10kV备自投装置原理及运行分析

10kV备自投装置原理及运行分析

王冉

深圳供电局有限公司

摘  要：随着电网负荷增长及供电可靠性要求日益提高，10kV备自投重要性凸显。10kV备自投装置的准确动作，可及时恢复供电或减少停电区域，对电力系统的安全稳定运行起着十分重要的作用。本文将着重介绍在电力系统中应用最广的10kV备自投原理和功能，探讨相关的动作原理及闭锁条件。

关键词：备自投 跳闸 闭锁

1.引言

备自投装置又称为备用电源自动投入装置。备自投具有在线运行状态监视功能，可观察各输入电气量、开关量、定值等信息，当工作电源因故障断开后，备自投装置能自动而迅速地将备用电源投入到工作或将用户切换到备用电源上去，大大提高供电可靠性。随着供电可靠性要求越来越高，10kV备自投装置广泛地应用于电力系统中。

2.10kV备自投装置基本原理

本文以10kV分段备投为例，主要分析10kV备自投的几种常见运行方式、工作原理和闭锁逻辑。

2.1正常运行条件

分段开关3DL处于分位，进线开关1DL、 2DL均处于合位；母线均有电压；备自投功能处于投入位置

2.2启动条件

●II段备用I段，I段母线无压，1DL进线1无流，II段母线有压

●I段备用II段， II段母线无压，2DL进线2无流，I段母线有压

2.3动作过程

启动条件1:若IDL处于合位，则经延时跳开1DL，确认跳开后合上3DL；若1DL处于分位，则经延时合上3DL

启动条件2:若2DL处于合位，则经延时跳开2DL，确认跳开后合上3DL；若2DL处于分位，则经延时合上3DL。

工作母线失压是备自投保护启动的条件，应设置启动延时躲开电压波动。为防止备自投保护对线路倒送电，不论进线断路器是否断开，备自投延时启动后都应再跳一次该断路器，并将检查该断路器跳位辅助触点作为启动合闸的必要条件。

2.4退出条件

3DL处于合位置；备自投一次动作完毕；有备自投闭锁输入信号；备自投投入开关处于退出位置。

2.5备自投保护闭锁条件 ：

（1）手动断开工作电源，备自投不应动作；

（2）为防止自投在故障上，内部故障时应闭锁备自投；

（3）备自投停运。为保证备自投只自投一次，备自投均应设置充电条件，一般采用逻辑判断和软件延时代替充电过程。

3.常见的几种10kV备自投类型

10kV备自投装置的应用多种多样，不同的接线情况，配合相应定值和压板投退可以实现不同的功能。下面以多站现有的10kV运行方式为例，分析常见的三种10kV备投方式。

(1)两台主变，单母双分段接线方式，两段母线相互备投

(2)三台主变（#2主变双分支结构），单母四分段接线方式，相邻母线相互备投。

(3)三台主变（#2主变双分支结构），单母三分段接线方式，三个分段，依据定值和压板投退，相邻母线备投。

3.1单母双分段接线方式

110kV某站10kV备自投系统接线类型如图2所示。正常运行时，＃1主变10kV开关送10kV I段母线，#2主变10kV开关送10kV II段母线，采用10kV分段备用电源。该方式与前述10kV分段备投基本逻辑一致，不再赘述。

3.2单母四分段接线方式

110kV某站10kV母线接线方式为图3所示单母四分段接线方式。正常运行时，1QF、3QF、4QF和6QF合位，两个分段开关2QF和5QF分位。10kV将会有两个分段备自投装置，分别对应两个分段的备投逻辑。

(1)如果＃1主变失电，＃1分段备自投动作，合上2QF后，10kV I母恢复供电，＃2主变带I、II、III段母线，＃3主变带IV段母线。

(2)如果＃2主变失电，3QF和4QF电流为零，＃1和＃2分段备自投均动作，合上2QF和5QF后，10kV母线恢复供电，＃1主变带I、II段母线，#2主变带III、IV段母线。

(3)如果＃3主变失电，6QF分位，#2分段备自投动作，合上5QF、10kV IV段母线恢复供电，#I主变带I段母线负荷，#2主变带II、III、IV段母线负荷。

备自投动作后有时会造成剩余运行的两台主变负荷分配不均，主变过负荷，保护动作后要关注运行主变的过负荷情况。目前在上一级电源并列时，在备自投中加入负荷均分控制逻辑，避免备投主变过载的情况。

3.3单母四分段（环形）接线方式

110kV某站10kV母线接线方式为图4所示

（1）逻辑一：需退出5QF均分压板；I母失压，跳1QF，合7QF；

（2）逻辑二：需退出2QF均分压板；IV母失压，跳6QF，合7QF；

（3）逻辑三：III母失压，跳4QF，合5QF；

（4）逻辑四：II母失压，跳3QF，合2QF；

（5）10kV备自投充电条件：备自投功能压板投入、10kV母线均有压、主变变低开关在运行状态、分段开关在热备用状态，闭锁分段备自投压板退出，无闭锁信号，备自投充电。

（6）10kV备自投放电条件：主变低压侧后备保护动作、手跳变低开关、分段开关在合位或投入闭锁分段备自投压板、两段及以上母线同时失压时，对应分段开关的动作逻辑放电。

4. 10kV

备自投与主变保护闭锁关系

早期变电站主变后备保护没有闭锁10kV分段备自投功能。如果10kV I段母线上某馈线段故障无法切除（如开关拒动等），那么＃1主变后备保护动作跳开主变10kV开关后，满足10kV分段备自投动作判据，备自投将动作合上10kV分段开关，此时对故障点形成二次冲击，只能依靠10kV分段过流保护跳开10kV分段开关来切除故障，但会造成10kV I段母线失压。

目前微机备自投保护装置都设置了低后备保护动作闭锁10kV备自投功能，线路故障造成越级跳闸后直接闭锁备自投功能，避免将故障再次引入电网。

5 .10kV备自投的几种动作判据

对于10kV分段备自投，主要采用较常用的判“无压”、“无流”，也有其它判定方式：主变10kV开关分位与相应10kV母线电压无压；主变10kV开关分位与主变10kV开关无流。

在低负荷时，备自投装置可能会出现告警信号，此时需加强巡视，做好防备用电源防误动措施。待负荷高时，可自动复归。某站在10kV负荷较低时发生PT断线，造成10kV备自投装置误动作的情况。故新投变电站增加工作电源的电流小于整定值作为动作条件，只有母线无压和线路无流同时满足，备自投才会动作。

6 .10kV备自投装置运行注意事项

（1）正常运行时应检查备用电源充电灯与一次运行方式的一致性；

（2）停用备用电源装置应在一次设备运行方式改变前进行；投入备用电源装置应在一次设备运行方式改变后进行；

（3）停用备用电源应按以下顺序操作：取下跳闸／合闸压板、方式切换开关切换至停用位置、切断装置直流电源小开关、切断装置交流小开关。复电操作时，顺序相反；

（4）主变停役或主变保护进行传动试验时，应做好防止闭锁10kV备用电源措施；

（5）涉及110kV电压等级方式变化时，注意负荷均分压板的投退情况；

（6）10kV母线及开关运行方式调整时，注意检查备自投装置的充电方式是否正常。

7.结束语

本文主要介绍10kV备自投装置几种常见母线接线的运行原理和工作条件，探讨了10kV备自投与主变低压侧后备保护的闭锁关系，提出了备自投运行注意事项。

参考文献

[1] 吴迪帆.10kV分段备自投装置逻辑和整定分析.广东输电与变电技术，2008

[2] 龚幸玲. 浅析110kV变电站10kV备自投装置.科技创新与应用，2014