220 kV电网多种功能备用电源自动投入装置的研究设计和应用

220220 kvkv 电网多种功能备用电源自动电网多种功能备用电源自动 投入装置的研究设计和应用投入装置的研究设计和应用 1 必要性必要性 随着国民经济的迅速发展 近两年 广东电网的供电负荷 快速增长 2002 年 广东电网负荷增长率为 16 1 2003 年 广东电网负荷增长率已上升到 26 但电网基建滞后 跟不上 供电负荷增长的速度 合理的电网结构是电力系统安全稳定运 行的物质基础 由于电网和电源结构不合理 电网 电源建设 跟不上供电的需要 电网运行中出现了一些不稳定的因素 一 些输电线路经常处于满载 甚至过载状态 部分电网的短路电 流超标等 为了解决上述问题 提高电网正常运行情况下的供 电能力 减少重载线路的负荷 限制短路电流 经分析研究 这 两年 广东电网采取了特殊的解网分区供电运行方式 一些 220 kv 变电站的 220 kv 母线分列运行 一些 220 kv 线路环网解 环运行 采取这些措施后 短路电流得到了控制 解决了局部 电网正常情况下线路重载问题和 n 1 故障情况下相应输电线路 严重过载问题 提高了供电能力 解决了这些问题的同时 由于一些母线解列 线路解环 一些母线 甚至整座变电站出现了由单侧电源供电的情况 使 供电的可靠性下降了 面对这样的运行情况 必须要研究和解 决的课题是 如何做到既要提高供电能力 又要保证供电的可 靠性 要在相对薄弱既定的电网格局下 弥补一次系统网架不完 善造成的不足 提高电网的安全经济运行水平 并且做到少投 资 多收益 就要恰如其分地配置安全自动装置并正确发挥它 们的反事故作用 经过充分的分析研究 要提高供电的可靠性 就要在单侧电源供电的网点 过载的网点以及安全稳定运行需 要的网点 设置备用电源 当主供电源中断后 或相关元件过 载时 迅速自动投入备用电源 由此 近两年来 备用电源自 动投入已经成为 220 kv 电网提高供电可靠性的一项重要措施 2 功能设计功能设计 220 kv 电网备用电源自动投入装置的功能和方式 并不像 传统无压自动投入那种单一形式的自动投入装置那么简单 根 据电网的运行实际 按照功能和作用划分 我们在广东省 220 kv 电网中研究设计了四种形式的备用电源自动投入装置 a 无压检定自动投入装置 主要是解决由单侧电源供电的负荷供电的可靠性 当单一 电源运行中因故跳闸后 通过检定母线失压 自动投入备用电 源 b 过载检定自动投入装置 检定主变压器或输电线路过载 自动投入备用线路 电源 通过自动投入的线路电源分担部分负荷 达到消除原主变压 器或线路过载的目的 这种自动投入措施的优点在于它不损失 任何供电负荷 比检测线路过流切负荷更胜一筹 因为后者要 损失被切除的负荷 c 稳定控制自动投入装置 当主变压器 或线路 三相跳闸后影响到相关线路的热稳 定或暂态稳定时 通过自动投入备用电源 或线路 来解决稳 定控制问题 如有需要 可设计成智能型带控制策略的自动投 入装置 智能型稳定控制自动投入装置要检测 220 kv 线路 或 主变压器 跳闸前的潮流和该站 110 kv 线路可切负荷大小和功 率方向 通过稳定计算分析来确定 自动投入前是否需要先切 负荷 设置功率门槛 整定切负荷量 需要时按控制策略实施 切负荷和自动投入 d 双备用电源补充自动投入装置 对于一些较重要或稳定控制要求较高的设备 如果一次 或一个开关 自动投入不成功 会导致较严重后果时 设置 双备用自动投入 当一个开关自动投入不成功时 再启动自动 投入第二个备用开关 500 kv 增城变电站的 220 kv 母线分段开 关自动投入形式就是这种双备用自动投入方式 3 功能和技术要求功能和技术要求 3 1 对检无压备用电源自动投入装置的要求 为了自动投入后供电的安全可靠 除了检测原供电母线确 已失压外 还要保证备用电源线路一定要处于正常 待命的状 态 防止自动投入于故障或失压的线路上 因此 一般要检测 备用电源线路的运行电压和频率在整定的合格范围内 3 2 装置要灵活可靠 适应多种运行方式的需要 一个变电站的运行方式是多变的 要具体分析需要自动投 入的方式 按需要设计 一般情况下 环网中开环的变电站最基本的检无压备用电 源自动投入方式有三种 a 双母线分列运行 任一母线失压 对应的进线无电流 根据故障前此线路的功率大小 决定是否切除部分负荷后 切 除原供电线路开关 自动投入母联 2012 开关 b 进线甲开环 负荷由进线乙供电 检测到变电站 220 kv 母线失压 且进线乙已无电流 再检测比较进线乙故障前的功 率大小是否大于整定值 如大于整定值 切除适量负荷和切除 进线乙开关后 自动投入进线甲开关 c 进线乙开环 负荷由进线甲供电 进线甲 乙开环方式 互换 自动投入开关相应改变 原理相同 如果是设备三跳或过载自动投入 则要根据分析和计算确 定需要自动投入的开关及方式 如果装置只有单一的自动投入方式 当运行方式改变后 将失去备用电源自动投入功能 达不到提高供电可靠性和稳定 控制的目的 3 3 有旁路代供 二次电流回路自动切换功能 接入备用电源自动投入装置的线路 有时会由旁路开关代 路供电 为了保证旁路开关代供时的自动投入功能 设计时应 将旁路开关的 ta 和 tv 回路接入装置 设置代路切换开关 软 件写入自动代路功能 3 4 自动投入的同期要求 a 备用电源的自动投入 如属于两个不同系统的并列 要 按同期并列的条件设计和整定 b 备用电源的自动投入 如属于大环网的并环 要按同期 并环的条件设计和整定 并列和并环的同期条件参照电力系统 调度规程的规定 3 5 装置的闭锁功能要求 为了防止误动作以及误动作造成事故扩大 装置必须设置 闭锁功能 根据电网运行上可能出现的情况 装置应考虑设置 以下四种闭锁功能 a 为了防止备用电源自动投入于故障母线 设置母差保护 或失灵保护动作闭锁自动投入的功能 必须等到手动复归信号 后 装置自动投入功能才重新开放 b 为防止开关在检修时误动自动投入 设置开关检修自动 闭锁自动投入功能 但应注意仅闭锁正在检修的开关的自动投 入 其余非检修开关的自动投入功能照常开放 c 对于检无压自动投入和开关三相跳闸自动投入装置 还 应设置手跳开关闭锁自动投入功能 防止手跳开关后失压错误 自动投入和错误作三相故障跳闸自动投入 但应注意 所有的 手跳闭锁功能仅闭锁该手跳开关对自动投入装置的启动功能 d 设置人工闭锁信号 可用设置投 退总压板的方式 闭 锁整套装置 收到人工闭锁信号后闭锁自动投入功能 解除闭 锁后经 tbs 延时 自动投入功能重新开放 3 6 装置综合辅助功能 为便于运行管理 维护和事故分析 装置应具有事件记录 数据记录 打印 自检和告警功能 4 应用成果应用成果 合适的地点 合理的配置 多种功能的备用电源自动投入 装置在电网反事故工作中发挥了重大作用 4 1 保证了主供电源跳闸后变电站的连续供电 提高了用 户供电的可靠性 例证如下 a 2002 年 12 月 31 日 6 时 34 分 向 220 kv 平胜变电站供 电的单一电源线路 220 kv 平雷线故障跳闸 装设在平胜变电站 的无压检定自动投入装置检测到平胜变电站母线失压后 立即 跳开 220 kv 平雷线开关 自动投入 220 kv 芳平线开关 使 220 kv 平胜变电站原来所带的 48 mw 负荷安全连续运行 挽回了 对用户供电的损失 b 2003 年 11 月 28 日 220 kv 莆心变电站的 220 kv 母线分 列运行 220 kv 深莆线事故跳闸 原深莆线所带莆心变电站的 220 kv 母线瞬间失压 我们装设在莆心变电站的备用电源自 动投入装置检测到这一信息 正确动作 自动投入 220 kv 母联 2012 号开关 使 220 kv 深莆线所带的莆心变电站 115 mw 负荷 恢复了连续供电 避免了负荷损失 4 2 主供电源跳闸后 备用电源自动投入 避免其它电源 线路 过载导致稳定事故 例证如下 500 kv 增城变电站的 220 kv 和 母线负荷很重 由 2 号 3 号主变压器和 220 kv 的增开线供电 2003 年 1 月 25 日 500 kv 的 3 号主变压器发生故障 瓦斯保护动作跳开主变压器三侧 开关 备用电源自动投入装置检测到 3 号主变压器跳闸 按预 先制定的控制策略自动投入 220 kv 的 2026 号母线分段开关 引入 1 号主变压器电源 分担了失去 3 号主变压器电源的部分 负荷 避免了 2 号主变压器和增开线的过载事故及可能发生的 电网连锁反应事故 5 安全运行注意事项安全运行注意事项 a 装设备用电源自动投入装置的线路开关断开热备用一侧 线路 一定要装设避雷器 以免雷电击穿热备用开关的绝缘 毁坏变电站设备 在线路没有安装避雷器的情况下 可以根据 实际情况 考虑利用母线避雷器作为设备防雷保护 在母联开 关装设备用电源自动投入装置 b 备用电源自动投入的整定值要与继电保护开关三相跳闸 重合闸 线路后备保护和上下级备用电源自动投入装置动作的 时间配合 避免在三相重合或后备保护动作过程中自动投入备 用电源 注 开关单相跳闸不满足自动投入装置检测的三跳失 压条件 可不予考虑时延配合问题 c 备用电源自动投入装置应设置低频低压 电压变化率超 限 频率变化率超限及安全自动装置动作闭锁信号 使其在安 全稳定运行时或安全自动装置动作时自动闭锁自投 d 对于向主网供电的 220 kv 变电站中 110 kv 10 kv 侧接 有的小电源 在主供电源跳闸且母线电压低于整定值后 应先 断开小电源 再投重合闸或备用电源 e 原供电线路跳闸前如果所带负荷过重 应先切除部分负 荷 可整定 先计算确定 然后自动投入自备用电源 以免 自动投入时冲击过大 自动投入后引起相关元件过载和稳定事 故 6 结论 由于电网的规划建设不能满足电网的运行要求 在电网结 构相对薄弱又必须采取解网分区供电运行的情况下 造成局部 电网