浅析站用电备自投装置在特高压变电站中的应用

摘要：随着我国电力行业的快速发展，人们对电力系统运行的稳定性和可靠性要求越来越高，站用电备自投作为保障变电站稳定可靠运行的一个重要装置有着广泛应用。现以某特高压变电站站用电备自投装置为例，对其基本原理、充放电条件、动作逻辑等进行了分析和探讨。

关键词：备自投;基本原理;动作逻辑

1 站用电系统配置分析

某特高压变电站站用电系统主要由110 kV 111B站用变、110 kV 112B站用变、10 kV 1号站用变、10 kV 2号站用变、35 kV 0号站用变及其控制保护系统组成。其中，10 kV 1号站用变电源引自站内1号主变低压侧110 kV 111B站用变，通过10 kV 1号站用变401开关与400 V Ⅰ母线连接;10 kV 2号站用变电源引自站内3号主变低压侧110 kV 112B站用变，通过10 kV 2号站用变402开关与400 V Ⅱ母线连接;35 kV 0号站用变电源引自某110 kV变电站35 kV线路，通过35 kV 0号站用变403开关、431开关、432开关与400 V Ⅰ母线和400 V Ⅱ母线连接。该站用电在正常运行方式下，10 kV 1号、10 kV 2号站用变均处于运行状态，35 kV 0号站用变处于充电状态。当运行的站用变失电退出时，备用站用变应能自动投入，为失电母线继续供电。

2 站用电备自投装置基本配置及动作原则

站用电备自投采用许继电气生产的WBT-851/P型数字式备用电源自动投切装置，可实现各种保护逻辑，具备保护逻辑开发可视化、事故分析透明化、软硬件设计可靠性高等特点，能满足各种接线方式下的备自投保护功能。其基本功能包括A分支备自投、B分支备自投、A分支电流后加速保护、B分支电流后加速保护、TV断线检测、断路器位置异常告警等。

当某段400 V母线非PT断线而造成负荷设备失电，在满足备自投启动条件下才能启动备自投。为了防止电压波动而导致备自投误动作，备自投的启动会经过一段时间延时，其动作时间一般都较为迅速，以免负荷设备长时间失电。

当备用电源发生永久性故障时，备自投装置动作可能会将备用电源投于故障，此时相关保护装置会可靠动作，再次将备用电源切断，切断后备自投不会再次启动，以免多次将备用电源投于故障，造成设备损坏和更加恶劣的影响。

3 备自投充放电条件分析

3.1    充电条件

以A分支备自投为例，备自投装置只有在满足下列所有充电条件后，才可能启动或动作。

（1）401开关合位;（2）431开关分位;（3）400 V Ⅰ母线有压;（4）430开关合位时，判别0号站用变低压侧有压，或430开关分位时，判别0号站用变高压侧有压。

以上条件均满足，15 s后A分支备自投充电。

3.2    放电条件

以A分支备自投为例，备自投装置只要满足下列条件之一时，均立即使备自投放电，备自投无法启动或动作。

（1）A分支备自投软压板退出;（2）备自投硬压板退出;（3）430开关合位时，0号站用变低压侧无压后，经无压放电延时后放电，或430开关分位时，判别0号站用变高压侧无压或0号站用变低压侧有压后，经放电延时后放电;（4）431开关合位;（5）403开关分位;（6）431开关位置异常;（7）401开关位置异常;（8）400 V Ⅰ母线TV断线（可经“TV断线不放电”控制字投退）;（9）闭锁A分支备自投开入;（10）1号站用变低压侧拒跳;（11）A分支合闸。

以上条件任意一项满足，A分支备自投瞬时放电。

4 备自投动作逻辑分析

以A分支备自投为例，当充电完成后，若当0号站用变高压侧430开关在合位时，检测到400 V Ⅰ母线无压，10 kV 1号站用变无流，0号站用变低压侧有压，则经延时Ttz1后跳开401开关，确认401开关跳开后经整定延时Thz1合上431开关。

当充电完成后，若当0号站用变高压侧430开关在分位时，检测到400 V Ⅰ母线无压，10 kV 1号站用變无流，0号站用变高压侧有压，则经延时Ttz1后跳开401开关，确认401开关跳开后，经整定延时Thz3合上430开关，确认430开关合上后检测0号站用变低压侧电压，确认有压后，经整定延时Thz1合上431开关。

如果备自投启动跳401开关且401开关合位不消失，经Tjt延时报“10 kV 1号站用变低压侧拒跳”，并对备自投放电。正常运行时，当任何放电条件满足时，报“A分支备自投放电告警”，200 ms后放电告警返回。A分支备自投逻辑原理框图如图1所示。

5 备自投电流后加速保护分析

站用电备自投装置设有A分支和B分支电流后加速保护，在备自投合闸后投入，投入时间可整定。以A分支为例，电流后加速软压板在投入状态时，431开关合闸产生脉冲信号，若此时任一相电流大于整定值，则经整定延时Tjs跳431开关。其逻辑原理框图如图2所示。

当本分支电流大于整定值，后加速软压板投入以及本分支合闸产生脉冲信号这3个条件同时满足时，经与门逻辑模块及延时Tjs使分支后加速保护动作，其中整定延时为了防止分支电流短暂性抖动而造成电流后加速保护误动，或门逻辑模块起到信号保持作用。

6 TV断线检测分析

以400 V Ⅰ母线TV异常检测为例。

（1）U1（正序电压）小于30 V，且10 kV 1号站用变低压侧合位或有流;（2）U1（正序电压）小于30 V，且0号站用变A分支合位或有流;（3）3U2（3倍负序电压）大于18 V。

以上任一条件成立后，延时10 s告警，报400 V Ⅰ母线TV断线;若不满足以上情况，10 s后TV断线返回，TV断线告警后可通过控制字选择是否对备自投放电。

7 断路器异常位置告警分析

以A分支备自投为例，当401开关处于分位状态且本开关所在线路有流，则经10 s延时后报401开关位置异常告警信号，同时闭锁备自投，当条件消失0.5 s后告警信号返回。

8 结语

本文对特高压变电站站用电备自投装置的基本配置、充放电条件、动作逻辑等进行了分析，该装置可显著提高电力系统供电可靠性、稳定性。随着经济发展，电力需求也将不断增加，特高压变电站规模会越来越大，届时将会对站用电备自投装置提出更高要求。

[参考文献]

[1] 220～1 000 kV变电站站用电设计技术规程（附条文说明）：DL/T 5155—2016[S].

收稿日期：2020-09-03

作者简介：张锐（1992—），男，江苏扬州人，助理工程师，研究方向：电力系统。