變電站內生活及二次設備用電，設置4個大型熔斷器11QS、12QS、21QS、22QS、2個加裝備自投的自動切換開關 (1ATS1A－2A、2ATS1B－2B)、一套外接備用電源系統(tǒng)1DK、2DK、QF開關組成。正常情況下35 kV 1號站用變低壓側通過11QS、21QS熔斷器，1ATS(1A)和2ATS(2A)接于380 V I、Ⅱ段母線運行;35 kV 2號站用變高壓側通過12QS、22QS熔斷器，1ATS(1B)和2ATS(2B)接于380 VⅠ、Ⅱ段母線備用;如對380 V兩段母線正常供電的35 kV 1號站用變失壓，將通過備自投裝置自動切換后，在用35 kV 2號備用變進行供電;同時外接的備用電源獨立接入380 V I、II段母線，正常時1DK、2DK、QF電源開關在斷開位置，當本站自引接的2臺站用變失電或是低壓回路故障時，將其隔離后;合上外接備用站用變低壓側380 V 1DK、2DK、QF開關后就可對任意一段母線供電或是兩段母線同時進行供電，從而保證站用電系統(tǒng)不失電，也提高了站用變系統(tǒng)的供電可靠性。變電站站用電系統(tǒng)接線見圖1。

圖1 變電站站用電系統(tǒng)接線圖

2.2 變電站站用電系統(tǒng)備自投控制原理

某供電局220 kV變電站站用電系統(tǒng)備自投裝置采用兩種模式 (固定電源I、固定電源 II模式)。選擇“固定電源1”工作模式:不論電壓如何，發(fā)出ATS開關合I位信號 (保持時間3秒)，使ATS開關合在I位置;選擇“固定電源2”工作模式:不論電壓如何，發(fā)出ATS開關合II位信號 (保持時間3秒)，使ATS開關合II位。站用電系統(tǒng)采用35 kV1號站用變?yōu)橹鞴╇娫矗?5 kV 2號站用變?yōu)閭涔╇娫?，?yōu)先選擇 (固定電源I)主供電源進行供電，當主供電源失電后，在自動切換到 (固定電源II)備供電源進行供電，當本站自引接的2臺站用變失電或是低壓回路故障時，將其隔離后;由人工合合上外接備用站用變低壓側380 V 1DK、2DK、QF后就可對任意一段母線供電或是兩段母線同時進行供電。變電站站用電系統(tǒng)備自投控制回路見圖2。

圖2 變電站站用電系統(tǒng)備自投控制回路圖

2.3 外接備用電源運行方式下的異?，F(xiàn)象

外接備用電源在投入運行時一旦與本站自引站用電系統(tǒng)并列運行，若兩個站用電系統(tǒng)相序或相角不同會發(fā)生相間短路，同時部分支路所接的隔離開關、變壓器冷卻器電動機不能正常啟動;若兩個站用系統(tǒng)相序、相位相同，幅值大小不同會在兩臺站用變壓器間產生環(huán)流，導致站用變壓器繞組發(fā)熱甚至損壞變壓器。2012年某供電局220 kV變電站在35 kV 1、2號站用變全停時，采用外接電源對站用電系統(tǒng)進行供電，開關合上后，部分運行設備的交流接觸器斷開，使設備不能正常運行，同時支路所接的電動機不能正常運轉。究其原因是站用外接電源進線10 kV線路農網改線后相序接反，在接反后變電站無任何告警信號，380 V站用電系統(tǒng)也無任何監(jiān)視及動作控制措施，從而對安全運行造成了影響。

3 外接備用電源反相序監(jiān)測

3.1 改進方案

通過對變電站10 kV外接備用電源現(xiàn)狀進行調查及分析。在10 kV進線端站用變壓器低壓側裝設相序保護器及在1DK、2DK開關進線接380 V I、II段母線處裝設1KM、2KM接觸器，可有效保護因外接電源相序錯誤導致變電站部分支路所接的隔離開關、變壓器冷卻器電動機不能正常啟動的問題。同時可以對外接備用電源相序進行監(jiān)測，如果外接備用電源相序存在錯誤，相序保護器動作將1KM、2KM接觸器電源切斷，同時1KM、2KM接觸器的接點閉合向主控室監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出告警信號，告知外接備用相序錯誤。站用電系統(tǒng)外接備用電源改進方案見圖3。

圖3 站用電系統(tǒng)外接備用電源改進方案圖

3.2 相序保護器工作原理

在相序保護器接入三相電源時，保護器可檢測三相電源的波形、相位、判斷接入的電源相序是否正常。如L1、L2、L3三相接線正確，保護器監(jiān)視綠燈亮，保護器動作吸合;如果相序接錯，保護器監(jiān)視黃燈亮，保護器不吸合，同時并通過接線發(fā)出告警信號告知運行人員，從而保護了設備，避免反相序的情況發(fā)生。在相序保護器的內部有一常開一常閉輔助觸點，接入控制回路中，當相序錯誤或者缺相的時候保護器的輔助觸點動作常開變常閉，常閉變常開，若起到保護作用。

3.3 相序保護器接線原理

在回路中相序保護器5、6為常開接點，7、8為常閉接點。當輸入相序相符的情況下，其相序保護器5、6常開接點閉合，7、8常閉接點打開顯示保護器工作正常。相序保護器常開接點閉合后輸出電壓至1KM、2KM接觸器，1KM、2KM接觸器兩端電壓接通后，接觸器常開接點閉合，常閉接點打開。接觸器常開接點閉合后將對站用電系統(tǒng)進行正常供電，常閉接點打開后將向變電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出告警信號站用外接備用電源相序正確。

當外接備用電源相序發(fā)生變化時，與站用電系統(tǒng)相序不符，相序保護器7、8常閉接點閉合顯示保護器工作異常，保護器常 開接點不閉合，接觸器無法接通，從而保護了設備，避免設備損毀。同時接觸器常閉接點接通后將向變電站監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出告警信號站用外接備用電源相序異常，提醒值班人員檢查外接備用電源相序。值班人員接到信號后可根據(jù)實際情況使用相序表進行核相，并將情況及時匯報調度，同時聯(lián)系檢修人員進行處理。相序保護器接線動作原理圖4，反相序告警回路見圖5。

圖4 相序保護器接線原理圖

圖5 反相序告警回路圖

4 結論

通過對220 kV變電站站用電系統(tǒng)外接備用電源反相序問題進行研究分析后，采取加裝相序保護器及配套的接觸器可有效保護變電站站用電系統(tǒng)。同時能夠準確發(fā)出反相序錯誤信號，切斷外接備用電源，解決了因相序錯誤導致站用電系統(tǒng)發(fā)生短路及設備損壞，保證了電網設備安全、穩(wěn)定運行。

［1］張全元.變電運行現(xiàn)場技術問答 ［M］.中國電力出版社，2009，7.

［2］王利群.微機繼電保護裝置運行指導書 ［M］.中國水利水電出版社，2009，6.