变电站备用电源自动投入装置论文
摘 要：备用电源自动投入装置运行的质量决定了变电站的供电安全。因此，技术人员需要加强对备自投装置的认识，提高备自投装置在设计、施工、验收和使用等环节的工作质量，特别是设计和调试阶段，要满足变电站的供电要求。同时，电站管理人员还应定期对备自投装置进行维修和养护，及时发现安全隐患及时解决，从而确保电力系统的质量安全。
关键词：变电站；备用电源自动投入装置；工作原理；改进措施 1 对备用电源自动投入装置的基本要求
根据《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB 50062—92）规定：①工作电源不论因为何种原因失电时（例如工作电源故障或被误断开等），才能使用备用电源自动投入装置（以下简称“备自投”）。②确保工作电源断开后，备用电源才能投入使用。这一要求的提出，主要考虑了这两个因素，一个是防止两个不同期的电源非同期并列，另一个是防止将故障元件应用到备用电源上（比如电源工作故障），扩大事故。③备用电源自动投入装置只允许动作一次，避免备用电源投入到永久性故障时，继电保护将其断开后又重新投入使用。④备用电源自动投入装置的动作时间应尽量短，以利于电动机的启动。⑤备用电源自动投入装置在电压互感器二次侧的熔断器熔断时，不应动作。⑥备用电源无电压时，备用电源自动投入装置不应动作。
2 备用电源自动投入装置的基本工作原理
2.1 备用电源自动投入装置的基本方式
根据目前国内电网的情况，110 kV及以下电网一般采用开环运行，变电站的电源运行多为两个电源，一备一用或互为备用，即一个电源带全站负荷，另一个电源备用，或两个电源各带变电站的一半负荷，两个电源互为备用。同时，为降低变电站低压侧短路容量，保证开关有足够的遮断容量，减少故障造成的电压波动，变电站低压侧一般考虑为两主变不并列运行。针对上述情况可知，我们所使用的备用电源自动投入的方式可大致分为四种：①两个工作电源互为备用的方式，称为暗备用，也叫母联备自投；②正常情况下备用电源不工作的方式，称为明备用，也叫线路备自投；③正常情况下备用变压器不工作的方式，称为主变备自投；④两台主变都在运行，低压母线不并列的方式，称为低压母线分段备自投（一般多为110 kV）。
2.2 备用电源自动投入装置的工作原理 2.2.1 正常运行
1B、2B处于工作状态（即1DL、2DL、3DL、4DL处于合位），110 kV的Ⅰ，Ⅱ母线运行（即3DL处于分位），两段母线电压正常。 2.2.2 备自投动作
备自投动作，即满足传统的备自投动作条件后，跳开主供开关（2DL或5DL），合上备用开关（3DL）。
备自投的动作条件有以下几点：备自投装置处于正常工作状态，Ⅰ段母线或Ⅱ段母线中的一段失电，失电母线进线侧（即主变低压
侧）欠流，另一段母线电压正常，无手动跳闸和外部闭锁。 此外，在备自投设备的使用过程中，对主变高压侧备自投装置有压、无压的判别，除了使用传统的PT采集电压外，还引入了带电显示器接点模式，即通过带电显示器接点的状态，判断出相关设备的带电状况。这样可以省去PT，有利于实现开关柜的无油化和小型化。
3 常用备用电源自投装置
随着备用电源自投在110 kV及以下电网的广泛应用，备自投的技术和装置更新也愈加频繁。目前，变电站使用的备自投装置型号繁多，其中以CSB21A型备自投装置的数量最多。在此，仅以CSB21A型备自投装置为例，分析其基本原理和在变电站运行、使用过程中遇到的问题。
3.1 CSB21A型备自投装置简介
如图1所示，CSB21A装置基本是一个可编程的逻辑控制器，其动作条件是可以整定的。它的动作条件分为三类，即启动条件、闭锁条件和检查条件。当启动条件全部满足、闭锁条件不满足时，动作出口。在出口后200 ms～1.5 s之间，核对、检查元件：如果条件满足，则认为动作成功；否则，发出断路器拒动、动作失败的告警信号。每个动作的启动条件、闭锁条件和检查条件都可以在所有的模拟量、开关量中选择，过值动作或欠值动作、高电平或低电平都可以灵活选择。
图1 CSB21A装置备自投逻辑图
3.2 CSB21A型备自投装置的基本原理
这里仅以某变电站110 kV分段备自投为例，简述CSB21A型备自投装置的基本原理。 3.2.1 方式说明 图2 变一次结线图
变一次接线如图2所示。正常方式下，110 kV线路开环运行，另一条110 kV线路备用。因为短路容量等原因，3台主变都不允许并列运行。 3.2.2 基本原理
CSB21A型备自投装置在实现110 kV分段互投时的动作原理如图3——某110 kVⅠ，Ⅱ分段互投逻辑图所示。
注：电压接线UAR；电流接相电流ⅠA；DL1指Ⅲ1变10 kV开关；DL2指Ⅲ2变10 kV开关；DL4指Ⅰ，Ⅱ10 kV分段开关；DL5ⅡⅢ10 kV分段开关。
图3 110 kVⅠ，Ⅱ分段备投逻辑图
Ⅰ段母线失电时，跳开DL1；在ⅡⅡ段母线有压的情况下，合DL4。Ⅱ段母线失电时，跳开DL2；在Ⅰ段母线有压的情况下，合DL4。DL1或DL2偷跳时，合DL1保证正常供电。当其中一条母线故障或手动（遥控）跳开关时，闭锁备投。
取主变低压侧电流作为母线失电的闭锁判据，可以防止PT 断线时误动。
上述的备投过程可分解为4个动作。如果将动作一和动作三称为
正方向备投，则可将动作二和动作四称为反方向备投。 3.3 CSB21A型备自投装置在运行、使用过程中遇到的问题 3.3.1 定值整定中遇到的问题
当变电站10 kVⅡ母线失压且符合10 kVⅠ，Ⅱ分段备投与10 kVⅡ，Ⅲ分段备投条件时，综合考虑负荷情况，拟使10 kVⅡ母线先投到负荷较轻的#3主变，即2个备投同时启动，10 kVⅡ，Ⅲ分段备投动作成功，然后10 kVⅠ，Ⅱ分段备投因为动作条件不满足而返回。所以，将备投动作时间整定为：10 kVⅠ，Ⅱ分段备投，7.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关；10 kVⅡ，Ⅲ分段备投，6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关，其中7.6 s与6.6 s两方式配合使用，以满足上述要求。
经现场备投试验发现，在10 kVⅡ母线失压的情况下，2个备投同时启动并都动作成功，就会造成10 kV三段母线并列运行。经研究发现，在图3所示的逻辑中，并不是严格按照先动作一（或动作二）再动作三（或动作四）的顺序进行，只要满足其中任意一个动作的全部条件，该动作即启动。因此，为了保证两个动作的相互配合，我们在定值上作了调整，如图6所示。令2个备投在合备用开关的时间上有一个级差，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投（7.6 s主供开关，1.0 s合备用开关），10 kVⅡ，Ⅲ分段备投（6.6 s掉主供开关，0.5 s合备用开关），这样就解决了上述问题。 3.3.2 对运行方式的
运行方式：供#1、#3主变，#2主变停电；#1主变带10 kVⅠ母
线，#3主变带10 kVⅡ，Ⅲ母线（DL4分位，DL5合位）或#1主变带10 kVⅠ，Ⅱ母线，#3主变带10 kVⅢ母线（DL4合位，BL5分位）运行。
现以第一种情况为例进行分析。当一线瞬时故障跳闸时，10 kVⅡ，Ⅲ母线失压，10 kVⅠ母线有压DL4分位，此时，10 kVⅠ，Ⅱ分段备投中的动作三满足条件，1.0 s后合DL4。另外，线跳闸2.0 s后重合成功，形成了110 kV线路经10 kV环网的方式（1712，1711，019，020，039，041，1717，1716全部合位），但这种方式是不允许的。
解决方法：由于变电站110 kV三段母线之间没有开关，只有刀闸，为了避免出现上述情况，我们对变电站进行了，不允许出现变电站负荷的运行方式。 4 结束语
综上所述，备用电源自动投入装置运行的质量决定了变电站的供电安全。因此，技术人员需要加强对备自投装置的认识，提高备自投装置在设计、施工、验收和使用等环节的工作质量，特别是设计和调试阶段，要满足变电站的供电要求。同时，电站管理人员还应定期对备自投装置进行维修和养护，及时发现安全隐患及时解决，从而确保电力系统的质量安全。 参考文献
[1]陈秀娟.220 kV变电站备用电源自动投入装置的功能及工作原理[J].科技创新与应用，2012（26）.
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