厂用电备自投模式优略分析

厂用电备自投模式优略分析

耿沛尧

（国网新源控股有限公司回龙分公司河南省南阳市473000）

摘要：备自投装置可以有效地提高供电的可靠性，而且本身的实现原理简单，费用较低，所以在发电厂和变电站及配电网络中得到了广泛的应用。本文根据备用电源自动投入装置目前存在的问题及其发展趋势，对备用电源投入过程中的投切判据、备自投装置的适应性进行了研究，得到以下结论。

关键词：备用电源；备自投的模式；应用原则

一：备用电源自投的一次接线方案

备用电源自投装置主要用于110kV以下的中低压配电系统中，因此其主接线方案是根据我国电站、厂用电及中低压变电所主要一次接线方案设计的，其一次接线方案主要有如下三种，每种接线方案中又有几种运行方式。

1.1基本备自投方式：

（1)分段断路器备自投;

（2)桥断路器备自投;

（3)进线断路器备自投。

1.2备自投的设计和应用的事项

在考虑运行方式和保护配置时，应避免备自投装置动作使备用电源合于永久性故障的情况发生，一般通过引入闭锁量或检断路器位置使备自投放电。以下通过两运行情况进行说明。

情况一:图1为内桥接线的主接线形式，一般有三种运行方式。

方式一:两回进线各带一台变压器运行，1QF、2QF合闸位置，3QF跳闸位置。

方式二:I回线主供，II回线备用，1QF、3QF合闸位置，2QF跳闸位置。

方式三:II回线主供，I回线备用，2QF、3QF合闸位置，1QF跳闸位置。

对于方式一，如果#1变压器差动保护动作，跳开1QF(3QF已处于分闸位置)，I母失电，若无闭锁引入，系统满足桥断路器备自投充电和启动条件，合上3QF，则会将故障变压器重新投入系统，对电力系统进行又一次冲击。#2变压器保护动作情况与#1变类似。

对于方式二，如果#1变压器差动保护动作，跳开1QF、3QF，两条母线同时失电，备用电源自投装置应启动，合上2QF，继续用#2变压器供电。如果#2变压器差动保护动作，跳开3QF(2QF已处于分闸位置)，如果此时I回线失压，备用电源自投动作，合上2QF，则会将2#故障变压器重新投入系统。

方式三与方式二情况类似。

情况二:受运行方式的限制，两台变压器需要将低压侧分列运行，考虑到低压系统供电可靠性的要求，如果一台主变压器跳闸，需要将故障变压器，所带的负荷通过备用电源自投的正确动作，转移到另外一台变压器供电，见图2，如果#1变压器故障跳闸，低压1母线失压，低压2母线有电压，跳开1QF，合上3QF，继续对低压1母线供电。#2变压器故障的动作逻辑同理。

（图二：主变压器跳闸时供电方式）

二：自投方案类型和对比

2.1低压母线分段断路器自投方案

低压母线分段断路器自投方案的主接线如图3所示。

此方案有两种运行方式。

自投方式1:当1#主变故障，保护跳开1QF，或者1#主变高压侧失压，均引起I段母线失压，I1无电流，II段母线有电压，即跳开1QF，合上3QF。自投条件是I段母线失压、I1无电流、II段母线有电压、1QF确实已跳开。检查I1无电流是为了防止I段母线电压互感器二次电压三相断线引起的误投。

自投方式2:当发生与上述自投方式1相类似的原因，II段母线失压、I2无电流并I段母线有电压时，即跳开2QF，合上3QF。自投条件是II段母线失压、I2无电流、I段母线有电压、2QF确实已跳开。

2.2内桥断路器的自投方案

内桥断路器的自投方案的主接线如图4所示。

由图4中可以看出，当XL1进线带I、II段运行，即1QF、3QF在合位，2QF在分位时，XL2是备用电源(方式1)或XL2进线带I、II段运行，即2QF、3QF在合位，1QF在分位时，XL1是备用电源(方式2)。显然这两种接线方案是热备用接线方案。热备用方案方式1(方式2)自投条件是:I(II)段母线失压、I1(I2)无电流、XL2(XL1)线路有电压、1QF(2QF)确实已跳开时合2QF(1QF)。

如果两段母线分列运行，即内桥断路器3QF在分位，而1QF、2QF在合位，称为方式3和方式4，这时XL1和XL2成为互为备用电源，此种备用方案与低压母线分段断路器自投方案及其运行方式(方式1和方式2)完全相同。

2.3线路备用自投方案

线路备用自投方案接线如图5所示。

图5所示的备用自投方案接线是热备用接线，一般在农网配电系统、小型化变电所或在厂用电系统中使用。XL1和XL2中只有一个断路器在分位，另一个在合位，因此当母线失压，备用线路有压，并I1(I2)无电流时，即可跳开1QF(2QF)，合上2QF(1QF)。该热备用方案的自投条件类似于内桥断路器的自投方案中热备用方式1和方式2的自投方式条件。即母线无电压，线路XL2有电压，I1无电流，1QF确实已跳开，合上2QF。或者母线无电压，I2无电流，线路XL1有电压，2QF确实已跳开，合上1QF。

三：压变电源自动投切方案

压变电源自动投切方案大致有以下几种。

3.1电磁型装置自动投切方案

(1)有优先级别的两电源单向自动投切如图6所示，1YH有电时，1ZJ线圈得电，101、103处两对1ZJ常开接点闭合，105、107处两对常闭接点打开，控制信号等电源由1YH提供。1YH失电时，1ZJ线圈失电，101、103处两对1ZJ常开接点打开，105、107处两对常闭接点闭合。2YH有电时，控制信号等电源由2YH提供。此时，若1YH恢复有电，1ZJ线圈得电，同上原理，控制信号等电源仍改由1YH提供。

图6方案的特点是两电源单向自动投切，有电源优先级别之分。

(2)无优先级别的两电源双向自动投切

如图7所示，1YH有电时，1ZJ线圈得电，A1、A2处两对1ZJ常开接点闭合，2ZJ线圈回路中1ZJ常闭接点打开，控制、信号回路电源由1YH提供。1YH失电时，1ZJ线圈失电，A1、A2处两对1ZJ常开接点打开，2ZJ线圈回路中1ZJ常闭接点闭合，此时若2YH有电，2ZJ线圈得电，A3、A4处两对2ZJ常开接点闭合，1ZJ线圈回路中2ZJ常闭接点打开，控制、信号回路电源由2YH提供。

此方案的特点是两电源双向自动投切，互为备用，无优先级别之分。

3.2微机型装置自动投切装置方案

微机型自动投切方案动作安全，功能扩展灵活，较适用于保护性能要求比较高、保护级差配合比较多、保护原理构成比较复杂的场合，且维护量小，但价格较贵，且需配备专用的检测仪器和校验工具。电磁型自动投切装置技术成熟，并已被实践证明了的可靠性记录、不受电磁干扰的影响、具有较长的使用寿命。

3.3ATS(微机型自动投切)装置方案

ATS装置的核心一般是数位式微处理控制器及逻辑线路板，它具有自动判断闭合投切、开路投切等功能，开路投切时，可附相角检测器，比较两电源之相角差，提供相内转换功能，允许两电源在一定的频率差、相角差及电压差的条件下执行闭合转换功能。以ASCO940型ATS装置为例，在实际中的应用，如图9所示，一段站用电与二段站用电可相互投切，互为备用。

ATS装置较电磁型备用电源自动投切装置动作安全、可靠、精确，功能扩展方便，但维护量小，但价格较为昂贵。

四、结论

以上分析了几种电源自动投切的设计方案及工作原理，并从安全性、可靠性、经济性等方面进行比对，压变自投方案中的ATS装置为优选方案。电力系统中备用电源需灵活结合自己本单位的一次系统，这样才能保证备用自投装置的正常工作，才能提高供电可靠性，从而保证电力系统可靠稳定运行

参考文献

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[2]黄常抒,胡云花.备自投装置接线中的问题及应对措施[J].电力自动化设备,2009(04).

[3]董立天,魏志军,徐英强.微机备用电源自投装置现场运行分析[J].继电器,2007(13).