提高进线备自投装置的正确动作率

2022-09-11

备自投装置是电力系统为了提高供电可靠性而装设的安全自动装置, 当工作电源因故障消失后, 并且在备自投装置整定时间 (备自投装置跳进线开关时间) 范围内重合闸未成功, 备自投装置将工作电源断开, 将备用电源投入工作。随着电网规模不断扩大, 为了保证供电的可靠性, 进线备自投在110kV电网中得到广泛的应用。本文主要针对110kV进线备自投运行中容易出现的一些问题进行了分析, 并提出了相应的改进措施。

1 进线备自投装置动作逻辑

如图1所示的一次接线图, 进线Ⅰ为工作电源, 进线Ⅱ为备用电源。下面就以进线Ⅱ备用进线Ⅰ为例说明进线备自投的动作逻辑。

备自投装置充电完成后, 以母线无压、进线Ⅱ有压、进线Ⅰ没有电流作为启动条件, 经延时跳开进线Ⅰ开关1DL;以进线Ⅱ有压、1DL开关在跳闸位置、母线无压作为启动条件, 经延时合进线Ⅱ开关2DL。

2 进线备自投运行中存在的问题及改进措施

2.1 备自投动作时间与线路重合闸的配合

在《3kV—110kV电网继电保护装置运行整定规程》中指出:备自投装置启动后延时跳开工作电源, 动作时间应大于本级线路电源侧后备保护动作时间, 需要考虑重合闸时, 应大于本级线路电源侧后备保护动作时间与线路重合闸时间之和。

在我局整定方案中优先考虑工作电源线路重合成功恢复供电, 如果重合闸不成功备自投再动作。因此备自投装置动作跳工作电源的时间整定值tzd为:

其中:tII—本级线路电源侧有灵敏度段保护动作时间;

tch1—电源侧重合闸时间;

tch2—负荷侧重合闸时间;

△t—裕度。

如果备自投装置动作跳工作电源的时间较短, 不能躲过线路重合成功的时间, 将导致环网运行, 可能会对一次设备带来冲击。

此外, 可以合理选择线路重合闸的方式来避免线路重合闸和备自投装置同时动作。电源侧开关的重合闸方式为检母线有压线路无压, 负荷侧的重合闸方式为检线路有压母线无压。这样如果备自投先于重合闸动作, 母线有压, 重合闸条件不满足, 线路重合闸不出口, 避免了线路重合闸和备自投装置同时动作。

2.2 工作电源开关偷跳后备自投的动作逻辑

我局现应用的备自投装置主要来自南京南瑞公司的RCS-9651、北京四方公司的C S C-2 4 6以及C S B-2 1系列。R C S-9 6 5 1、CSB-21系列备自投装置对于开关偷跳的情况未加特殊处理, 即进线开关偷跳后, 母线失压, 工作电源进线无流, 只要备用线路有压, 备自投装置就可以启动, 后续的动作逻辑与工作电源故障失电后的动作逻辑相同。CSC-246系列备自投装置与上述两种装置不同之处是可以由用户通过控制字来选择进线开关偷跳后备自投的后续动作情况。

从表1中给出的CSC-246装置控制字含义中可以看到, 控制字中D14位为开关偷跳后备自投动作情况的控制位。“开关偷跳备投继续”表示备自投装置判断开关偷跳后, 不经跳闸延时, 只经合闸延时直接合备用线路开关。“开关偷跳再执行跳”表示备自投装置判断开关偷跳后, 仍然要经跳闸延时再跳一次工作电源开关, 跳开后再经合闸延时合备用线路开关。明显, “开关偷跳备投继续”缩短了母线失压的时间, 但同时也存在一个问题, 下面通过一起备自投和重合闸同时动作造成环网的实例进行说明。

如图2所示, C变电站配有进线备自投装置。正常运行方式, 线路BC为工作电源, 线路AC为备用电源。事故过程为:BC线C相发生瞬时接地故障, B站侧13ms分相差动保护出口, 1574ms重合闸出口, 重合成功。C站侧14ms分相差动保护出口, 1889ms重合闸出口, 重合成功。同时, C站备自投装置19ms动作合AC线DL2开关。线路重合闸与备自投同时动作, 造成环网运行。

事后经过分析, 备自投装置控制字中D14位设置为“开关偷跳备投继续”, 即开关偷跳后不经跳闸延时, 只经合闸延时直接合备用线路开关。这样BC线路故障后由线路保护跳闸, KKJ接点不变位, 备自投装置判断为开关偷跳, 只经过合闸延时0.15S (装置整定的合备用线路开关的时间为0.15S) 合备用线路开关DL2。BC线路B站侧的重合闸方式为检母线有压线路无压, C站侧的重合闸方式为检母线无压线路有压, 虽然备自投动作使得C站母线已经有压, 但是因为C站侧保护装置CSC-163A具备线路和母线均有压时自动转检同期的功能, 造成了备自投动作后BC线路重合闸检同期重合成功, 最终造环网运行。为避免线路重合闸与备自投同时动作造成环网运行给电网稳定运行造成危害, CSC-246进线备自投装置应设置为“开关偷跳再执行跳”。

2.3 地方小水电对备自投装置的影响

目前我局有多个110kV变电站联接有地方小水电, 而小水电不能满足本地全部负荷的要求。这种情况, 如果主供电源故障失电, 一般母线电压不会马上消失, 而是被拉低后逐渐消失。这一过程使进线备自投装置处于等待状态, 一旦小电源解列后母线电压低于备自投装置无压启动定值, 备自投动作, 此时备自投再联切小水电也已经失去的实际的意义。因此对于有小水电上网的系统, 按常规的备自投配置, 备自投动作时间太长, 不能保证用户的正常用电和系统的稳定。

下面提供两种优化措施, 以提高小水电系统备自投动作的成功率。

(1) 在有小水电接入的系统增设解列装置

在有小水电接入的系统增设解列装置, 可以实现在备自投装置动作前, 以系统电压和频率为依据, 快速切除小水电进线, 然后再启动备自投。在备自投动作过程中为保证小电源可靠断开, 可以选择连跳小电源进线。小电源可以在系统恢复稳定后检同期合闸, 重新并网。这样备自投装置实现可靠动作, 快速恢复系统供电。

(2) 运行中优化整定, 合理计算定值

为使主供电源故障失电后备自投装置可以快速启动, 可以根据当地小水电的装机容量以及运行情况, 适当提高备自投装置无压启动定值 (大于无压合闸定值, 小于有压定值) 。这样可以使得备自投装置在主供电源故障失电后及时启动 (此时小水电还没有解列) , 再经延时联跳小电源, 满足备用电源合闸条件后合备用电源。

如果小水电的容量较大, 可以维持母线电压在一个相对较高的水平, 也设置备自投启动后不联切小电源, 但是要考虑地方小水电与备用电源同期合闸的可能, 设置备用电源检同期自投的方式。但主供电源失去后, 依靠小水电支撑的母线电压变化快, 不易捕捉到同期, 备自投动作成功率低。因此在实际运行中一般考虑联切小电源。