110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投設(shè)計(jì)

聊城電力設(shè)計(jì)院有限公司 王 琳 張鈺展博

引言

近年來，隨著電力系統(tǒng)負(fù)荷的日益增長，尤其是一些經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，負(fù)荷分布高度集中，采用兩線兩變的方式已不能滿足負(fù)荷增長的需要，作為負(fù)荷終端站110kV變電站增容顯得尤為重要。同時(shí)，輸電線路輸送能力不斷增強(qiáng)，為變電站增容提供了有力保障。擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式即是對(duì)內(nèi)橋型接線的變電站進(jìn)行擴(kuò)容的一種有效的方式，圖1所示即為擴(kuò)大內(nèi)橋主接線方式。擴(kuò)大內(nèi)橋接線既能滿足負(fù)荷增長的需求，又能提高供電可靠性，運(yùn)行方式靈活，占地面積小，投資低。根據(jù)國網(wǎng)公司通用設(shè)計(jì)的要求，在負(fù)荷大且分布集中的地區(qū)新建的變電站中多采用擴(kuò)大內(nèi)橋型接線方式。橋型接線方式擴(kuò)大后，現(xiàn)有的橋型接線備自投動(dòng)作邏輯已無法滿足擴(kuò)大橋接線方式的實(shí)際需求。本文通過對(duì)110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線運(yùn)行方式的分析，提出了110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投的設(shè)計(jì)方案。

圖1 擴(kuò)大內(nèi)橋主接線方式

1 擴(kuò)大內(nèi)橋接線的主要運(yùn)行方式

圖1所示即為擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式，主要有以下幾種運(yùn)行方式：

（1）#1進(jìn)線通過1DL、3DL帶#1主變、#2主變；#2進(jìn)線通過2DL帶#3主變；4DL為熱備用。

（2）#2進(jìn)線通過2DL、4DL帶#2主變、#3主變；#1進(jìn)線通過1DL帶#1主變；3DL為熱備用。

（3）#1進(jìn)線通過1DL、3DL、4DL帶#1主變、#2主變、#3主變；2DL熱備用。

（4）#2進(jìn)線通過2DL、3DL、4DL帶#1主變、#2主變、#3主變；1DL熱備用。

2 110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投邏輯分析

由于110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線方式為兩線帶三變，多數(shù)情況下，一期工程只安裝2臺(tái)主變壓器，給備自投設(shè)置的設(shè)計(jì)提出更高的要求。

2.1 橋備自投邏輯分析

本文以方式（1）為例分析橋備自投的邏輯，方式（2）可通過同樣的分析得出其相應(yīng)的結(jié)論。

充電條件：

由運(yùn)行方式（1）可得出4DL自投的充電條件為：

（1）備自投裝置功能壓板投入；

（2）1DL、2DL、3DL在合位，4DL在分位；

（3）Ⅰ母線有電壓，且Ⅲ母線有電壓；

（4）無閉鎖量開入。

備自投裝置上電后，15秒內(nèi)均滿足所有以上充電條件，則備自投裝置顯示充電完畢，備自投功能投入，可以進(jìn)行啟動(dòng)和動(dòng)作過程判斷。

放電條件：

放電條件即閉鎖條件，通常發(fā)生在備自投裝置充電條件不滿足或有外部閉鎖量開入的情況下，對(duì)于擴(kuò)大內(nèi)橋接線4DL備自投的放電條件有以下幾種：

（1）備自投裝置功能壓板退出；

（2）4DL在合位；

（3）手跳或遠(yuǎn)方跳開1DL、2DL或3DL；

（4）Ⅲ母線無壓；

（5）外部閉鎖量開入

備自投裝置設(shè)置外部閉鎖量開入是為了避免自投在故障上。內(nèi)橋接線為兩線帶兩變方式，主變故障時(shí)若投入備用電源無法將故障隔離，故當(dāng)主變保護(hù)動(dòng)作后閉鎖備自投裝置。由于擴(kuò)大內(nèi)橋接線是兩條進(jìn)線帶三臺(tái)主變運(yùn)行，不同的主變保護(hù)動(dòng)作對(duì)備自投的影響是不同的，因此與內(nèi)橋接線備自投裝置相比，擴(kuò)大內(nèi)橋接線外部閉鎖量開入相對(duì)復(fù)雜。下面對(duì)主變保護(hù)動(dòng)作對(duì)備自投裝置的影響進(jìn)行詳細(xì)論述。

#1主變主保護(hù)和后備動(dòng)作時(shí)會(huì)跳開1DL、3DL和主變低壓側(cè)進(jìn)線斷路器，3DL跳開后將故障主變隔離，故備自投裝置在確定1DL、3DL跳開后，至少要確定3DL跳開后可以合上4DL，#2進(jìn)線通過2DL、4DL帶#2主變負(fù)荷。

#2主變主保護(hù)和后備動(dòng)作時(shí)會(huì)跳開3DL和主變低壓側(cè)進(jìn)線斷路器，此時(shí)若合上4DL會(huì)將備用電源合于故障，故應(yīng)閉鎖備自投。

#3主變主保護(hù)和后備動(dòng)作時(shí)會(huì)跳開2DL和主變低壓側(cè)進(jìn)線斷路器，此時(shí)若合上4DL會(huì)將備用電源合于故障，故應(yīng)閉鎖備自投。

當(dāng)3DL作為熱備用時(shí)也可以得出相應(yīng)的結(jié)論：#1主變、#2主變主保護(hù)和后備動(dòng)作時(shí)閉鎖備自投，#3主變主保護(hù)和后備動(dòng)作時(shí)不閉鎖備自投。

綜上所述，可以看出110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投裝置與主變保護(hù)動(dòng)作的閉鎖關(guān)系為

（a）#1主變主保護(hù)和后備動(dòng)作后，必須閉鎖與之相鄰的3DL的橋備投，不閉鎖4DL的橋備投。

（b）#2主變主保護(hù)和后備動(dòng)作后，必須閉鎖與之相鄰的3DL、4DL橋備投。

（c）#3主變主保護(hù)和后備動(dòng)作后，必須閉鎖與之相鄰的4DL的橋備投，不閉鎖3DL的橋備投。

（6）斷路器拒跳

當(dāng)運(yùn)行的斷路器接到備自投裝置發(fā)出的跳閘命令后，由于斷路器本身或其他原因未跳開時(shí)，若合上備用電源，將會(huì)自投于故障。為避免自投于故障，備自投裝置在斷路器拒跳時(shí)應(yīng)放電，退出備自投功能。內(nèi)橋接線備自投裝置在進(jìn)線斷路器拒跳的情況下，直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文。擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投裝置在#2進(jìn)線斷路器拒跳時(shí)直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文是合適的；但在#1進(jìn)線斷路器拒跳時(shí)放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文，會(huì)造成#2變無法帶負(fù)荷，顯然不合適。為確保最大限度保障負(fù)荷供電，擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投裝置Ⅰ母電壓消失后向1DL發(fā)跳閘令，延時(shí)一個(gè)跳閘周期，檢測(cè)1DL，若1DL 已跳開則合上4DL；若1DL 未跳開則應(yīng)向3DL發(fā)跳閘令，檢測(cè)到3DL跳開后則應(yīng)合上4DL，若3DL未跳開，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文。

以上條件滿足任一條件，備自投裝置立即放電，備自投功能退出。

動(dòng)作條件：

圖2 擴(kuò)大內(nèi)橋接線橋備投邏輯圖

110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線橋斷路器4DL備自投的動(dòng)作邏輯如圖2所示，其動(dòng)作條件為：

（1）Ⅰ母線無壓，#1進(jìn)線無流，Ⅲ母線有壓，備自投裝置充電正常，備自投動(dòng)作跳1DL，判1DL在分位，合上4DL；若1DL拒跳，備自投跳3DL，判3DL在分位，合4DL。

（2）Ⅲ母線無壓，#2進(jìn)線無流，Ⅰ母線有壓，備自投裝置充電正常，備自投動(dòng)作跳2DL，判2DL在分位，合上4DL。

（3）#1主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，判Ⅰ母線無壓，#1進(jìn)線無流，Ⅲ母線有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作確認(rèn)3DL在分位后，合上4DL。

一期工程安裝#1主變和#2主變，因此應(yīng)選擇3DL作為橋備投，由于只安裝1臺(tái)橋斷路器，因此應(yīng)將4DL合后位置短接，使備自投裝置充電，跳位不接入，備自投裝置會(huì)判定4DL一直在合位。能滿足備自投動(dòng)作條件，#1主變和#2主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后均能閉鎖3DL橋備投，與內(nèi)橋接線橋備投方式相同。擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投邏輯滿足內(nèi)橋接線邏備自投邏輯。

2.2 進(jìn)線備自投邏輯分析

本文以方式（3）為例分析橋備自投的邏輯，方式（4）可通過同樣的分析得出其相應(yīng)的結(jié)論。

充電條件：

由運(yùn)行方式（3）可得出#2進(jìn)線自投的充電條件為：

（1）備自投裝置功能壓板投入；

（2）1DL、3DL、4DL在合位，2DL在分位；

（3）Ⅰ母線有電壓，且Ⅲ母線有電壓；

（4）#1進(jìn)線有壓，#2進(jìn)線有壓；

（5）無閉鎖量開入。

備自投裝置上電后，15秒內(nèi)均滿足所有以上充電條件，則備自投裝置顯示充電完畢，備自投功能投入，可以進(jìn)行啟動(dòng)和動(dòng)作過程判斷。

放電條件：

#2進(jìn)線備自投的放電條件有以下幾種：

（1）備自投裝置功能壓板退出；

（2）2DL在合位；

（3）手跳或遠(yuǎn)方跳開1DL、3DL或4DL；

（4）#2進(jìn)線無壓；

（5）外部閉鎖量開入

主要考慮主變保護(hù)動(dòng)作時(shí)對(duì)進(jìn)線備自投的影響。

#1主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)會(huì)跳開1DL、3DL和主變低壓側(cè)進(jìn)線斷路器，Ⅰ母線無壓，Ⅲ母線無壓，#1進(jìn)線無流，滿足備自投動(dòng)作條件。且3DL跳開后將故障主變隔離，故備自投裝置在確定1DL、3DL跳開后，至少要確定3DL跳開后可以合上2DL，#2進(jìn)線通過2DL、4DL帶#2主變、#3主變負(fù)荷。故不應(yīng)閉鎖備自投。

#2主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)會(huì)跳開3DL、4DL和主變低壓側(cè)進(jìn)線斷路器，3DL、4DL跳開后將故障主變隔離，故備自投裝置在確定3DL、4DL跳開后，可以合上2DL，#2進(jìn)線通過2DL帶#3主變負(fù)荷，故不應(yīng)閉鎖備自投。但是在3DL斷開后，#1進(jìn)線通過1DL帶#1主變負(fù)荷，Ⅰ母有壓，#1進(jìn)線有流，不滿足進(jìn)線備自投的動(dòng)作條件，此時(shí)備自投裝置需執(zhí)行新的判定邏輯，利用Ⅲ母線無壓及4DL分位來將備用電源投入。

#3主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)會(huì)跳開4DL和主變低壓側(cè)進(jìn)線斷路器，#1進(jìn)線通過1DL、3DL帶#1主變、#2主變負(fù)荷，Ⅰ母有壓，#1進(jìn)線有流，不滿足進(jìn)線備自投的動(dòng)作條件，備自投裝置不會(huì)動(dòng)作，故無需閉鎖備自投。

綜上所述，可以看出110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線#2進(jìn)線備自投裝置與主變保護(hù)動(dòng)作的閉鎖關(guān)系為：

（a）#1主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，不應(yīng)閉鎖進(jìn)線備投。

（b）#2主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，不應(yīng)閉鎖進(jìn)線備投，且應(yīng)根據(jù)Ⅲ母線無壓4DL斷路器分位利用備自投裝置合上2DL，確保#3主變負(fù)荷供電。

（c）#3主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，必須閉鎖進(jìn)線備投。

（6）斷路器拒跳

由于1條進(jìn)線帶3臺(tái)主變運(yùn)行，當(dāng)進(jìn)線電源消失，備自投發(fā)跳閘命令后，斷路器拒跳時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行分析：

（a）當(dāng)無主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)，備自投裝置動(dòng)作跳1DL，檢測(cè)到1DL拒跳后再發(fā)跳閘命令跳3DL，確定3DL跳開后，合2DL；若3DL拒跳，發(fā)跳閘命令跳4DL，確定4DL跳開后，合2DL；若4DL也拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文。

（b）當(dāng)#1主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，備自投裝置檢測(cè)3DL在分位后，合2DL；；若3DL拒跳，發(fā)跳閘命令跳4DL，確定4DL跳開后，合2DL；若4DL也拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文。

（c）當(dāng)#2主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，備自投裝置檢測(cè)到Ⅲ母線無壓，4DL在分位后，合2DL；；若4DL拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文。

以上條件滿足任一條件，備自投裝置立即放電，備自投功能退出。

動(dòng)作條件：

圖3 擴(kuò)大內(nèi)橋接線進(jìn)線備投邏輯圖

110kV擴(kuò)大內(nèi)橋接線#2進(jìn)線備自投的動(dòng)作邏輯如圖3所示，其動(dòng)作條件為：

（1）Ⅰ母線無壓，Ⅲ母線無壓，#1進(jìn)線無流，#2進(jìn)線有壓，備自投裝置充電正常，備自投動(dòng)作跳1DL，判1DL在分位，合上2DL；若1DL拒跳，繼續(xù)跳3DL，判3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，繼續(xù)跳4DL，判4DL在分位，合2DL。

（2）#1主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，Ⅰ母線無壓，#1進(jìn)線無流，#2進(jìn)線有壓，備自投裝置充電正常，備自投檢測(cè)3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，發(fā)跳閘命令跳4DL，確定4DL跳開后，合2DL。

（3）#2主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，備自投裝置檢測(cè)到Ⅲ母線無壓，4DL在分位，#2進(jìn)線有壓，備自投充電正常，備自投動(dòng)作合上2DL。

一期工程安裝#1主變和#2主變，#2進(jìn)線備投，能滿足備自投動(dòng)作條件，#1主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，備自投檢測(cè)3DL在分位，合2DL；若3DL拒跳，則直接放電，并發(fā)出“斷路器拒跳，備自投失敗”報(bào)文。#2主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，備自投檢測(cè)4DL在合位，備自投裝置不能動(dòng)作。由于只安裝1臺(tái)橋斷路器，應(yīng)將4DL合后位置短接，使備自投裝置充電，跳位不接入，備自投裝置會(huì)判定4DL一直在合位。#1進(jìn)線備投時(shí)，#1主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，#2進(jìn)線有流，Ⅲ母線有壓，備自投不會(huì)動(dòng)作；#2主變主保護(hù)和高后備保護(hù)動(dòng)作后，跳開3DL，備自投裝置檢測(cè)到3DL跳位，動(dòng)作合上#1進(jìn)線。因此擴(kuò)大內(nèi)橋接線進(jìn)線備自投邏輯滿足內(nèi)橋接線進(jìn)線備自投邏輯。

3 結(jié)束語

綜上所述，在一期工程只安裝2臺(tái)主變的情況下，擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投裝置仍能滿足備投要求，安裝調(diào)試人員應(yīng)注意將4DL的合后位置短接，滿足備自投裝置充電條件，在二期安裝時(shí)將此短接線拆開，接入4DL的合后位置。由于擴(kuò)大內(nèi)橋接線備自投邏輯應(yīng)用還不廣泛，安裝調(diào)試人員應(yīng)對(duì)備自投裝置的邏輯進(jìn)行仔細(xì)驗(yàn)證，力求及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。