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110kV單母分段接線中備自投裝置相關問題分析及解決措施

文檔作者：蔣蘇靜，蔣國順文檔來源：佛山供電局		點擊數：	更新時間： 2021年12月11日
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[摘要]
關鍵詞
0 引言
1 1 0kV單母分段接線中備自投裝置相關
問題分析及解決措施
蔣蘇靜，蔣國順
(佛山供電局，廣東佛山528200)
備自投裝置的正確動作對保證電力系統的安全、穩定運行，提高系統供電可靠性有著十分重要的作用。針對
110kV備自投裝置在實際應用中的相關問題——110kV母線故障時備自投存在合于故障的風險、備自投跳閘
的接入、TwJ接點的選取、備用線路有壓延時放電等進行分析，并提出相應的解決措施。
電力系統備自投母線故障合于故障延時放電
備自投裝置可在主供電源出現故障時，將負荷自動切
換到另一路備用電源系統中，保證用戶供電的連續性，將
負荷損失降至最小，因而在電網中得到廣泛應用。備自投
的正確動作是保證供電連續性和可靠性的必要條件，在現
場實際應用中，邏輯功能的完善、二次接線的合適性與正
確性等將直接影響備自投的功能實現和系統的安全運行。
本文針對110kV單母分段接線中備自投裝置現場應用中暴
露出的問題進行了總結分析，并提出有效的解決措施。
1 110kV備自投裝置介紹
ll0kV備自投一般采用分段(或橋)斷路器和進線兩種
電氣元件的備用電源自投功能，它包含兩種方式的進線自
投功能和兩種方式的橋開關自投功能，如圖1所示。其
中，方式1、2為對應進線2和進線1互為明備用的兩種
動作方式；方式3、4為對應通過分段(或橋)斷路器實現
II母和I母互為暗備用的兩種動作方式。當電源進線上發
生故障或其它原因導致母線失壓、電源進線無流時，通過
合備用電源進線或分段(或橋)開關，可保證變電站不失
壓；同時，備自投裝置具備完善的自投閉鎖功能，可在備
用電源低頻、低壓或安穩裝置切負荷時可靠閉鎖自投。
電源 電源
1， h J 2，E
圖1 電網接線圖
2 110kV備自投應用中存在的問題及解決措施
2．1 110kV母線永久性故障時備自投動作行為分析及
措施
當11OkV母線發生永久性故障時，為避免備供電源線
路合于故障，導致電網又遭受一次故障沖擊，需要閉鎖備
自投裝置。但110kV變電站一般為末端變電站，當母線故
障時，由對側的線路保護跳開電源側開關來隔離故障，基
本上沒有配置母差保護，因而也沒有母差保護動作閉鎖備
自投裝置的回路，在l1OkV母線發生故障時，備供線路將
合于故障。如圖2所示(開關實心表示合位，空心表示分
位，下同)，當C站母線故障時， 電源側開關3QF將跳
開，使C站母線失壓、進線無流，備自投動作合上2QF，
安裝于4QF處的保護檢測到故障，將會動作跳開4QF，
造成C站失壓。
z Kv ^ 蚰 K v 蚰
110kV母線 110kV母線
I，or I or
線路 }線路2
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110kV C站110kV母線
圖2 110kV母線故障圖
對于雙T接線的變電站，一旦其中一個110kV變電
站母線發生永久性故障，勢必誤甩另一個變電站的全站負
荷。圖3中l1OkV D站母線故障時，開關4QF跳開，D
站備自投裝置動作合上5QF，由于D站母線故障點沒有隔
離，3QF處保護裝置動作跳開3QF，這樣將造成110kV C
站、D站都失壓，擴大了停電范圍I1]。
解決措施：在l10kV線路保護(如圖2中1QF、2QF)
收稿日期i 2014—07—14
作者簡介：蔣蘇靜(1984一)，工學碩士，從事電力系統繼電保護方面的工作與研究；蔣國順(1983一)，工學碩士，工程師，從事電力系統運
行與分析方面的工作與研究。
電工技術l 2014l 9期l67
中裝設反方向過流保護，用以區分是母線故障還是線路故
障；同時利用母聯斷路器中流過的電流是否有突增量且大
于最大負荷電流來判斷是I母故障還是II母故障。若是I
母故障，則母聯變化量電流保護不會動作，備自投改跳母
聯斷路器12QF、合2QF，恢復11OkV II母供電，另外下
級10kV分段備自投動作，將恢復全站供電；若是II母故
障，則母聯變化量電流保護動作，備自投直接閉鎖，不會
將故障再次引入系統中。這樣停電的概率就減少了一半。
同理，當電源1QF備用、2QF運行，母聯變化量電流保
護不動時，跳12QF、合1QF；母聯變化量電流保護動作
時，閉鎖備自投。
220kV 站110kV母線
圖3 雙T接線變電站
另外，當線路故障但相應斷路器拒跳時，傳統備自投
會放電，造成全站失壓。例如圖2中K。點故障，1QF拒
跳，此時相當于l1OkV I母故障，備自投發跳1QF命令后
仍然檢測1QF合位，可以采取I母故障時的策略，恢復全
站供電。
采取上述措施后，對于雙T接線的變電站，也可避免
停電范圍擴大的事故。另外，備自投裝置應配備合于故障
的加速跳閘功能，一旦備用電源投入到故障元件時就能迅
速切斷斷路器，而不至于由電源側后備保護經延時才跳開
開關。
2．2備自投跳閘的接入問題
備自投邏輯中當手動切除工作電源時，備自投應閉
鎖；而故障時保護動作跳開主供電源時，備自投應動作。
為了區別開關究竟是手跳還是保護跳，備自投裝置一般引
入開關合后位KKJ。保護跳閘時KKI一1，備自投邏輯程
序繼續；手跳時KKI一0，備自投放電。在保護裝置無
KKJ提供給備自投裝置時，則采用KKJ開入與正電短
接，相當于KKJ一直置1，但引入手跳繼電器SrrJ接點接
人備自投總閉鎖壓板_2J。當備自投裝置在判斷主供電源失
壓時，為確保主供電源故障點隔離，需跟跳主供電源開
關。
在某些變電站的設計中，為了節省備自投跳閘閉鎖主
供線路保護重合閘回路的電纜，將備自投裝置跟跳主供電
源開關的跳閘命令接入手跳回路，導致KKJ一0。這樣跳
開關的同時，備自投“手跳閉鎖備自投”條件滿足將會誤
閉鎖備自投。雖然某些備自投裝置能夠區別KKJ一0的變
位是由手跳引起還是自身跳閘命令引起來確定是否放電，
從而仍可正確動作口]，但在與無KKJ引入而通過SrrJ接
68l WWW．chinaet．net I中國電工網
點閉鎖的保護裝置配合時，KKJ不會變位，但STJ一1閉
鎖備自投。因此，為防止跳閘命令接入手跳回路導致誤閉
鎖備自投，備自投裝置跟跳主供電源的跳閘命令應接入保
護跳閘，禁止通過手跳回路啟動跳閘。
2．3 T、VJ接點的選取問題
備自投裝置動作前需要判別主供電源的開關跳開，以
避免備供電源投入到故障線路上，由此引入開關跳位繼電
器TⅥU接點作為跳開的依據。但在實際運行中，曾多次
發生主供電源開關跳開，但相應的TwJ接點無法開入到
備自投裝置，導致備自投裝置放電的事件。這是由于在開
關的T、ⅣJ回路中引入了開關未儲能的接點，如彈簧未儲
能或操作壓力低等，如圖4所示。當開關未儲能時，此接
點將斷開，T、vJ將不能正常變位_4 ]。
釃 1J_廠
圖4 TvvJ回路
對于帶有地方小電源(1OkV或110kV電廠)的ll0kV
變電站(如圖5所示)，當工作電源線路1上發生永久性故
障時，電源側開關重合不成功。由于有地方小電源提供短
路電流，線路1負荷側的線路保護也會動作，斷開開關
1QF，并重合不成功。變電站備自投裝置發令跟跳1QF，
并等待TWJ的開入。在開關跳閘一合閘一跳閘過程中，儲存
的能量已經釋放，開關需要重新儲能，相應接點斷開，致
使TWJ一0。儲能常開接點需要一個較長的時間才能閉
合，該時間為開關儲能時間，一般為10～12s左右。一般
備自投發跳令后僅在較短時間內判別開關是否處于分位，
時間到則判斷為開關拒分，該時間各生產廠家設定不一，
短的幾百毫秒，長的約幾秒，導致無法和開關儲能時間配
合，裝置誤認為開關1QF拒分，從而終止備自投， 導致
變電站失壓。
唆路。
I l3QF I4QF
1一 ～ ～ l線路2
I llQF n2QF
圖5 帝有地方電廠的變電站
無地方小電源時，若llOkV變電站保留的主變中性點
間隙在雷擊或其它因素影響下被擊穿，則較大的零序電流
將流過負荷側端，導致負荷側保護動作，之后保護重合
閘，若故障是永久性故障，則開關重合不成功。與帶有地
方小電源一樣，備自投裝置將無法及時識別開關位置，從
而中斷備自投過程，導致變電站失壓。
解決方法：在與地方電源聯接的ll0kV變電站和保留
主變中性點間隙的l10kV變電站電氣接線上，將引入這些
變電站的備自投裝置的TwJ輔助接點改為斷路器QF的
輔助常閉接點。
2．4備用線路有壓延時放電問題
在現有電網中，存在ll0kV變電站互為備用的兩路電
源進線直接或間接地取自同一變電站的接線方式，如圖6
充電完成后，檢測到備用電源電壓異常時應延時放電，且
在延時期內一旦備用電源正常后，備用電源異常放電邏輯
應瞬時復歸，裝置恢復至充電完成狀態。裝置具體延時設
置應能躲過相關后備保護動作時間，以避免主供電源故障
同時引起備用電源短時電壓異常時裝置誤放電。
所示。當主供電源回路上發生故障時，備供電源的電壓會 3結束語
廣一一一一一一] 廠一一一一一一一一一一一]
L
3QF
’
IQF
(a)直接
；0F 6QF
IlOkv C站IIOkv !戔
(b)間接
圖6 兩路電源進線取自同一變電站的接線方式
降低，極易導致備自投誤放電而造成拒動_7]。在圖6(a)所
示的接線方式下，曾發生220kV A站l1OkV II母短路故
障，110kV I母電壓也同時被拖垮(二次值小于25V)，導
致110kV B站的備用線路I有壓條件不能滿足(有壓定值
為70V)，ii0kV備自投被瞬間放電的事件。備自投裝置
在判別備用電源線路有壓條件不滿足時即瞬時放電復歸，
是導致裝置不正確動作的主要原因。因此， 當備自投裝置
本文結合電網運行實例，對l10kV備自投裝置在實際
應用中暴露出的問題進行分析研究，提出了相應的解決措
施。隨著電力系統的發展，數字化變電站的興起，傳統類
型的備自投裝置在今后的運行中也許會暴露出另外一些問
題，這就需要不斷分析影響其動作的各種因素，進而找出
合理的解決方案，以確保備自投裝置能正確動作。
參考文獻
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(編輯楊小波)
(上接第66頁)
(4)檢查機構。由于整個回路都已檢查完，確定沒有
問題，最終將故障原因鎖定在機構上。由于當時沒有檢修
人員在場，工作人員決定在后臺再次跳閘來仔細觀察機構
內部動作情況，結果觀察到跳閘鐵芯在振動，無法動作觸
發跳閘。
4故障原因及處理
此開關機構雖然帶有2個線圈，但2個線圈都套在同
一鐵芯上。而開關跳閘回路使用的是直流電源， 當2個線
圈極性接反時，必然引起其在鐵芯上的作用力方向相反、
相互抵消，導致開關無法分閘；鐵芯在受2個相反電磁力
作用時，會發生振動， 導致機構內部發出連續的“噠噠
噠?? ”聲音。在工作人員斷開一路操作電源后，鐵芯只
受1個線圈的電磁力作用而動作觸發跳閘；或者在只有
137或237回路接通時，也只有1個線圈通電，于是也能
成功跳閘。
明確故障原因后，查看相鄰間隔同型號開關跳閘線圈
接線編號，將故障開關跳閘線圈接線更正后進行試驗，結
果開關能正常跳閘。
5故障防范建議
基于本次LW25—126高壓斷路器分閘故障的分析，提
出以下故障防范建議。
(1)廠家可以對受極性影響的接線及接線柱用不同顏
色進行標識， 防止接線錯誤。
(2)由于該斷路器開關使用了雙跳閘線圈，因此建議
廠家再添加一個鐵芯，每個線圈分別作用一個鐵芯， 以避
免此類故障發生，同時提高斷路器動作的可靠性。
(編輯楊小波)
電工技術l 2014l 9期l69
B站母線-一

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