變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投方式詳解
摘 要：該文簡要闡述了工程中常用的變壓器低壓側(cè)分段斷路器備用電源自投的主接線、運(yùn)行方式。并討論應(yīng)遵守的原則，以保證電網(wǎng)安全、可靠、穩(wěn)定的運(yùn)行。
電力系統(tǒng)中，因?yàn)楣收匣蚱渌蚬ぷ麟娫磾嚅_以后，將備用電源、備用設(shè)備或其他電源自動(dòng)地迅速地投入工作，令用戶能盡快恢復(fù)供電的自動(dòng)控制裝置，簡稱備自投裝置（AAT裝置）。采用備自投裝置可以提高供電可靠性、簡化繼電保護(hù)配置、限制短路電流并提高母線殘壓。隨著用戶對供電可靠性要求的提高，備自投裝置得到了廣泛應(yīng)用，是電力部門為保證用戶連續(xù)可靠供電的重要手段。
備用電源的配置方式很多，形式復(fù)雜，一般有明備用和暗備用兩種基本方式。系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，備用電源不工作，稱為明備用；系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，備用電源也投入運(yùn)行的，稱為暗備用，暗備用實(shí)際上是兩個(gè)工作電源的互為備用。主要有低壓母線分段斷路器備自投、內(nèi)橋斷路器備自投和線路備自投三種方案，現(xiàn)對工程中常用的變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投方案和原則進(jìn)行探討。
1 變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投的原則
變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投有四種自投方式，在工作時(shí)，對它們的基本要求是相同的，均應(yīng)遵守一定的原則，才能保證備自投裝置正常工作，保證電網(wǎng)安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。
備自投裝置必須在失去工作電源、且備用電源正常時(shí)投入。當(dāng)備用電源不滿足電壓條件時(shí)，備自投裝置不應(yīng)動(dòng)作，應(yīng)立即放電。同時(shí)能發(fā)出備用電源線路TV斷線信號。備用電源瞬間失壓，應(yīng)能延時(shí)一定時(shí)間不放電。
工作電源或工作設(shè)備，無論任何原因造成電壓消失，備自投均應(yīng)動(dòng)作，包括由于運(yùn)行人員的誤操作造成的失壓。使備用電源自動(dòng)投入工作，保證不間斷供電。
工作電源的母線失壓時(shí)，必須進(jìn)行工作電源無電流檢查，才能啟動(dòng)備自投，以防止電壓互感器二次電壓斷線造成失壓，引起備自投誤動(dòng)。工作電源的母線暫時(shí)失壓又恢復(fù)，備自投裝置其充電時(shí)間應(yīng)清零后，再重新計(jì)時(shí)充電。
工作電源確實(shí)斷開后，備用電源才允許投入。工作電源失壓后，無論其進(jìn)線斷路器是否斷開，即使已經(jīng)測量其進(jìn)線電流為零，還是要先斷開斷路器，并確認(rèn)該斷路器位置確已斷開后，才能投入備用電源。這是為了防止將備用電源投入到故障元件上，擴(kuò)大事故，加重設(shè)備損壞程度。如一旦工作電源故障使保護(hù)拒動(dòng)，但其故障被上一級后備保護(hù)切除，此時(shí)備自投裝置動(dòng)作后備用電源合于故障的工作電源，將會(huì)擴(kuò)大事故。
備用電源自動(dòng)投入前，切除工作電源的斷路器必須延時(shí)。經(jīng)延時(shí)切除工作電源進(jìn)線斷路器，是為了躲過工作母線引出線故障造成的母線電壓下降。此延時(shí)時(shí)限應(yīng)大于最長的外部故障切除時(shí)間。同時(shí)，備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間，以負(fù)荷的停電時(shí)間盡可能短為原則。從工作母線失去電壓到備用電源自動(dòng)投入為止，中間有一段停電時(shí)間，這段時(shí)間短，對用戶電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)是有利的。運(yùn)行實(shí)踐證明，備自投裝置的動(dòng)作時(shí)間以1～1.5s為宜。
手動(dòng)斷開工作電源時(shí)，備自投裝置不應(yīng)該動(dòng)作。工作電源進(jìn)線斷路器就地手合或遠(yuǎn)方遙控合閘后，其操作回路輸出的接點(diǎn)閉合，作為備自投裝置的輸入，使裝置充電。在保護(hù)動(dòng)作斷開斷路器時(shí)，接點(diǎn)仍閉合，不會(huì)變位。在就地手動(dòng)或遠(yuǎn)方遙控?cái)嚅_斷路器時(shí)，接點(diǎn)斷開，備自投裝置立即放電，從而自動(dòng)退出。
備自投裝置應(yīng)具有閉鎖的功能。每套備用電源自投裝置均應(yīng)設(shè)置有閉鎖備用電源自投的邏輯回路，以防止備用電源投到故障的元件上，造成事故的擴(kuò)大。如圖1中，1#、2#主變分列運(yùn)行，I段母線有故障或10kV出線有故障，其保護(hù)拒動(dòng)，則由1#主變后備保護(hù)動(dòng)作斷開1DL，造成I段母線失壓，這時(shí)2#主變供電的II段母線，不應(yīng)該經(jīng)3DL合閘投入到故障的I段母線上，應(yīng)當(dāng)由1#主變后備保護(hù)動(dòng)作后輸出的開關(guān)量去閉鎖備自投裝置動(dòng)作。
備自投裝置只允許動(dòng)作一次。當(dāng)工作電源失壓，備自投裝置動(dòng)作后，若繼電保護(hù)裝置再次動(dòng)作，又將備用電源斷開，說明可能存在永久故障。因此，不允許再次投入備用電源，以免多次投入到故障元件上，對系統(tǒng)造成不必要的沖擊和更嚴(yán)重的事故。
備自投裝置只有在充電條件滿足后，才可能啟動(dòng)或動(dòng)作；并完成全部準(zhǔn)備工作。備自投裝置放電后就不會(huì)發(fā)生第二次動(dòng)作。
針對低壓側(cè)母線上有10kV小水電并網(wǎng)線路，要求備自投為變壓器自投時(shí)，應(yīng)同時(shí)斷開兩段母線上的小水電線路斷路器；為分段斷路器自投時(shí)，應(yīng)斷開各自母線上的小水電線路斷路器。
2 變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投應(yīng)用實(shí)例
浙江省淳安縣供電局35kV鼓山變電所，變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投方案的主接線如圖1所示。
圖1 變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投方案主接線
由圖1可以看出，當(dāng)1#主變、2#主變不同時(shí)運(yùn)行，3DL為合位時(shí)，1#主變和2#主變互為明備用電源，此方案稱為變壓器自投。
當(dāng)1#主變、2#主變同時(shí)運(yùn)行，3DL斷開時(shí)，10kV I段母線和II段母線互為暗備用電源，此方案稱為分段斷路器自投。
2.1 自投方式1（1#主變運(yùn)行，2#主變備用）
當(dāng)1#主變故障，其主保護(hù)動(dòng)作1DL跳閘；或者1#主變高壓側(cè)失壓，引起10kV I段、II段母線均失壓，且電流互感器TA1無電流，則斷開1DL、4DL和10kV I段、II段母線小水電線路斷路器，合上2#主變2DL、5DL，由2#主變供電。2#主變自投啟動(dòng)條件是10kV I段、II段母線均失壓、電流互感器TA1無電流、1DL確在斷開位置。檢查電流互感器TA1無電流，是為了防止10kV I段、II段母線電壓互感器二次電壓斷線引起的誤投。
2.2 自投方式2（2#主變運(yùn)行，1#主變備用）
當(dāng)2#主變故障，其主保護(hù)動(dòng)作2DL跳閘；或者2#主變高壓側(cè)失壓，引起10kV I段、II段母線均失壓，且電流互感器TA2無電流，則斷開2DL、5DL和10kV I段、II段母線上小水電線路斷路器，合上1#主變1DL、4DL，由1#主變供電。1#主變自投起動(dòng)條件是10kV I段、II段母線均失壓、電流互感器TA2無電流、2DL確在斷開位置。檢查電流互感器TA2無電流，是為了防止10kV I段、II段母線電壓互感器二次電壓斷線引起的誤投。
2.3 自投方式3（1#主變運(yùn)行，2#主變運(yùn)行，10kV分段斷路器3DL斷開）
當(dāng)1#主變故障，其主保護(hù)動(dòng)作1DL跳閘；或者1#主變高壓側(cè)失壓，引起10kV I段母線失壓，且電流互感器TA1無電流，而10kV II段母線有電壓，則斷開1DL、4DL和10kV I段母線小水電線路斷路器，合上3DL，保證10kV I段母線的供電。分段斷路器自投起動(dòng)條件是10kV I段母線失壓、電流互感器TA1無電流、10kV II段母線有電壓、1DL位置確在斷開位置。
2.4 自投方式4（1#主變運(yùn)行，2#主變運(yùn)行，10kV分段斷路器3DL在斷開位置） 有電壓，則斷開2DL、5DL和10kV II段母線小水電線路斷路器。合上3DL，保證10kV II段母線的供電。分段斷路器自投起動(dòng)條件是10kV II段母線失壓、電流互感器TA2無電流、10kV I段母線有電壓、2DL位置確在斷開位置。
在實(shí)際工程中，當(dāng)變電所的最高負(fù)荷低于其中一臺(tái)主變的容量時(shí)，主變在運(yùn)行方式上采用一臺(tái)主變運(yùn)行、一臺(tái)主變備用的運(yùn)行方式，此時(shí)應(yīng)采用變壓器自投方案，即工程實(shí)例中的方式1和方式2。
針對小水電站多，低壓母線上10kV出線有小水電并網(wǎng)的情況，在主變自投動(dòng)作時(shí)，應(yīng)同時(shí)解兩段母線上的10kV小水電線路斷路器。
當(dāng)變電所的負(fù)荷高于其中一臺(tái)主變的容量時(shí)，主變在運(yùn)行方式上采用分列運(yùn)行方式，即兩臺(tái)主變同時(shí)運(yùn)行，低壓側(cè)分段斷路器在斷開位置，此時(shí)應(yīng)采用分段斷路器自投方案，即工程實(shí)例中的方式3和方式4。
針對小水電站多，低壓母線上10kV出線有小水電并網(wǎng)的情況，在分段斷路器自投時(shí)，應(yīng)只斷開各自母線上的10kV小水電線路斷路器。當(dāng)分段斷路器合上后，還應(yīng)有過負(fù)荷聯(lián)切功能，斷開相應(yīng)的10kV出線斷路器，將負(fù)荷限制在此時(shí)運(yùn)行的一臺(tái)主變的容量以下，避免主變因超載導(dǎo)致?lián)p壞。
3 結(jié)束語
通過分析變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投原則、方式和動(dòng)作過程，淳安縣供電局2006年在35kV臨岐變電所和淡竹變電所使用了變壓器自投，2007年在35kV汾口變電所和鼓山變電所使用了分段斷路器自投，從近2～3年保護(hù)傳動(dòng)帶斷路器模擬試驗(yàn)情況，和投入運(yùn)行后的實(shí)際動(dòng)作結(jié)果來看，備自投均能正確動(dòng)作，確實(shí)提高了供電可靠性。這些工程實(shí)踐的結(jié)果，證明對變壓器低壓側(cè)分段斷路器備自投原則、方式和動(dòng)作過程是合理的、正確的。（浙江省斷路器協(xié)會(huì)）