双电源自动切换装置在500kV东坡变电站站用电系统中的应用分析
2021-08-30
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《电气开关》(2014.No.5) 81 文章编号:1004—289X(2014)05—0081—05 双电源自动切换装置在500 kV东坡变电站 站用电系统中的应用分析 张佳,董家读,张雪,杨伟超 (广东电网有限责任公司佛山供电局,广东 佛山528000) 摘 要:在介绍500 kV变电站站用电系统的基础上,通过分析两种常用站用电系统备自投方案及各自的优缺点, 阐明500 kV东坡站所采用方案的经济性、简易性。通过比较两种常用备自投装置——微机型备自投装置和双电 源自动切换装置,阐明采用双电源自动切换装置的可靠性、简便性。站用电系统投产前,按照相关验收规范,对双 电源自动切换装置进行调试验收,确认双电源自动切换装置是合格的、可靠的。投产后,双电源自动切换装置进 行数次正确、可靠的自动切换,运行状态良好。 关键词:站用电系统;备自投;双电源自动切换装置;调试 中图分类号:TM71 文献标识码:B Applied Aanlysis of an Automatic Switchover Device with Double Power Supply in the Electric System for Dongpo Substation of 500kV ZHANG Jia,DONG 0一du,ZHANG Xue,YANG Wei—chao (Foshan Power Supply Bureau Guangdong Grid Co.Ltd.,Foshan 528000,China) Abstract:On the base of introduction of Station service system of 500kV transformer substation,the paper illuminates the economical and easiness of scheme adopted by 500 kV Dongpo transformer substation by means of analyzing the ad— vantages and disadvantages of two station service system automatic switching schemes.By comparing the two kinds of re- serve power source automatic connection device microprocessor automatic switching device and double power automatic transfer switching equipment,the paper illuminates the reliability and simplicity of double power automatic transfer switching equipment.In accordance with the relevant acceptance specification,testing and checking the double power automatic transfer switching equipment are needed to confim the equipment is qualiried and reliable before tfhe using of Station service system.After the production,the double power automatic transfer switching equipment can execute auto— matic switch correctly and reliably for several times and has a good running state. Key words:station service system;reserve power source automatic connection device;acctomatic switchover device with double power supply;Test 1 引言 在现代电网中,500kV变电站是一个至关重要的 正确备自投给予保障,因此500kV变电站站用电系统 备自投方式、备自投装置对500kV变电站的安全可靠 运行起到至关重要的作用。本文通过对站用电系统的 节点,具有极其重要的地位,其作用是进行500kV、 220kV电压等级功率交换,对远距离超高压输电线路 的无功补偿等…。500kV变电站的安全可靠运行将直 接关系到电网主网的安全稳定运行,而500kV变电站 备自投方式、备自投装置、备自投装置的验收方面,分 析双电源自动切换装置在站用电系统中的应用。 2 500kV变电站站用电系统 变电站站用电系统由站用变压器电源、站用变压 站用电系统作为500kV变电站安全可靠运行的根本 保障之一,站用电系统的可靠性主要通过站用电系统 器、380V低压配电屏、保护测控、交流供电网络组成, 82 目的是为了给变电站提供可靠的交流电源。根据相关 标准及相关规范,500kV变电站的主变压器为两台 (组)及以上时,由主变压器低压侧引接的站用变压器 应为两台,并应装设一台从站外可靠电源引接的站用 变压器,该电源宜采用专线引接 。 站用电低压系统应采用三相四线制,系统的中性 点连接至站用变压器中性点,就地单点直接接地,系统 的额定电压为380V/220V。站用电系统母线采用按工 作变压器划分的单母线,相邻两段工作母线问可配置 分段或联络断路器,宜同时供电分列运行,为提高站用 电系统的可靠性,需装设自动投入装置。当任一台工 作变压器退出时,站用变压器应能自动切换至失压的 工作母线段继续供电 J。 3常见的站用电系统备自投方案及分析 根据对部分已建成投产变电站的研究,站用电系 统备自投方式通常采用以下两种方案。 2.1方案A 2.1.1 接线方式 站用电系统接线方式为两段单母线接线,1 站用 变压器变高压侧通过319开关与1 主变压器低压侧 35kV 1M母线连接,1 站用变压器低压侧通过401开 关与380V 1 M母线连接;2 站用变压器变高压侧通过 329开关与2 主变压器低压侧35kV 2M母线连接,2 站用变压器低压侧通过402开关与380V 2M母线连 接;0 站用变压器变高压侧通过721开关与可靠外来 电源连接,0 站用变压器低压侧通过405开关、406开 关分别跨接至380V 1M母线、2M母线,其站用电系统 接线图如图1所示 J。 节礁F干 380V 1M母线 380V 2M母线 图1方案A站用电系统接线 2.1.2备自投逻辑 正常运行方式下,319开关、329开关、721开关、 401开关、402开关在合上位置,405开关、406开关在 断开位置,1 站用变压器、2 站用变压器分列运行,1 《电气开关》(2014.No.5) 站用变压器带380V 1M母线负荷(主供),2 站用变压 器带380V 2M母线负荷(主供),0 站用变压器运行, 405开关、406开关为热备用状态。 当1 站用变压器失压时,备自投装置检测到380V lM母线无电压、401开关无电流,检测到0 站用变压 器变低侧有电压,且无外部闭锁信号时,备自投装置会 发令先断开401开关,再合上405开关,由0 站用变压 器给380V 1M母线负荷供电,此时站用变的运行方式 转变为2 站用变压器与0 站用变压器分列运行;当主 供电源恢复正常后,且无外部闭锁信号时,备自投装置 会发令先断开405开关,再合上401开关,恢复到正常 运行方式。同样当2 站用变压器失压,且备自投条件 满足,备自投装置将动作,由0 站用变压器给相应的 负荷供电;当主供电源恢复正常后,备自投装置将动 作,由主供电源供相应负荷,恢复到正常运行方式。 2.2方案B 2.2.1接线方式 与方案A相比,增加将380V 1M母线、2M母线连 接的403开关,其站用电系统接线图如图2所示。 l 主变压器变低 2 主变压器变低 1M母线 {3l9 可靠外《来I 72电l 2M母线 l 源 图2方栗B站用电系统接线 2.2.2备自投逻辑 正常运行方式下,与方案A情况相同,增加的403 开关在热备用状态。 当1 站用变压器失压时,备自投装置检测到380V lM母线无电压、401开关无电流,检测到0 站用变压 器变低侧有电压,且无外部闭锁信号时,备自投装置会 发令先断开401开关,再合上405开关,由0 站用变压 器给380V 1M母负荷供电,此时站用变的运行方式转 变为2 站用变压器与0 站用变压器分列运行;当405 开关备投一次后,O 站用变压器失压,备自投装置检测 到380V 1M母线无电压,405开关无电流,检测到2 站 用变压器低压侧有电压,且无外部闭锁信号时,跳开 405开关,合上403开关,运行方式转变成2 站用变压 《电气开关》(2014.No.5) 83 器带380V 1M、2M母线负荷;当主供电源恢复,且无外 的合后位置信号,用于正常操作时自投闭锁信号,采集 变低开关保护信号,用于故障时的总闭锁信号。 (3)备自投切换逻辑复杂 较多的采集量造成备自投装置二次接线复杂,切 部闭锁信号时,备自投装置会动作,恢复到正常运行方 式。同样当2 站用变压器失压时,且备自投条件满 足,备自投装置将动作,由0 站用变压器给相应的负 荷供电;同样备投一次后,若0 站用变压器失压,备自 投条件满足,备自投装置将动作,由1 站用变压器给 换逻辑繁琐,可靠性降低。 3.2双电源自动切换装置的应用 相应的负荷供电,当主供电源恢复,且无外部闭锁信号 近年来,新建变电站均采用双电源自动切换装置 时,备自投装置会动作,恢复到正常运行方式 J。 2.3两种方案的比较 方案A接线相对简单,节省对403开关投资,当 1 或2 站用变失压时,均能分别通过备自投装置切换 到0 站用变,该方案备自投方式逻辑简单,国内几大 保护厂家生产的备自投装置均能满足该备自投逻辑功 能要求 ,但由于380V 1M母线与380V 2M母线没有 通过断路器连接,当1 或2 站用变其中1台变压器失 压且O 站用变因同时也失压时,站用电系统380V母 线仅有一段母线带电,降低了站用电系统的供电可靠性。 方案B接线相对复杂,增加对403开关投资,在 1 或2 站用变失压时,均能分别通过备自投装置切换 到0 站用变,当0 站用变通过备自投装置自动投入后 失压,备自投装置能够再次自动备投403开关,使得 380V母线同时带电,提高站用电系统的可靠性,该方 案运行方式复杂,备自投方式逻辑复杂,并且仅有少数 的保护厂家生产的备自投装置能够满足该备自投逻辑 功能要求 J,给设备招标造成一定的困难 J。 因此,从经济性和简易性上来看,500kV东坡站采 用方案A是完全正确,可行的。 3备自投的实现 3.1微机型备自投装置在站用电系统中的应用 以前大部分变电站站用电系统采用微机型备自投 装置进行站用电系统电源的切换,但在微机型备自投 装置的应用中存在以下缺点 ’ : (1)维护工作量大 微机型备自投装置在投入运行后,运行人员必须 按照相关运行规程,对备自投装置及其二次回路进行 定期检查巡视,以确保备自投装置在必要时能够正确 动作。 ’ (2)采集量较多 微机型备自投装置需采集380V两段母线电压, 进行有压判别,采集每路进线电流,防止由于 断线 造成备自投装置误动,采集站用变压器变低开关位置 节点,进行备自投逻辑判断,采集站用变压器变低开关 进行站用电系统电源切换。 3.2.1 双电源自动切换装置的组成及原理 双电源自动切换开关(ATS:Automatic Transfer Switch)是由一个或几个转换开关电器和其他必需的 电器组成,用于监测电源电路、并将一个或几个负载电 路从一个电源自动转换至另一个电源的电器。ATS装 置的操作程序由两个自动转换过程组成:如果常用电 源被监测到出现偏差时,则自动将负载从常用电源转 换至备用电源;如果常用电源恢复正常时,则自动将负 载返回转换到常用电源。转换时可有预定的延时或无 延时,并可处于一个断开位置。在存在常用电源和备 用电源两个电源的情况下,ATS装置应指定一个常用 电源位置 。 双电源自动切换开关控制器的操作状态分为手动 状态和自动状态。在控制器设置为手动状态时,可强 制进行开关分闸或合闸操作。当控制器设置为自动状 态时,控制器会根据设定工作模式,自动进行开关分闸 或合闸操作。 3.2.2双电源自动切换装置的接线 500kV东坡站站用电系统采用两套溯高美公司的 ATyS 3e型双电源自动切换开关,其中AST1的两路电 源分别来自1 站用变压器低压侧和0 站用变压器低 压侧,AST2的两路电源分别来自2 站用变压器低压 侧和0 站用变压器低压侧,一次接线如图3所示。 l 主变压器变低 2 主变压器变低 1M母线 可靠外来电源 2M母线 图3 ATS装置一次接线 ATS装置二次部分接线如图4所示,101、102端 《电气开关》(2014.No.5) 子分别接I路电源的A、N相检测进线电压,201、202 端子分别接Ⅱ路电源的A、N相检测进线电压,l3、l4、 锁和和机械连锁设备,有效地避免两路电源并列,紧急 情况下还可以进行手动操作。 3.3.4安装简易 15、l6端子分别为公共端、I位置、O位置、Ⅱ位置输 出接点,43、44端子为ATS装置自动切换动作输出接 点,53、54端子为ATS装置锁定信号输出接点,63、64 端子为装置故障继电器输出接点,313、317端子为闭 锁信号输入接点。 电 ATS装置可直接安装于380V进线柜中,其输入 输出、通信等模块均采用插拔式安装,安装较为简易。 4双电源自动切换装置的调试 站用专用、备用电源自动投入装置应满足下列要 而而丽百I!可可可I荨可可可百l蓦I暑 压 采 集 公共端 蝴丽丽丽 在I位置 在O位置 AT 在Ⅱ位置 S AXS自动 装 切换 置 ATS切抉 锁定 ATS故障 闭锁备 自投 图4 ATS装置二次部分接线 3.2.3双电源自动切换装置的备自投逻辑 ATys 3e型双电源自动切换装置是通过无源干触 点方式进行电机控制的,使得开关可以处于I、O、lI 位置。正常情况下,ATS装置处于Ⅱ位置,由工作站用 变压器主供380V母线,当ATS装置检测到站用工作 变压器变低进线电压低于整定值,备用站用变压器变 低进线电压正常,且无闭锁信号输入时,ATS装置将自 动切换至I位置,由备用站用变压器低压侧供380V 母线;当站用工作变压器变低进线电压恢复正常,且无 闭锁信号输入时,ATS装置将自动切换Ⅱ位置,由站用 工作变压器供380V母线;当有闭锁信号时,ATS装置 将不会进行自动切换。 3.3双电源自动切换装置的特点 3.3.1采集量较少 ATS装置只需采集两路进线电源的A相电压、零 序过流保护动作闭锁信号、过流保护动作闭锁信号。 3.3.2备自投逻辑简单 ATS装置只需对两路进线电源的A相电压、零序 过流保护动作闭锁信号进行实时采集和判断,做出相 应的自投动作。 3.3.3安全可靠 ATS装置采用三工位隔离开关,内部具有电气连 求: (1)当主供电源无电压,且备用电源电压正常,且 无闭锁信号,应投入备用电源,当主供电源恢复,且无 闭锁信号,应投入主供电源; (2)当站用变低压侧零序过流保护动作时,应闭 锁自动投人装置; (3)当380V低压配电屏进线断路器过流保护动 作时,应闭锁自动投入装置。 4.1调试的接线 在进行调试前,由于站用变均未投运,因此四段母 线均需另接外部电源供电,采用站外提供的380V电 源作为站用电系统的电源,调试一次接线图如图5 所示。 站外电源 380V 1M母线 380V 2M母线 图5 ATS装置试验接线 4.2调试前检查 检查外部接线是否与设计要求一致,外部接线有 无松动,双电源自动切换装置的备投逻辑等相关参数 设置正确,先进行开关柜内绝缘电阻的测试,再进行整 个二次回路绝缘电阻的测试,最后进行整个二次回路 的耐压试验。 4.3调试的内容及结果 每次试验前,1QF、2QF、3QF、4QF在合闸位置, ATS1、ATS2均工作在Ⅱ位置。 (1)先试验1 站用电失压,备自投能否正确动作; 试验1 站用电复电,备自投能否正确动作。 断开1QF模拟1 站用变压器变低失压,在设定时 间内ATS1切换至I路,由0 站用变压器供380V 1M, 《电气开关》(2014.No.5) 备自投能正确动作;合上1QF模拟1 站用变压器变低 复电,在设定时间内ATS1切换至Ⅱ路,由1 站用变压 器供380V 1M,备自投能正确动作。 (2)先试验2 站用电失压,备自投能否正确动作; 试验2 站用电复电,备自投能否正确动作。 断开2QF模拟2 站用变压器变低失压,在设定时 间内ATS2切换至I路,由0 站用变压器供380V 2M, 备自投能正确动作;合上2QF模拟2 站用变压器变低 复电,在设定时间内ATS2切换至Ⅱ路,由2 站用变压 器供380V 2M,备自投能正确动作。 (3)试验站用电变低开关零序保护动作,闭锁备 自投,备自投能否可靠不动作。 通过保护测试仪使得1 (2 )站用电变低开关过 流保护动作,同时断开1QF(2QF)模拟1 (2 )站用变 压器变低失压,过流保护动作闭锁备自投,在设定时间 内ATS1(ATS2)未切换,备自投可靠不动作。通过保 护测试仪使得1 (2 )站用电变低零序保护动作,同时 断开1QF(2QF)模拟1 (2 )站用变压器变低失压,在 设定时间内ATS1(ATS2)未切换,备自投可靠不动作。 5 结语 通过分析比较,可以看出500kV东坡站站用电系 统备自投采用方案A的经济性和简易性,备自投装置 采用双电源自动切换装置的可靠性和简便性,而且按 照相关验收规范,检验备自投动作的正确性和可靠性。 500kV东坡站于2014年6月27日正式投产,投产后 进行数次站用变压器停送电操作,双电源自动切换装 置工作在自动模式下,均能正常的进行自动切换,说明 双电源自动切换装置运行良好。今后还应继续关注双 电源自动切换装置的运行状况,做好相关维护工作,保 证站用电系统的安全可靠运行。 参考文献 [1] 张全元.变电运行现场技术问答[M].2版.北京:中国电力出版 社.2009. [2] S.00.00.05/PM.O40o.0005.广东电网公司变电站站用交流电源 系统技术规范[S]. [3]DL/T 5155-2O02.220kV一500kV变电所所用电设计技术规程[S]. [4]唐慧珍.几种备自投典型接线方式的改进探讨[J].广西电力, 2007.6:67—7O. [5] 黄红玲.关于500kV变电站站用电系统备自投方式的研究[J]. 企业科技与发展,2010,24:32—34. [6] 薛峰.一起220kV变电站交流站用电全失事故的分析[J].电力 系统保护与控制,2008,36(21):99—101. [7] 曾秀英.双电源自动切换开关在站用电系统中的应用分析[J].企 业科技与发展,2010.16:67—69. 85 收稿日期:2014—08—25 作者简介:张佳,男,从事电力系统运行维护、继电保护、变电检修工作。 董家读,男,工程师,从事电力系统运行维护、继电保护、变电检修工作。 张雷。女,助理工程师。从事电力系统运行维护、继电保护、变电检修工作。 杨伟超,男.助理工程师。从事电力系统运行维护、继电保护、变电检修 工作。 (上接第80页) 5事故教训及防范措施 (1)从技术设计的合理性,建议一次接线可以采 用内桥接线的两回路进线各配置一组单相线路frr,两 段母线上各配置一组三相PT;或者可以考虑母线二次电 压转移回路可以只通过开关触点获取,不需要接人刀闸 触点,可避免触点多漏接或接触不良,造成回路不接通。 (2)从管理方面可以采取以下防范措施: ①验收人员在验收时。应该注意检查二次回路接 线是否完好,开关、倒闸的辅助接点回路是否完好,是 否具备设备投入运行。 ②运行人员在今后的操作中,进行母线 二次 切换后,应检查 并列装置相应的母线“Prr”灯亮, “ ”灯亮表示该二次重动回路接通, 一次设备一 旦有电压,便可获得 二次电压;检查后台机、相关 的保护装置、测控装置有二次电压后,才能进行下一步 的操作,这样可以防止一次通电后二次没有电压,电流 突变的情况下,保护误动作。 6结束语 内桥接线的接线方式简单,容易维护,即实现双电 源供电,设计思想先进,功能完善,占地面积小,投入成 本少。但它在设计上过度依赖硬件设备的可靠性,此 事故的发生就是内桥接线设计二次回路电压的复杂 性, 二次回路接入过多的二次接点,造成回路过于 复杂,验收时没有进行全面性的检查。操作时运行人 员又没有及时检查相关的二次信号。本人针对这些问 题存在的安全隐患提出合理的防范措施,完善设备的 维护,保证操作的安全性和完整性。 参考文献 [1] 陈远鹏.内桥接线变电站电压互感器的配置及二次回路改进 [J];电力系统保护与控制,1994(3). [2] NSR600R系列保护测控装置技术说明4 ̄_07—08—24_[z]. [3] 杨帆.110kV内桥接线一次主接线图[z].广西金网电力勘察设计 有限公司. [4]杨帆.110kV内桥接线PT二次回路原理图[z].广西金网电力勘 察设计有限公司. 收稿日期:2014—0l一03 作者简介:黄彩秋(1984一)。女.广西人.大学本科。电气助理工程师。