配電網(wǎng)電源備用自投方案及使用研究

梁國(guó)斌　趙　尚

(青島海洋電氣設(shè)備檢測(cè)有限公司,山東 青島 266101)

1　引言

目前，隨著電力自動(dòng)化的迅速發(fā)展，對(duì)電力供電的可靠性要求也越來(lái)越迫切，為了保證電網(wǎng)的可靠供電，配電網(wǎng)一般都采用電源備用自投方案，即當(dāng)主供電源發(fā)生故障時(shí)，能夠跳開主供電源開關(guān)，投入備用電源開關(guān)。毋容置疑，電源備用自投方案對(duì)于電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)快速恢復(fù)供電至關(guān)重要，然而因其方案和接入判據(jù)的選擇不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致電源備用自投裝置誤判失靈，從而造成斷路器拒動(dòng)、誤動(dòng)甚至兩路電源的不同期并列等事故的發(fā)生。本文基于35kV、10kV配電網(wǎng)多種電源備用自投供電方案和接入電源備用自投裝置的各種判據(jù)的分析研究，對(duì)電源備用自投方案的使用具有重要的意義。

2　電源備用自投原理及方案

備用電源自投裝置是當(dāng)工作電源因故障或其他原因失電后，能夠自動(dòng)而迅速地將備用電源投入到工作中，從而使用戶不至于被停電的一種自動(dòng)裝置，簡(jiǎn)稱備自投裝置。備自投裝置是電源備用自投方案的主要設(shè)備，電源備用自投方案有母聯(lián)備自投、線路備自投、橋被投、變壓器被投等。配電網(wǎng)中最常用的電源備用自投方案主要是母聯(lián)備自投、線路備自投，方案分析如下。

2.1　母聯(lián)備自投

圖1　母聯(lián)備自投方案

對(duì)于母聯(lián)備自投方案如圖1所示，正常運(yùn)行模式下，每條進(jìn)線各帶一段母線，如1#進(jìn)線給I母線供電，2#進(jìn)線給II母線供電，兩條進(jìn)線開關(guān)1DL、2DL在合閘位置，母聯(lián)開關(guān)DL在分閘位置。若其中一條進(jìn)線故障失電，經(jīng)過(guò)備自投裝置判斷后，發(fā)出命令跳開失電線路開關(guān)，合閘母聯(lián)開關(guān)DL，保證連續(xù)供電性,當(dāng)失電進(jìn)線回復(fù)電壓時(shí)，備自投裝置跳開母聯(lián)開關(guān)，合上失電進(jìn)線開關(guān)，完成自復(fù)供電。

2.1.1自投模式

備自投邏輯模擬電容器充放電模式，自投充電通常條件通常為：

(1)1DL、2DL進(jìn)線開關(guān)在合位且母聯(lián)開關(guān)DL在分位；

(2)I母線、II母線均有電壓；

(3)1#、2#進(jìn)線均有電壓。

以上條件均滿足后，經(jīng)延時(shí)后完成充電。

放電通常條件為：

(1)外部有閉鎖條件；

(2)母聯(lián)開關(guān)DL在合位；

(3)母線、II母線均無(wú)電壓；

(4)1#、2#進(jìn)線均無(wú)電壓。

滿足上述任一條件，立刻放電。

備用電源啟動(dòng)條件(判據(jù))，以1#進(jìn)線失電為例說(shuō)明：

(1)滿足備自投裝置所有充電條件，充電完成；

(2)1#進(jìn)線無(wú)電壓；

(3)I母線無(wú)電壓；

(4)1#進(jìn)線無(wú)電流。

當(dāng)上述所有條件滿足后，備自投裝置延時(shí)跳開1#進(jìn)線1DL開關(guān)，并確認(rèn)1DL開關(guān)跳閘成功后，延時(shí)合閘母聯(lián)開關(guān)DL。至此，電源備用自投成功。2#進(jìn)線失電自投模式同理，此處不再贅述。

2.1.2自復(fù)模式

自復(fù)充電通常條件為：

(1)母聯(lián)開關(guān)DL處于合位；

(2)1#、2#進(jìn)線開關(guān)1DL、2DL處于不同位置；

(3)I母線、II母線均有電壓；

(4)1#、2#進(jìn)線均有電壓。

以上條件均滿足后，經(jīng)延時(shí)后完成充電。

自復(fù)放電通常條件為：

(5)外部有閉鎖條件；

(6)母聯(lián)開關(guān)DL在分位；

(7)I母線、II母線均無(wú)電壓；

(8)1#、2#進(jìn)線均無(wú)電壓。

滿足上述任一條件，立刻放電。

當(dāng)自復(fù)充電完成后，備自投裝置首先延時(shí)跳開母聯(lián)開關(guān)DL，然后合上處于分閘位置的進(jìn)線開關(guān)，完成自復(fù)送電過(guò)程。

2.2　線路備自投

對(duì)于線路備自投方案如圖2所示，正常運(yùn)行模式下，一路進(jìn)線為主供電源一路進(jìn)線為備用電源，本文以1#進(jìn)線為主供電源，2#進(jìn)線為備用電源舉例分析，反之2#進(jìn)線為主供電源，1#進(jìn)線為備用電源同理，此處不再贅述。當(dāng)1#進(jìn)線故障失電，經(jīng)過(guò)備自投裝置判斷后，發(fā)出命令跳開1#線路開關(guān)1DL，合閘2#線路開關(guān)2DL，保證連續(xù)供電性,當(dāng)失電的1#進(jìn)線回復(fù)電壓時(shí)，裝置跳開2#線路開關(guān)2DL，合上1#線路開關(guān)1DL，完成自復(fù)供電。

圖2　線路備自投方案

2.2.1自投模式

備自投邏輯模擬電容器充放電模式，自投通常充電條件為：

(1)1DL開關(guān)在合位，2DL開關(guān)在分位；

(2)1#、2#進(jìn)線均有三相電壓；

(3)母線有電壓。

以上條件均滿足后，經(jīng)延時(shí)后完成充電。

放電通常條件為：

(1)外部有閉鎖條件；

(2)2#進(jìn)線均無(wú)電壓；

(3)1#、2#進(jìn)線開關(guān)位置相同(1DL、2DL同時(shí)在合位或分位)。

滿足上述任一條件，立刻放電。

備用電源啟動(dòng)條件(判據(jù))為：

(1)充電完成；

(2)1#進(jìn)線無(wú)電壓且無(wú)電流；

(3)母線無(wú)電壓；

(4)2#進(jìn)線有電壓。

當(dāng)上述所有條件滿足后，備自投裝置延時(shí)跳開1#進(jìn)線1DL開關(guān)，并確認(rèn)1DL開關(guān)跳閘成功后，延時(shí)合閘2#進(jìn)線2DL開關(guān)。至此，電源備用自投成功。

2.2.2自復(fù)模式

自復(fù)充電通常條件為：

(1)1#進(jìn)線開關(guān)1DL處于分位；

(2)1#進(jìn)線有電壓；

(3)2#進(jìn)線開關(guān)處于合位。

以上條件均滿足后，經(jīng)延時(shí)后完成充電。

自復(fù)放電通常條件為：

(1)外部有閉鎖條件；

(2)1#、2#進(jìn)線開關(guān)位置相同(1DL、2DL同時(shí)在合位或分位)；

(3)2#進(jìn)線無(wú)電壓。

滿足上述任一條件，立刻放電。

當(dāng)自復(fù)充電完成后，裝置首先延時(shí)跳開2#進(jìn)線開關(guān)2DL，然后合上處于分閘位置的1#進(jìn)線開關(guān)1DL，完成自復(fù)送電過(guò)程。

3　電源備用自投的幾種判據(jù)分析

3.1　進(jìn)線回路電流I1、I2

備自投裝置，通常需要采集1#、2#進(jìn)線回路電流I1、I2用于“無(wú)壓且無(wú)流啟動(dòng)備自投”作用，一般使用電流互感器的測(cè)量級(jí)繞組采取I1、I2，但目前有的備自投裝置更加完善，I1、I2電流可作“進(jìn)線過(guò)流閉鎖備自投”功能，此時(shí)需要注意使用電流互感器的保護(hù)級(jí)繞組采取I1、I2。原因?yàn)?，“進(jìn)線過(guò)流閉鎖備自投”整定電流值較大，若此電流采自測(cè)量繞組將有可能導(dǎo)致電流互感器飽和，無(wú)法準(zhǔn)確采集一次值，失去“進(jìn)線過(guò)流閉鎖備自投”功能。

另外，進(jìn)線回路電流I1、I2可以防止電壓互感器斷線后備自投裝置誤動(dòng)作。

3.2　主供電失電判斷開關(guān)跳開

為防止備自投對(duì)線路倒送電，不論進(jìn)線開關(guān)是否斷開，備自投延時(shí)啟動(dòng)后都應(yīng)再跳一次該開關(guān)，并檢查該開關(guān)跳位輔助觸點(diǎn)作為啟動(dòng)備用電源開關(guān)合閘的必要條件。

3.3　進(jìn)線電壓

進(jìn)線電壓主要用來(lái)檢測(cè)退出供電的進(jìn)線線路是否來(lái)電，為備自投裝置‘自復(fù)’供電提供判據(jù)，一般使用進(jìn)線電壓互感器采樣進(jìn)線電壓，在設(shè)計(jì)和使用中，若對(duì)進(jìn)線電壓互感器無(wú)其他要求，可以使用帶電顯示器輔助觸點(diǎn)來(lái)判斷進(jìn)線側(cè)是否來(lái)電，這樣可以節(jié)省兩路進(jìn)線電壓互感器。

3.4　其他閉鎖條件的分析

手動(dòng)操作、裝置內(nèi)部故障、線路故障跳閘后備自投誤合在故障上等情況均應(yīng)考慮閉鎖備自投裝置。

4　結(jié)語(yǔ)

電源備用自投方案和方式較多，但是目的都是為了保證用電負(fù)荷的可靠連續(xù)供電，設(shè)計(jì)良好的電源備用自投方案應(yīng)該是在滿足常見運(yùn)行方式下，充分考慮相關(guān)環(huán)節(jié)，并結(jié)合具體備自投裝置考慮，在系統(tǒng)可靠性與裝置可靠性間取得合理的優(yōu)化。

[1] 國(guó)家電力調(diào)度通信中心.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問(wèn)答[M].北京：中國(guó)電力出版社，2001.

[2] 江蘇省電力公司.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2008.