變壓器低壓側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分段斷路器備用電源自投的主接線、運行方式。并討論應遵守的原則，以保證電網安全、可靠、穩定的運行。

　　電力系統中，因為故障或其它原因工作電源斷開以后，將備用電源、備用設備或其他電源自動地迅速地投入工作，令用戶能盡快恢復供電的自動控制裝置，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用，是電力部門為保證用戶連續可靠供電的重要手段。

　　備用電源的配置方式很多，形式復雜，一般有明備用和暗備用兩種基本方式。系統正常運行時，備用電源不工作，稱為明備用；系統正常運行時，備用電源也投入運行的，稱為暗備用，暗備用實際上是兩個工作電源的互為備用。主要有低壓母線分段斷路器備自投、內橋斷路器備自投和線路備自投三種方案，現對工程中常用的變壓器低壓側分段斷路器備自投方案和原則進行探討。

　　1 變壓器低壓側分段斷路器備自投的原則

　　變壓器低壓側分段斷路器備自投有四種自投方式，在工作時，對它們的基本要求是相同的，均應遵守一定的原則，才能保證備自投裝置正常工作，保證電網安全、可靠、穩定運行。

　　備自投裝置必須在失去工作電源、且備用電源正常時投入。當備用電源不滿足電壓條件時，備自投裝置不應動作，應立即放電。同時能發出備用電源線路TV斷線信號。備用電源瞬間失壓，應能延時一定時間不放電。

　　工作電源或工作設備，無論任何原因造成電壓消失，備自投均應動作，包括由于運行人員的誤操作造成的失壓。使備用電源自動投入工作，保證不間斷供電。

　　工作電源的母線失壓時，必須進行工作電源無電流檢查，才能啟動備自投，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。工作電源的母線暫時失壓又恢復，備自投裝置其充電時間應清零后，再重新計時充電。

　　工作電源確實斷開后，備用電源才允許投入。工作電源失壓后，無論其進線斷路器是否斷開，即使已經測量其進線電流為零，還是要先斷開斷路器，并確認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，擴大事故，加重設備損壞程度。如一旦工作電源故障使保護拒動，但其故障被上一級后備保護切除，此時備自投裝置動作后備用電源合于故障的工作電源，將會擴大事故。

　　備用電源自動投入前，切除工作電源的斷路器必須延時。經延時切除工作電源進線斷路器，是為了躲過工作母線引出線故障造成的母線電壓下降。此延時時限應大于最長的外部故障切除時間。同時，備自投裝置的動作時間，以負荷的停電時間盡可能短為原則。從工作母線失去電壓到備用電源自動投入為止，中間有一段停電時間，這段時間短，對用戶電動機自起動是有利的。運行實踐證明，備自投裝置的動作時間以1～1.5s為宜。

　　手動斷開工作電源時，備自投裝置不應該動作。工作電源進線斷路器就地手合或遠方遙控合閘后，其操作回路輸出的接點閉合，作為備自投裝置的輸入，使裝置充電。在保護動作斷開斷路器時，接點仍閉合，不會變位。在就地手動或遠方遙控斷開斷路器時，接點斷開，備自投裝置立即放電，從而自動退出。

　　備自投裝置應具有閉鎖的功能。每套備用電源自投裝置均應設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，造成事故的擴大。如圖1中，1#、2#主變分列運行，I段母線有故障或10kV出線有故障，其保護拒動，則由1#主變后備保護動作斷開1DL，造成I段母線失壓，這時2#主變供電的II段母線，不應該經3DL合閘投入到故障的I段母線上，應當由1#主變后備保護動作后輸出的開關量去閉鎖備自投裝置動作。

　　備自投裝置只允許動作一次。當工作電源失壓，備自投裝置動作后，若繼電保護裝置再次動作，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，對系統造成不必要的沖擊和更嚴重的事故。

　　備自投裝置只有在充電條件滿足后，才可能啟動或動作；并完成全部準備工作。備自投裝置放電后就不會發生第二次動作。

　　針對低壓側母線上有10kV小水電并網線路，要求備自投為變壓器自投時，應同時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，應斷開各自母線上的小水電線路斷路器。

2 變壓器低壓側分段斷路器備自投應用實例

　　浙江省淳安縣供電局35kV鼓山變電所，變壓器低壓側分段斷路器備自投方案的主接線如圖1所示。

圖1 變壓器低壓側分段斷路器備自投方案主接線

　　由圖1可以看出，當1#主變、2#主變不同時運行，3DL為合位時，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1#主變、2#主變同時運行，3DL斷開時，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#主變運行，2#主變備用）

　　當1#主變故障，其主保護動作1DL跳閘；或者1#主變高壓側失壓，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#主變運行，1#主變備用）

　　當2#主變故障，其主保護動作2DL跳閘；或者2#主變高壓側失壓，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#主變運行，2#主變運行，10kV分段斷路器3DL斷開）

　　當1#主變故障，其主保護動作1DL跳閘；或者1#主變高壓側失壓，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#主變運行，2#主變運行，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。

　　在實際工程中，當變電所的最高負荷低于其中一臺主變的容量時，主變在運行方式上采用一臺主變運行、一臺主變備用的運行方式，此時應采用變壓器自投方案，即工程實例中的方式1和方式2。

　　針對小水電站多，低壓母線上10kV出線有小水電并網的情況，在主變自投動作時，應同時解兩段母線上的10kV小水電線路斷路器。

　　當變電所的負荷高于其中一臺主變的容量時，主變在運行方式上采用分列運行方式，即兩臺主變同時運行，低壓側分段斷路器在斷開位置，此時應采用分段斷路器自投方案，即工程實例中的方式3和方式4。

　　針對小水電站多，低壓母線上10kV出線有小水電并網的情況，在分段斷路器自投時，應只斷開各自母線上的10kV小水電線路斷路器。當分段斷路器合上后，還應有過負荷聯切功能，斷開相應的10kV出線斷路器，將負荷限制在此時運行的一臺主變的容量以下，避免主變因超載導致損壞。

　　3 結束語

　　通過分析變壓器低壓側分段斷路器備自投原則、方式和動作過程，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年保護傳動帶斷路器模擬試驗情況，和投入運行后的實際動作結果來看，備自投均能正確動作，確實提高了供電可靠性。這些工程實踐的結果，證明對變壓器低壓側分段斷路器備自投原則、方式和動作過程是合理的、正確的。（浙江省斷路器協會）