330kV变电站变压器备用自投装置的开发

摘要：固原330kV变电站主接线方式和负荷变化较大，因此其备自投装置启动、动作和闭锁所需接入的模拟量和监视的开关量较多，动作逻辑较复杂，文章根据固原变电站主接线特点及其要求的几种变压器运行方式，分析了各种运行方式下的故障可能性及自投装置的判断依据与处理方法；在原来装置基础上开发出符合固原变电站要求的变压器备用自投装置，经各种模拟故障测试，运行稳定，目前已正式投入运行。
　　关键词：变电站；备用自投装置；模拟量；开关量
　　1引言
随着电网规模的日益扩大和自动化水平的提高，诸多变压器备自投装置相继开发出来，各个变电站都在向无人值班过渡。固原330kV变电站自1994年投运以来，负荷变化较大，负荷较小时2台变压器运行极不经济，1台变压器运行又不可靠，事故状态下不能及时投入备用变压器。由于固原变电站备自投装置启动、动作和闭锁所需接入的模拟量和监视的开关量较多，动作逻辑较复杂，国内各厂家生产的备自投装置都无法满足要求，经常采用2台主变分列或并列运行方式，这样既不经济又不合理。为了解决上述问题，西安理工大学与许继公司联合研制了能满足其要求的备自投装置，目前已投入运行。
　　2变电站接线及特点
　　固原变电站是大坝电厂二期送出工程的配套工程，又是刘—天—关三回线的联络变电站，3回线分别与宁夏的大坝电厂、甘肃的靖远电厂及陕西电网连接，地理位置较重要。主变接线图见图1。
　　
　　固原地区主要负荷为农业负荷和电气铁路负荷，农业负荷所占比重较大，初冬和春夏之交为灌溉高峰，负荷最高可达120MVA，其他时间负荷水平较低，一般为20~30MVA，2台主变接近空载，损耗较高，运行极不经济；而电气铁路负荷虽然所占比重不大，但对供电可靠性要求非常高，不允许供电间断，为提高供电可靠性全部采用双回线供电。所以在负荷水平较低时，存在经济运行和供电可靠性之间的矛盾，要解决这一矛盾须采用一台变压器运行另一台变压器热备用，同时配置一套备用变压器自动投入装置的方案。
从图1可以看出，该变电站330kV部分的3/2接线方式比较特殊：①要使变压器断电与之有关的2台断路器必须都断开；②330kV断路器断开后本侧电压依然存在，只有与之连接的中、低压侧电压消失，同时本侧电流将变为零。因此备自投装置启动、动作和闭锁所需接入的模拟量和监视的开关量较多，动作逻辑复杂，普通备自投装置无法满足要求。
　　3备自投装置运行原理及接口框图
　　3.1变压器的运行方式
变压器的运行方式有四种：①2台变压器并列运行方式；②2台变压器分裂运行方式；③一台变压器带全部负荷，另一台变压器空载运行；④一台变压器带全部负荷，另一台变压器备用。
第一种运行方式下任何一台变压器故障引起的保护动作都不会中断对外供电，其它几种方式都会出现部分或全部负荷中断供电，尤其是第四种运行方式，330kV的可靠性也会降低，对系统影响较大。
从上述四种方式看，第一种方式无需设置备用电源自投入装置，而后三种方式均需考虑备自投装置。造成断路器跳闸中断供电的保护有：①变压器保护；②主变110kV母差动作启动失灵保护；③330kV线路短引线保护；④330kV母线保护；⑤110kV线路故障同时出现断路器失灵时，切除变压器110kV侧断路器及母联断路器。有一点需注意，虽然后备保护动作亦能引起主变跳闸，但在其他设备故障同时保护拒动或断路器失灵可能引起主变保护动作的情况下，为了不将电源误合到故障设备上，在主变后备保护动作时有必要将备自投装置闭锁。
　　3.2自投装置动作判据
备用电源的自投启动、闭锁、控制量均为变压器跳闸情况下的模拟量和开关量。
第二种运行方式下有一台变压器故障保护动作跳三侧。在装置启动后应检测故障变压器的110kV和35kV侧确实在“分”位，以保证不向故障变压器反送故障电流，如有一侧或两侧没有断开，应再跳一次故障变压器三侧，然后装置出口合110kV和35kV母联断路器，向停电母线供电；如变压器中、低压侧任一断路器跳闸，说明是变压器后备保护、母线保护和失灵保护动作，极有可能是母线故障或越级跳闸，可以不必启动装置向停电母线送电。但如保护装置误动则需启动备投装置，这就需接入必要的保护接点加以选择。
第三种运行方式下运行变压器保护动作跳三侧，然后检测备用变压器330kV侧至少有一个在“合”位，110kV和35kV母联断路器确实在“合”位，再在装置出口合备用变压器的110kV和35kV侧断路器，其它与第二种情况相同。如只是110kV或35kV母联开关跳开，可以不启动备投装置。
　　第四种运行方式下运行变压器保护动作跳三侧，然后检测110kV和35kV母联断路器确实在“合”位，再在装置出口合备用变压器的330kV侧2台断路器、110kV和35kV侧主断路器。可以看出，在第三、四种运行方式下变压器故障后出现的变化量是相同的，可以按同一种方式考虑，这样实现就简单一些。
　　3.3备自投装置框图
　　在原来CSB—21A装置的基础上结合固原变原有的保护装置，按照上述判断依据开发的备用电源自投装置接口框图如图2所示。
　　
　　 4试验及结论
备自投装置开发完成后，在各种运行方式下进行了故障模拟试验，结果表明装置运行稳定可靠，功能达到了固原变电站的要求，目前已正式投入使用，但由于刚投入运行不久，还没有自投实例。
　　 参考文献
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　　[2]能源部西北电力设计院．电力工程电气设计手册2(电气二次部分)[M]．北京：水利电力出版社，1990．
　　[3]段传宗．无人值班变电所及农网综合自动化[M]．北京：中国电力出版社，1998．