备自投基本原理及应用

备自投装置的基本原理及应用 两条电源进线 两段母线 两台主变 两条电源进线 两段母线 两台主变 备用电源自动投入装置 是当工作电源因故障跳闸后 自动迅速地将备用电源投入的一种自动装置 简称备自投装置 它可以提高供电可靠性 简化继电保护配置 限制短路电流并提高母线残压 备自投装置是电力部门为保证用户连续可靠供电的重要手段 备自投装置的作用 1 工作电源 用于正常运行时给负荷或母线供电的独立电源 2 备用电源 投入后给失电的负荷或母线恢复供电的独立电源 3 备用电源自动投入装置 用于备用变压器 备用线路和发电厂 变电所的厂 站 用备用电源自动投入的装置 简称备自投 一 备自投装置的基本概念 进线备自投方式母线上的两条电源进线正常时一条工作 一条备用 当工作线路因故障跳闸造成母线失去电压时 备自投动作将备用线路自动投入 二备自投常用的方式 母联 分段 备自投方式两段母线正常时均投入 分段断路器断开 两段母线互为备用 当一段母线因电源进线故障造成母线失去电压时 备自投动作将分段断路器自动投入 变压器备自投方式两台变压器一台工作 一台备用 当工作变压器故障 母线失去电压时 备自投动作将备用变压器自动投入 备自投常用的方式 进线备自投方式 母联 分段 备自投方式 变压器备自投方式 变电站一次接线方式较多 但备自投原理比较简单 不管多复杂的备自投方式 都是下面介绍的两种备自投方式的组合 变压器备自投方式及低压分段开关自投方式 进线备自投方式及高压分段开关备自投方式 三 变电站常用的备自投方式 变压器备自投方式及低压分段开关自投方式 图A 1两条电源进线 两段母线 两台主变 图A 2一条电源进线 两段母线 两台主变 充电 条件 a 10KV 母 母均有电压 b 4DL开关合位 5DL开关分位 6DL合位 c 备投控制字投入 d 备投压板投入 放电 条件 a 备投保护动作出口 b 有外部闭锁信号 备自投启动条件10KVI II母线无电压 1 主变低压侧无电流 110kvII母线有电压 备自投动作过程1 主变故障主保护动作使其高 低压侧开关跳闸或高 低压侧开关误跳10KVI II母线失压且1 主变低压侧无电流备自投启动延时后追跳1 主变低压侧4DL开关检查1 主变低压侧断路器4DL已断开 且110kvII母线有电压经延时先合上2 主变高压侧2DL开关 再经延时合上2 主变低压侧5DL开关 A变压器备自投方式 图1 两条电源进线 两段母线 两台主变 运行条件10kV母联6DL合上 1 主变两侧断路器 1DL 4DL 合上 2 变压器两侧断路器 2DL 5DL 断开 1 主变带两段低压母线运行 2 主变备自投 要注意备用变压器中性点刀闸的位置 充电 条件 a 母 母均有压 b 5DL 6DL合位 7DL分位 c 备自投控制字投入 d 备投压板投入 放电 条件 a 7DL合位b I1 I2 Ic 备投保护动作出口 d 有外部闭锁信号 备自投启动条件10KVII母线无电压 2 主变低压侧无电流 10kvI母线有电压 备自投动作过程2 主变故障主保护动作使其高 低压侧开关跳闸或高 低压侧开关误跳10KVII母线失压且2 主变低压侧无电流备自投启动延时后追跳2 主变低压侧6DL开关检查2 主变低压侧断路器6DL已断开 且10kvI母线有电压经延时合上低压母线分段断路器7DL B低压分段备自投方式 图2 一条电源进线 两段母线 两台主变 运行条件两台主变投入运行各带一段低压母线 低压母线分段断路器7DL断开 两台主变压器互为备用 低压母线分段断路器7DL备自投 进线备自投方式及高压分段开关备自投方式 图3 两条电源进线 两段110kV母线 两台主变 图4 两条电源进线 两段110kV母线 两台主变 充电 条件a 110KV 母 母均有电压 b 1DL合位 2DL分位 5DL合位 c 备自投控制字投入 d 备投压板投入 放电 条件a 备投保护动作出口 b 有外部闭锁信号 备自投启动条件110kV母线无电压 进线一无电流 进线二有电压 备自投动作过程当电源进线一线路故障使1DL跳闸或误跳110kV母线失压且进线一无电流进线备自投启动延时后追跳1DL检查1DL断路器已断开 且进线二有电压延时后合上2DL A进线备自投 图3 两条电源进线 两段110kV母线 两台主变 运行条件电源进线一运行 带两段110kV母线 电源进线二热备用 两台主变运行或一运行一备用 充电 条件 a 110KV 母 母均有压 b 1DL 2DL合位 5DL分位 c 备自投控制字投入 d 备投压板投入 放电 条件 a 5DL合位b 备投保护动作出口 c 有外部闭锁信号 备自投启动条件110KVII母无电压 故障线路2DL无电流 110kVI母有电压 或检备用电源进线有电流 备自投动作过程电源线路故障使2DL断路器跳闸或误跳110kVII母失压且故障线路无电流110kV侧分段备自投启动延时后追跳故障侧断路器2DL检查2DL断路器已断开且110kVI母有电压延时后合上分段断路器5DL B高压分段开关备自投 图4 两条电源进线 两段110kV母线 两台主变运行 运行条件电源进线一和电源进线二皆运行 分别带两段110kV母线 110kV分段断路器热备用 两台主变运行或一运行一备用 110kV内桥接线方式此接线方式一般考虑配置两套备自投装置 一套为进线 高压分段备自投装置 另一套为低压分段备自投装置 110kV内桥接线方式 图5 110kV内桥接线 备自投动作逻辑 备自投动作逻辑中设有闭锁条件 启动条件 检查条件 当启动条件全部满足 闭锁条件不满足时 动作出口 检查条件用于检测动作成功与否 另外为了防止装置误动 在动作判别中设计有充电条件 只有充满电后才开放出口逻辑 1 满足充电条件 2 工作母线失压 非PT断线造成 3 检查有无其他外部条件闭锁备自投 4 跳开与原工作电源相连接的断路器 以免备用电源合闸于故障 5 检查备用电源是否合格 如满足要求则合上工作母线与备用电源相连的断路器 6 备自投只动作一次 备自投动作基本遵循的原则 1 备用侧的电压应处于正常运行范围 备用设备应处于正常的准备状态下 备自投装置方可动作 2 工作电源侧的电压应低于预定数值 并且持续时间大于预定时间 方可动作 3 备自投装置只允许备投一次 动作投于永久性故障的设备上时应加速跳闸 闭锁备自投装置 4 逻辑回路应有PT断线闭锁功能 手动跳闸闭锁及保护闭锁功能 四 备自投装置的运行原则 5 备自投装置动作后先追跳工作电源断路器 确认工作电源断路器断开后 备自投装置才能投入备用电源开关 6 整定时既保证追跳和自投的时间差合理 可靠 又保证失压时间短 7 站内如有两套及以上备自投装置 则各级备自投装置应相互配合 8 在两台电源设备 互为暗备用时 同时运行在重负荷情况下 如存在一台电源设备故障跳闸有可能造成另一台电源设备过负荷的情况时 可采取如下措施 电流自投 通过电流的整定 允许变压器在一定负荷范围内备用自投 负荷联切 即通过备自投装置动作后联切一部分负荷 同时应闭锁这些线路的重合闸 联切负荷时应根据负荷性质来整定 逐级切除非重要用户 9 备用电源断路器上需装设相应的继电保护装置 如 自动投入故障母线或故障设备的保护措施 并应与上 下相邻的断路器保护相配合 以保障系统的稳定运行 10 调度部门应结合每年远切负荷 紧急事故拉闸序位表 低周方案等稳定措施确定各站备自投的方式 主要是不允许使用备用电源自动投入装置将以上措施所切除的负荷恢复 11 站内如有有源线路 小水电 小火电 及调相机 则应在追跳运行开关的同时联切有源线路及调相机 12 站内如有无功补偿电容器则备自投启动后应联切电容器 如配置有低电压保护 也可以考虑由低电压保护动作切除电容器 但应考虑时间配合 13 站内母线上如有接地变压器带消弧线圈 应核算备自投动作后消弧线圈的脱谐度 如果有可能造成谐振过电压则应切除接地变压器 110kV及以上中性点有效接地的系统中 要防止备自投动作后系统失去有效的中性点接地 14 新建变电站时应配置低压分段和主变备投 根据接线形式 结合备自投导则确定是否需要配置进线和高压分段备投 低压分段和主变备投应能自适应 并由一套装置完成 备自投装置应具有合电流闭锁功能 15 备自投的投入方式应严格遵循湖北省电力公司企业标准 变电站备用电源自动投入装置技术导则 1 应该有备用电源或备用设备 2 当满足动作条件 又无闭锁条件时 备自投只允许动作一次 3 不管工作电源的断路器是否跳开 均应由备自投追跳一次工作电源的断路器后才能投入备用电源或设备 4 备用电源的母线电压满足要求 电压互感器应该安装在母线处 如果是双母线 都应该安装 取线路侧电压也可以 5 备自投装置应能实现PT断线闭锁功能 合电流闭锁功能 手动跳闸闭锁及保护闭锁功能 6 强调时差的配合 既保证追跳和自投的时间差合理 可靠 又保证失压时间短 总之 备自投的基本运行原则是 五 备自投装置的二次回路 一 四方CSC 246微机备自投交流回路 二 四方CSC 246备自投直流回路 一 说明 1 备自投装置接线已按设计图接入 装置取变电站10KV5 6 母线A B C相电压 主变低压侧开关 51 52 B相电流 接入开关量有 51 52手跳接点 51 52 01 02开关TWJ位置接点 53开关TWJ位置接点 装置可分合51 52及合01 02 53开关 2 备自投装置启动条件 母线电压小于U01值 3 备自投装置闭锁条件 线路电流大于I01 I02 及各开入量状态 4 备自投动作逻辑按低压分段备自投及变压器备自投方案加用 六 备自投装置的试验方案 二 安全措施 1 防止PT二次短路及反送 断开电压空开 在加电压模拟量处断开端连片或者断开至备自投装置的电压线 注意一次运行方式倒换时 二次作相应变换的安全措施 2 防止CT二次开路 检查CT二次回路在线路控制屏已可靠短接后方可断开 注意一次运行方式倒换时 二次作相应变换的安全措施 3 断开跳 合01 51 02 52 53开关的出口压板 作那一套试验 压那一套相关的压板 注意一次运行方式倒换时 二次作相应变换的安全措施 三 带开关整组试验 低压分段备自投试验a 运行方式 1 2 主变并列运行 53开关停用 拉开531 532刀闸 b 模拟1 变主保护动作 造成10KV1 母线失压 备自投动作追跳51开关后合53 压上 跳51 合53压板 d 模拟PT断线时 备自投可靠不动e 模拟1 主变开关偷跳时 造成10KV1 母线失压 备自投合上53开关 压上 合53压板 主变备自投试验a 运行方式 1 主变经53开关送全站负荷 2 主变停用 断开2 主变联跳53压板 2 主变经53开关送全站负荷 1 主变停用 断开1 主变联跳53压板 b 模拟1 主变故障 造成10KV母线失压 备自投追跳51开关后合02 52 压上 跳51 合02 52压板 c 模拟PT断线时 备自投可靠不动d 模拟主变低压侧开关手动分闸 备自投可靠不动e 模拟主变保护动作 备自投可靠不动f 在压上备自投停用压板后 备自投可靠不动 七 微机备自投装置的应用 南瑞RCS 9651C许继WTB 820系列四方CSC 246 一 变电站常用的备自投装置 1 微机线路备自投保护装置 以下简称备自投 核心部分采用高性能单片机 包括CPU模块 继电器模块 交流电源模块 人机对话模块等构成 具有抗干扰性强 稳定可靠 使用方便等优点 2 备自投液晶数显屏和备自投面板上所带的按键使得操作简单方便 也可通过RS485通讯接口实现远程控制 3 装置采用交流不间断采样方式采集到信号后实时进行傅立叶法计算 能精确判断电源状态 并实施延时切换电源 4 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 其有可靠的软硬件看门狗功能和事件记录功能 二 微机备自投装置的特点 三 微机备自投装置使用说明A CSC 246备用电源自投装置 1 1备投方式及正常运行时的状态 备投方式 为10KV母联或1 2 变压器备用备自投自适应方式 装置所带保护功能退出 指示灯 装置面板液晶屏左侧设置了十一只红绿双色指示灯 亮绿灯指示充电满 亮红灯指示动作出口 面板指示灯含义对照表 1 2压板名称及作用 面板上信号指示灯 6个 1 运行灯 绿灯 装置正常运行时 每秒闪烁5次 如果闪烁不正常表示装置处于不正常运行状态 2 跳闸灯 红灯 装置正常运行时熄灭 装置动作于跳闸时点亮 保持到有复归命令发出 3 合闸灯 红灯 正常运行时熄灭 装置动作于合闸时点亮 保持到有复归命令发出 4 告警灯 红灯 正常运行时熄灭 保护动作或装置发生故障时点亮 保持到有复归命令发出 5 6 备用 共两个信号灯 备用熄灭状态 B 许继WBT 822备用电源自投装置1 1正常运行时的状态 a 第一屏主信息图显示本装置一次侧接线原理图 同时显示一次侧电流 电压值及其它实时参数 b 进线二自投充电状态 2 变自投充电状态 C1 c 进线一自投充电状态 1 变自投充电状态 C2 d 分段自投充电状态 C3 以上状态为真时以黑色圆圈显 从上至下为1 3 状态为假时不显 液晶面板信息显示 1 2压板名称及作用 C 南瑞RCS 9651C备用电源自投装置 1 1正常运行时的状态 指示灯说明装置正常运行时 运行 灯应亮 告警指示灯 黄灯 应不亮 按 信号复归 按钮 复归所有跳闸指示灯 并使液晶显示处于正常显示主画面 液晶屏幕主画面 方式1和2 对应1 和2 进线 或变压器 互为明备用的两种动作方式 方式3和4 对应通过分段 或桥 断路器实现 母和 母互为暗备用的两种动作方式 装置自检报告装置能存储64次装置自检报告 保护装置运行中 硬件自检出错或系统运行异常将立即显示自检报告 当一次自检报告中有多个出错信息时 所有自检信息将滚屏显示 格式如下 1 2 压板名称及作用 1 备自投装置投运前必须完成装置调试和整组调试 改造或新增装置调试时不带实际断路器 采用模拟断路器的方式进行 在装置调试完毕后 安装单位应编写出整组调试方案 经本单位主任工程师审核签字后报公司生产技术部 生产技术部复核方案后协同调度部门安排整组试验 调度部门应及时安排运行方式 确保整组调试正常进行 2 安装调试完毕后安装单位应向变电运行单位提交运行说明 经二次专责工程师审核后下发执行 并报送生产技术部和调度部门 3 运行单位应对备自投装置进行严格验收 整组调试必须全过程参与 八 备自投安装 验收工作中应注意的问题 1 在进行备自投的定检前 要采取相应的安全措施 做好外回路风险点的拆除与记录 避免试验时相邻保护及运行设备发生误动的事故 2 在对备自投进行定检时 因两路电源进线不可能同时停电 给备自投的传动试验带来很大的风险与困难 校验备自投装置时可不进行带断路器的整组试验 可通过检查出口接点是否导通的方式进行 也可以结合进线开关轮停的检修方式 采取分步传动的试验方法进行 九 备自投装置的定检及考核管理 3 备自投装置新安装第一年内必须做一次校验 以后每三年进行一次校验 4 备自投装置每正确动作一次 评价为110kV继电保护正确动作一次 备自投装置拒动或误动一次 评价为110kV继电保护不正确动作一次 1 运行人员对备自投进行日常维护时 应特别注意装置的充电标志是否正常 2 当运行人员操作导致压板变位或更改定值拨轮时 应在30秒内按复位开关加以确认 否则装置会告警 修改定