站用变低压配电系统多电源自动投切装置改造存在问题及对策

杜涛 曹冲 姜丰 叶蒙

湖北孝感供电公司 湖北 孝感 432000

0 引言

站用交流电源系统是由站用变压器电源、站用变压器、380V低压配电屏、保护测控、交流供电网络组成的系统，目的是为了给变电站提供可靠的交流电源。站用交流电源系统是保证变电站安全可靠输送电能的一个必不可少的环节，为主变压器提供冷却电源，为断路器提供操作、储能、加热电源，为隔离开关提供操作、加热电源，为蓄电池、给排水系统提供电源，为变电站通风、空调、检修、试验、照明、生活用电等提供电源［1］。

如果站用交流电源系统失效将严重影响变电站的安全稳定运行，甚至引起系统停电和设备损坏事故。随着无人值守变电站增多，站用交流电源系统可靠性显得越来越重要。安装低压配电系统多电源自动投切装置（以下简称：低压备自投）作为提高站用电可靠性有效手段逐渐普及。

1 改造前低压备自投装置存在的问题

孝感电网220kV变电站2010年开始全面实行综合自动化改造，低压备自投装置也同期进行安装。变电站自动化改造之前低压配电装置设备老旧，原先图纸技术资料由于设备交接与存档过程中问题，导致设计人员现勘资料不齐全，结果造成设计图纸与现场不符［2］。使改造工作难以进行。由施工人员对220kV上庙及姚家冲低压配电装置进行二次回路摸索工作后，由开关柜实际二次回路如图1、图2所示：

发现变电站原始低压配电系统存在如下问题：

1.1 低压配电系统未装设低压备自投装置

从图1、图2低压配电系统二次回路图发现低压配电系统都是未装设低压备自投装置，低压配电电源的切换主要是通过人工操作来完成，只符合国网的变电站无人值班及低压系统一体化设计的要求，在一台站变因故停用时无法自动切换到备用电源，有造成变电站交流系统失电的可能。

图1 改造前上庙低压配电系统二次回路图

图2 改造前姚家冲电压配电系统二次回路图

1.2 开关柜无远方分合闸回路

由图1、图2可以看出，大部分低压开关的分合闸都是采用的就地分合的方式，并未实现远方分合。在现在的变电站运维方式的调整下，已经不能满足现场安全的要求，改造已迫在眉睫。

1.3 低压控制回路交直流混用

低压配电回路中有的控制回路电源使用的交流电源，这样如果在站用变失电的条件是无法实现分合闸功能。

1.4 低压备自投装置保护跳闭锁功能的实现问题

低压侧过流保护是母线支路故障的后备保护，应闭锁备自投，有效防止故障扩大。如400V母线分支故障，低压侧过流保护动作，不闭锁备自投分支线路故障扩大［3］。

1.5 低压配电开关的合闸电流问题

220kV彭湾低配改造中，送电过程中发现有跳空气开关现象，经检查低配开关合闸电流太大，达到20A，原通过KK把手操作合闸，故未体现其缺点，电路板操作箱无法满足要求。HQ合闸线圈电阻为 9Ω，合闸电流 I=220/（9+1*）=22A （1* 为操作回路电阻）。

2 变电站站用变加装低压备自投装置

2.1 加装低压自投装置

为实现低压配电装置的综合自动化改造，加装低压备自投装置是必须的。针对变电站二次回路特征加装PCX（400V进线开关操作箱），并与低压备自投装置配合实现站用变综合自动化改造，如图3所示。并将远方合闸回路接入PCX操作箱，将就地分合闸按钮通过PCX装置移至远方，能够很好的降低就地分合闸的风险。

图3 站用变加装低压备自投装置

另外为了与保护装置配合实现保护跳闸后闭锁低压备自投功能，通过在低压备自投装置上引入保护跳闸继电器ZJ的一对辅助接点，在保护动作之后通过ZJ2接点的信号引入来闭锁备自投装置动作。

2.2 低压备自投与交流回路配合

改造前的低压配电设备型号各异，并且厂家多为小厂出品，设计不规范与断路器操作箱无法配合。而新操作箱为直流，为实现控制回路直流的交流分开，通过加装跳合闸中间继电器完成与新操作箱配合，将合闸中间继电器的辅助触点HJZ引入合闸电机，跳闸中间继电器的辅助触点TZJ引入分闸线圈。从而顺利的实现控制、合闸回路的交直流分开，如图4所示：

图4 改造后控制、合闸回路交直流分开

如图4的改造实现了综自后台遥控跳合闸功能，但由于开关动力电源为交流，且因为前面所述合闸电流问题引起无法与低压备自投配合，主要体现在：

1）由于380V开关动力电源取自进线端，当10kV高压侧跳闸，进线失压，开关无法补跳，备自投动作失败。

2）由于380V分段开关动力电源取自低配II母，当低配II母失压，备自投动作，由于380V分段开关无动力电源而无法合闸，同样备自投动作失败。

2.3 改进低压备自投实现合闸配合

改进方案为加装合闸继电器，并从直流屏引专用合闸电源至合闸线圈，如图5所示。

图5 改进后的低压备自投合闸回路

通过图5的改造合闸电源取至单独的合闸回路，且电源取至单独的合闸电源，这样不会合闸电流不足造成低压备自投装置拒动。

3 结论

变电站低配就地保护配置多样，与低压备自投配合困难，使低压备自投选择性变差。低压备自投安装是为了提高低压电源可靠性，但安装不当，反而会降低电源可靠性，扩大事故范围。

3.1 低配进线开关就地配置保护作用［4］

大多数低配进线开关都配有就地保护。配置就地保护，解决了站用变保护（站用变高压侧过流保护）、站用电母线（低配进线开关就地配置保护）、站用电支路保护（反时限过流保护）的开关极差配置问题，实现了三级开关保护功能。

高压侧过流速断保护（电流速断保护按躲过系统最大运行方式下变压器低压侧三相短路时，流过高压侧的短路电流来整定），高压侧定时限过流保护（过电流保护按躲过可能出现的最大过负荷电流来整定）。在低配支路或母线故障不在高压侧过流速断保护保护区内。安装就地保护在有效减少故障时间，减少损失有重大意义。

3.2 低配进线开关就地配置保护与低压备自投配合的问题及其危害［5］

低配就地配置保护多样，如彭湾DW15-630具有过流热继电器，欠压脱扣保护功能；上庙就地安装过流保护。彭湾低配就地过流热继电器由于无接点输出闭锁备自投，就有可能出现低配永久性故障，就地热继电器动作跳开进线开关，因无闭锁接点输出，备自投动作，分段合闸于永久性故障点，造成变电站低配交流全停事故。

3.3 低配进线开关就地配置保护与低压备自投配合的问题解决方案

1）取消原配置保护，加装带接点输出的过流继电器，保护动作同时闭锁低压备自投，能有效闭锁上述可能出现事故扩大的问题。

2）低配进线开关辅助接点闭锁低配备自投，即低压备自投在低配开关偷跳、手分、就地保护动作跳闸时备自投不动作。只有10kV母线失压、高压侧开关偷跳时备自投动作。

［1］杨柳青.变电站站用变备自投优化探讨［J］.贵州电力技术，2008，（2）：67-69.

［2］成展鹏，胡左.一种特殊接线方式下的站变备自投故障分析与解决［J］，继电器，2007，35（19）：66-69.

［3］尹雪敏，冯凝，李文娟.咸宁变电站所用变备自投改造

［J］.湖北电力，2011，35（3）：53-55.

［4］林长青.110kV变电站备自投装置概述［J］.电力与能源，2012，（15）.

［5］徐攀，甘宗跃.一例站用电备自投运行方式的变更及建议［J］.广西电力，2009，（1）：53-56.