220 kV電網(wǎng)多種功能備用電源自動投入裝置的研究設(shè)計和應(yīng)用

1、220 kv電網(wǎng)多種功能備用電源自動投入裝置的研究設(shè)計和應(yīng)用 1 必要性隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，近兩年，廣東電網(wǎng)的供電負荷快速增長。2002年，廣東電網(wǎng)負荷增長率為16.1%；2003年，廣東電網(wǎng)負荷增長率已上升到26%。但電網(wǎng)基建滯后，跟不上供電負荷增長的速度。合理的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的物質(zhì)基礎(chǔ)。由于電網(wǎng)和電源結(jié)構(gòu)不合理，電網(wǎng)、電源建設(shè)跟不上供電的需要，電網(wǎng)運行中出現(xiàn)了一些不穩(wěn)定的因素；一些輸電線路經(jīng)常處于滿載，甚至過載狀態(tài)，部分電網(wǎng)的短路電流超標等。為了解決上述問題，提高電網(wǎng)正常運行情況下的供電能力，減少重載線路的負荷，限制短路電流,經(jīng)分析研究，這兩年，廣東電網(wǎng)采取了特殊的解網(wǎng)

2、分區(qū)供電運行方式。一些220 kv變電站的220 kv母線分列運行，一些220 kv線路環(huán)網(wǎng)解環(huán)運行。采取這些措施后，短路電流得到了控制，解決了局部電網(wǎng)正常情況下線路重載問題和n-1故障情況下相應(yīng)輸電線路嚴重過載問題，提高了供電能力。解決了這些問題的同時，由于一些母線解列，線路解環(huán)。一些母線，甚至整座變電站出現(xiàn)了由單側(cè)電源供電的情況，使供電的可靠性下降了。面對這樣的運行情況，必須要研究和解決的課題是：如何做到既要提高供電能力，又要保證供電的可靠性。要在相對薄弱既定的電網(wǎng)格局下，彌補一次系統(tǒng)網(wǎng)架不完善造成的不足，提高電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行水平，并且做到少投資，多收益，就要恰如其分地配置安全自動裝置并

3、正確發(fā)揮它們的反事故作用。經(jīng)過充分的分析研究，要提高供電的可靠性，就要在單側(cè)電源供電的網(wǎng)點、過載的網(wǎng)點以及安全穩(wěn)定運行需要的網(wǎng)點，設(shè)置備用電源。當主供電源中斷后，或相關(guān)元件過載時，迅速自動投入備用電源。由此，近兩年來，備用電源自動投入已經(jīng)成為220 kv電網(wǎng)提高供電可靠性的一項重要措施。 2 功能設(shè)計220 kv電網(wǎng)備用電源自動投入裝置的功能和方式，并不像傳統(tǒng)無壓自動投入那種單一形式的自動投入裝置那么簡單。根據(jù)電網(wǎng)的運行實際，按照功能和作用劃分，我們在廣東省220 kv電網(wǎng)中研究設(shè)計了四種形式的備用電源自動投入裝置。a)無壓檢定自動投入裝置主要是解決由單側(cè)電源供電的負荷供電的可靠性，當單一電源

4、運行中因故跳閘后，通過檢定母線失壓，自動投入備用電源。b)過載檢定自動投入裝置檢定主變壓器或輸電線路過載，自動投入備用線路（電源）。通過自動投入的線路電源分擔部分負荷，達到消除原主變壓器或線路過載的目的。這種自動投入措施的優(yōu)點在于它不損失任何供電負荷，比檢測線路過流切負荷更勝一籌，因為后者要損失被切除的負荷。c)穩(wěn)定控制自動投入裝置當主變壓器（或線路）三相跳閘后影響到相關(guān)線路的熱穩(wěn)定或暫態(tài)穩(wěn)定時，通過自動投入備用電源（或線路）來解決穩(wěn)定控制問題。如有需要，可設(shè)計成智能型帶控制策略的自動投入裝置，智能型穩(wěn)定控制自動投入裝置要檢測220 kv線路（或主變壓器）跳閘前的潮流和該站110 kv線路可切

5、負荷大小和功率方向。通過穩(wěn)定計算分析來確定，自動投入前是否需要先切負荷，設(shè)置功率門檻，整定切負荷量，需要時按控制策略實施切負荷和自動投入。d)雙備用電源補充自動投入裝置對于一些較重要或穩(wěn)定控制要求較高的設(shè)備，如果一次（或一個開關(guān)）自動投入不成功，會導致較嚴重后果時，設(shè)置雙備用自動投入。當一個開關(guān)自動投入不成功時，再啟動自動投入第二個備用開關(guān)。500 kv增城變電站的220 kv母線分段開關(guān)自動投入形式就是這種雙備用自動投入方式。 3 功能和技術(shù)要求 3.1對檢無壓備用電源自動投入裝置的要求為了自動投入后供電的安全可靠，除了檢測原供電母線確已失壓外，還要保證備用電源線路一定要處于正常、待命的狀態(tài)

6、。防止自動投入于故障或失壓的線路上。因此，一般要檢測備用電源線路的運行電壓和頻率在整定的合格范圍內(nèi)。 3.2裝置要靈活可靠，適應(yīng)多種運行方式的需要一個變電站的運行方式是多變的，要具體分析需要自動投入的方式，按需要設(shè)計。一般情況下，環(huán)網(wǎng)中開環(huán)的變電站最基本的檢無壓備用電源自動投入方式有三種：a)雙母線分列運行，任一母線失壓，對應(yīng)的進線無電流，根據(jù)故障前此線路的功率大小，決定是否切除部分負荷后，切除原供電線路開關(guān)，自動投入母聯(lián)2012開關(guān)。b)進線甲開環(huán)，負荷由進線乙供電。檢測到變電站220 kv母線失壓，且進線乙已無電流。再檢測比較進線乙故障前的功率大小是否大于整定值，如大于整定值，切除適量負荷

7、和切除進線乙開關(guān)后，自動投入進線甲開關(guān)。c)進線乙開環(huán)，負荷由進線甲供電。進線甲、乙開環(huán)方式互換，自動投入開關(guān)相應(yīng)改變，原理相同。如果是設(shè)備三跳或過載自動投入，則要根據(jù)分析和計算確定需要自動投入的開關(guān)及方式。如果裝置只有單一的自動投入方式，當運行方式改變后，將失去備用電源自動投入功能，達不到提高供電可靠性和穩(wěn)定控制的目的。 3.3有旁路代供，二次電流回路自動切換功能接入備用電源自動投入裝置的線路，有時會由旁路開關(guān)代路供電，為了保證旁路開關(guān)代供時的自動投入功能，設(shè)計時應(yīng)將旁路開關(guān)的ta和tv回路接入裝置，設(shè)置代路切換開關(guān)，軟件寫入自動代路功能。 3.4自動投入的同期要求a)備用電源的自動投入，如

8、屬于兩個不同系統(tǒng)的并列，要按同期并列的條件設(shè)計和整定。b)備用電源的自動投入，如屬于大環(huán)網(wǎng)的并環(huán)，要按同期并環(huán)的條件設(shè)計和整定。并列和并環(huán)的同期條件參照電力系統(tǒng)調(diào)度規(guī)程的規(guī)定。 3.5裝置的閉鎖功能要求為了防止誤動作以及誤動作造成事故擴大，裝置必須設(shè)置閉鎖功能，根據(jù)電網(wǎng)運行上可能出現(xiàn)的情況，裝置應(yīng)考慮設(shè)置以下四種閉鎖功能。a)為了防止備用電源自動投入于故障母線，設(shè)置母差保護或失靈保護動作閉鎖自動投入的功能，必須等到手動復(fù)歸信號后，裝置自動投入功能才重新開放。b)為防止開關(guān)在檢修時誤動自動投入，設(shè)置開關(guān)檢修自動閉鎖自動投入功能。但應(yīng)注意僅閉鎖正在檢修的開關(guān)的自動投入，其余非檢修開關(guān)的自動投入功能

9、照常開放。c)對于檢無壓自動投入和開關(guān)三相跳閘自動投入裝置，還應(yīng)設(shè)置手跳開關(guān)閉鎖自動投入功能，防止手跳開關(guān)后失壓錯誤自動投入和錯誤作三相故障跳閘自動投入。但應(yīng)注意，所有的手跳閉鎖功能僅閉鎖該手跳開關(guān)對自動投入裝置的啟動功能。d)設(shè)置人工閉鎖信號（可用設(shè)置投、退總壓板的方式）閉鎖整套裝置，收到人工閉鎖信號后閉鎖自動投入功能，解除閉鎖后經(jīng)tbs延時，自動投入功能重新開放。 3.6裝置綜合輔助功能為便于運行管理、維護和事故分析，裝置應(yīng)具有事件記錄、數(shù)據(jù)記錄、打印、自檢和告警功能。 4 應(yīng)用成果合適的地點、合理的配置、多種功能的備用電源自動投入裝置在電網(wǎng)反事故工作中發(fā)揮了重大作用。 4.1保證了主供電

10、源跳閘后變電站的連續(xù)供電，提高了用戶供電的可靠性例證如下：a) 2002年12月31日6時34分，向220 kv平勝變電站供電的單一電源線路220 kv平雷線故障跳閘，裝設(shè)在平勝變電站的無壓檢定自動投入裝置檢測到平勝變電站母線失壓后，立即跳開220 kv平雷線開關(guān)，自動投入220 kv芳平線開關(guān)。使220 kv平勝變電站原來所帶的48 mw負荷安全連續(xù)運行，挽回了對用戶供電的損失。b) 2003年11月28日，220 kv莆心變電站的220 kv母線分列運行，220 kv深莆線事故跳閘，原深莆線所帶莆心變電站的220 kv 母線瞬間失壓。我們裝設(shè)在莆心變電站的備用電源自動投入裝置檢測到這一信息

11、，正確動作，自動投入220 kv母聯(lián)2012號開關(guān)，使220 kv深莆線所帶的莆心變電站115 mw負荷恢復(fù)了連續(xù)供電，避免了負荷損失。 4.2 主供電源跳閘后，備用電源自動投入，避免其它電源（線路）過載導致穩(wěn)定事故例證如下：500 kv增城變電站的220 kv 和母線負荷很重，由2號、3號主變壓器和220 kv的增開線供電。2003年1月25日，500 kv的3號主變壓器發(fā)生故障，瓦斯保護動作跳開主變壓器三側(cè)開關(guān)，備用電源自動投入裝置檢測到3號主變壓器跳閘，按預(yù)先制定的控制策略自動投入220 kv的2026號母線分段開關(guān)，引入1號主變壓器電源，分擔了失去3號主變壓器電源的部分負荷，避免了2號

12、主變壓器和增開線的過載事故及可能發(fā)生的電網(wǎng)連鎖反應(yīng)事故。 5 安全運行注意事項a)裝設(shè)備用電源自動投入裝置的線路開關(guān)斷開熱備用一側(cè)線路，一定要裝設(shè)避雷器，以免雷電擊穿熱備用開關(guān)的絕緣，毀壞變電站設(shè)備。在線路沒有安裝避雷器的情況下，可以根據(jù)實際情況，考慮利用母線避雷器作為設(shè)備防雷保護，在母聯(lián)開關(guān)裝設(shè)備用電源自動投入裝置。b)備用電源自動投入的整定值要與繼電保護開關(guān)三相跳閘重合閘、線路后備保護和上下級備用電源自動投入裝置動作的時間配合，避免在三相重合或后備保護動作過程中自動投入備用電源（注：開關(guān)單相跳閘不滿足自動投入裝置檢測的三跳失壓條件，可不予考慮時延配合問題）。c)備用電源自動投入裝置應(yīng)設(shè)置低頻低壓、電壓變化率超限、頻率變化率超限及安全自動裝置動作閉鎖信號，使其在安全穩(wěn)定運行時或安全自動裝置動作時自動閉鎖自投。d) 對于向主網(wǎng)供電的220 kv變電站中110 kv、10 kv側(cè)接有的小電源，在主供電源跳閘且母線電壓低于整定值后，應(yīng)先斷開小電源，再投重合閘或備用電源。e)原供電線路跳閘前如果所帶負荷過重，應(yīng)先切除部分負荷（可整定，先計算確定），然后自動投入自備用電源，以免自動投入時沖擊過大，自動投入后引起相關(guān)元件過載和穩(wěn)定事故。6結(jié)論由于電網(wǎng)的規(guī)劃建設(shè)不能滿足電網(wǎng)的運行要求，在電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱又必須采取解網(wǎng)分區(qū)供電運行的情況下，造成局部電網(wǎng)和部分變電站的供