110KV变电站备自投装置系统分析与抗干扰措施

110KV变电站备自投装置系统分析与抗干扰措施

沈通王学亮杨子江王阳王全

(国网山东省电力公司济南供电公司山东济南250022)

摘要：随着电力市场化运营改革的不断深入，电网结构将会发生更多、更大的变化，同时也会出现各种非常态的运行方式，备自投与其他保护、安全自动装置之间的配合关系也将会变得更加复杂。本文对110KV变电站备自投装置进行了系统分析，并对新型微机型装置的抗干扰进行研究，提出了一些解决措施。

关键词：110KV变电站；备自投装置；缺陷分析

1备自投装置概况

备用电源自动投入装置通常定义是指110KV电力供电系统中，在工作电源因故障断开以后，能自动而迅速地将备用电源投入到工作或将用户切换到备用电源上去，以保证重要用户供电不中断和避免生产装置因失电而引起停车的严重后果。近些年来，电力部门为了提高供电系统的可靠性与稳定性，普遍在110KV及以下电压等级的变电站设置BZT。BZT装置在电力系统的大量实际应用和动作结果进行分析发现，BZT在电网规划、设计生产、定值整定、与其保护及自动装置的配合等方面出现了新的问题。

2备用电源自投装置存在的问题

2.1电源备自投装置电压回路设计问题

备自投基本启动条件就是对工作母线的无电压进行判断，从主接线方式、自投方式及设备自身电压回路界限存在的差异，选定母线电压，才可以保证备自投的成功使用。本文主要将内桥接线备自投作为基本实例进行分析，图1为以内桥内桥接线的变电站110kV侧电压并列回路原理接线图。对内桥接线的变电站，检母线无压应尽量选取母线PT3YH、4YH的二次电压，检进线有压回路应取进线PT1YH、2YH二次不经切换的电压A603、B603、C603。

2.2电源备自投装置的闭锁及动作条件

通常情况下会首先考虑通过手动的方式断开电源设备，采取后卫当做闭锁的基本条件。设计时需要充分的考虑到继电器或者是开关触点的自投模式。为了从根本上减少故障的产生，设备内部应当设置应闭锁备自投，设计过程中需要必须要考虑到电源的进线开关以及相邻各开关的触点备自投。在备自投停止运行之后，为了保证其只会自投一次，则在设置时要为其配备充电设备，我国传统手法通常都会采用电容器充放电过程和瞬时动作延时返回的中间继电器实现一次合闸，传统设备所采取的备自投当中，一般会用逻辑判断以及软件判断的方式来替代充电环节，简单来说，就是在所有的闭锁都没有实际作用的情况下，自动延时10秒的时间，允许设备进行备自投。如果闭锁的条件是真，则应当立刻放电。

3解决电源备自投装置缺陷的策略

3.1备自投装置的主要使用原则

备用电源自动投入装置遵循的基本原则如下：

1、如果工作过程中，通过检查发现母线上电压值比额定无压定值，并且持续的时间要远大于额定时间，那么备自投装备便会自动启用。备自投的时间定值以及相应的保护工作需要和重合闸之间的定值相互配合。

2、设备所使用的备用电源自身电压必须要小于设备隐匿性时的工作额定范围，或者是备用设备时刻处在正常的准备状态之下，备自投便可以正常启用，否则需要闭锁。

3、必须在断开工作电源的断路器之后，备自投装置方可动作。

4、人工切除工作电源时，备自投装置不应动作。装置引入进线断路器的手跳信号作为闭锁量，一旦采到手跳信号，立即使备自投放电，实现闭锁。

5、避免备用电源合于永久性故障

在考虑运行方式和保护配置时，应避免备自投装置使备用电源合于永久性故障的情况发生。

3.2备自投装置的分类

备自投装置接线方式的分类主要分为两类，一类是明备用接线，装设了专用的备用变压器或备用线路；另一类是暗备用接线方式，不装设专用备用的备用变压器或备用线路，而是利用分段断路器获得相互备用。

4工作过程

（1）明备用方式，如图2所示。

a.正常工作时：

1QF、2QF、6QF、7QF闭合3QF、4QF、5QF断开。

b.T1故障时：

1QF、2QF断开，3QF、4QF闭合

上图中所体现出的是桥型的接线方式，这一接线方式的使用频率较高，其正确运行方式为d11与d12处于合位的状态，d13线处于分位状态。图中的进线1可以通过d11为110kV的母线正常提供供电服务，而进线2则需要通过d12来为110kV的母线提供正常供电，d13则为备自投开关。图中所示结构的主要逻辑为：线路1出现故障失电，那么由自备装置来判断母线自身的失压情况，而进线1当中不存在电流。110kV第二段母线上有一定的电压，动作会跳开d11的开关，关闭d13开关。想要保证母线不出现失压的情况，就必须按照上述流程进行处理。若进线2因为故障出现失电，那么备自投装置动作会跳开d12开关，关闭d13开关。想要保证供电工作的可靠性，进线1与进线2需要从不同的变电站中选取电源，以此来保证变电站出现任何故障时，进线的电源不会因为供电站的问题而产生同时失电。备用电源的投入装置不仅需要拿母线电压当成最基本的依据，同时也需要从进线的电流入手，将其作为备自投工作的主要条件，所以可以判定，不仅需要判别母线是否存在电压，同时也需要对母线进线的电流进行判断，如果另外一根母线存在电流，那么备自投才会正常工作，可以通过该工作来减少母线因为断线而出现的各种错误动作。若进线1带着1与11段母线来运行工作，则表明d11与d13处于合位的状态，d12在分位时，开关会当做备自投开关来运行。备自投的基本工作原理就在当进线1失电之后，备自投可以自动的对1与11进行判断，如果进线1不存在电力，并且进线2线路存在一定的电压且动作跳开了d11的开关，则可以关闭d12开关。进线2与1、11两段母线同时工作时，道理与上述情况相同。在这种运行情况下，1与11段的母线都可以同母线PT进行切换，将电力转移到另一母线PT中，则正是工作中，可以从两条母线当中随意截取任意一条母线PT。

5备自投装置的电磁兼容问题和抗干扰措施

5.1谐波的干扰

因为变压器内部铁芯具有一定的非线性特征，所以如果出现高次的谐波，会导致电源电压产生波形模式的畸形形变。电源本身高次谐波电压会通过电容耦合，如果出现上述情况，那么二次设备上就会出现较高的电压以及相对应的感应电流，如果这一电压持续升高或是一次性达到额定电压值，那么二次设备极容易出现误动或者损坏。

5.2雷击干扰

在发生雷击时，如果雷击个体击中了变电站，那么大量的电流将会通过接地点传输到地面，这一情况会导致接地点的电位大幅度提升。如果当地二次回路的接地点靠近雷击点，那么二次回路的接地点电位也会出现较为明显的提升，形成共模干扰模式，产生过电压。在情况较为严重的时候，甚至会将二次设备的绝缘击穿。

5.3滤波措施

常规情况下所说的滤波措施就是将电容器和相关电阻元件共同并联成浪涌吸收器，以此来控制共模与插模之间的干扰。不同非线性元件自身具有一定的特性，所以在设计过程中可以根据实际情况来选择相应的元件，对变电站内部通信线路来说，可以使用滤波的方式来控制电磁骚扰。一般的滤波器可以按照自身信号处理模式分为信号选择型与电磁骚扰型。电磁骚扰可以有效的控制滤波器，可以控制滤波器内部所通过的所有信号，对超过或者是低于这些信号的信号进行控制。只有保证接地方式的正确性，才能控制外部电磁干扰给系统带来的影响，同时也可以减少电磁波发射情况。通过总结近年来的实际情况可以发现，错误的接地方式经常会使其出现较为严重的干扰现象，使电子设备不能按照常规程序来工作。

参考文献

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[2]王凤华，黄海.列西变110kV系统备用电源自投方案研究[J].电力自动化设备，2000，20（6）：53-55．

[3]黄海，张辉，华栋.变电站内的电磁干扰及电磁兼容问题[J].电力建设，2002，23（2）：32-0.

作者简介

沈通（1988.05.24），男，学历：长沙理工大学电气工程学士，单位：国网山东省电力公司济南供电公司，研究方向：电力系统分析。