變電站備自投原理知識分享
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01、概述
1.電力係統安全自動裝置
為防止電力係統失去穩定性和避免電力係統發生大麵積停電的自動保護裝置。如自動重合閘、備用電源和備用設備自動投入、自動切負荷、自動按頻率（電壓）減負荷、發電廠事故減出力、發電廠事故切機、電氣製動、水輪機發電機自動啟動和調相改發電、抽水蓄能機組由抽水改發電、自動解列及自動快速調節勵磁等裝置。
常用安全自動裝置：重合閘、備自投、低頻低壓減負荷裝置等。
2.備自投裝置
對具備雙電源或多電源供電的變電站或設備，因電網開環或其他需要隻有一回電源供電（也稱為工作電源）時，當供電電源因故失去後，能迅速投入其他供電電源的裝置。
3.備自投裝置的作用
由於電磁環網開環的需要，具備雙電源或多電源供電的變電站通常隻有一回線供電，供電可靠性降低。備自投裝置的應用可以：
（1）提高供電可靠性，迅速恢複變電站供電；
（2）降低投資（減少環網供電、多台變壓器的投資）；
（3）簡化繼電保護整定配合的複雜性。（開環運行下的整定更簡單）。
4. 備自投裝置的基本要求
（1）應保證在工作電源或設備斷開後，才投入備用電源或設備；
（2）失去供電電源後，自動投入裝置應保證備用電源開關隻動作一次；
（3）應有PT二次斷線的閉鎖裝置，當電壓回路異常失壓時，備用電源自動投入裝置不應誤動作；
（4）備用電源有電壓正常的監視回路，工作電源應有電壓消失的判別回路；
（5）當變電站母線故障時，備自投不應該動作。
02、變電站備自投原理
電網各110kV、35kV變電站除不具備雙電源條件的一般都配置了進線備自投裝置。
1. 進線備自投原理說明：
如上圖所示，適用於兩條進線一主一備的運行方式。
（1）充電條件：（#2進線備#1進線）（兩個條件都滿足才充電）
①Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓，當#2進線有壓檢查控製字投入時，#2進線有壓；
②1DL、3DL合位，2DL在分位。
（2）放電條件：（滿足下列任一條件即放電）
①當進線有壓控製字投入後，#2進線無壓延時放電；
②2DL合上；
③手跳1DL；
④其它外部閉鎖信號。
（3）動作邏輯：（#2進線備#1進線）
當充電完成後,Ⅰ母、Ⅱ母均無壓（三相線電壓均小於母線無壓定值)，#1進線無流，#2進線有壓（檢#2進線電壓投入時）啟動，經延時跳電源1開關1DL。確認1DL跳開後，經延時合2DL。（#1進線備#2進線原理相同）
說明：由以上原理可見，當手跳或遙控拉開#1進線開關1DL時，進線備自投將放電閉鎖，從而造成進線備自投無法啟動。
2. 橋（分段）備自投原理說明：
如上圖所示，適用於兩條進線或兩台變壓器分別帶一段母線的運行方式。
（1）充電條件：（兩個條件都滿足才充電）
①1DL、2DL合位，3DL分位；
②Ⅰ母、Ⅱ母均三相有壓。
（2）放電條件：（滿足下列任一條件即放電）
①3DL在合位；
②Ⅰ、Ⅱ母均無壓；
③手跳1DL或2DL；
④有外部閉鎖信號。
（3）動作邏輯：當充電完成後
①I母無壓，#1進線無流，Ⅱ母有壓則經延時後跳開1DL，確認1DL跳開後經延時合上3DL。
②Ⅱ母無壓，#2進線無流，Ⅰ母有壓則經延時後跳開2DL,確認2DL跳開後經延時合上3DL。
說明：由以上原理可見，當手跳或遙控1DL或2DL，橋（分段）備自投將放電閉鎖，從而造成橋（分段）備自投無法啟動。當為高壓側橋備自投時，主變差動、非電量及高後備保護動作閉鎖高壓側橋備自投；當為中、低壓側分段備自投時，主變中、低壓側後備保護動作閉鎖中、低壓側分段備自投。
3.變壓器備自投
熱備用：母線失電，相應主變低壓側斷路器處於合位，在備用變壓器高壓側有壓情況下跳開工作變壓器低壓側斷路器，合備用變壓器低壓側斷路器；當工作變壓器偷跳，合備用變壓器低壓側斷路器。為防止母線TV失壓時備自投誤動，取主變低壓側電流作為母線PT失壓的閉鎖判據。
冷備用：邏輯同上麵熱備用，通過外部增加繼電器擴展接點，同時跳2DL、4DL及電容器組，合1DL、3DL等。
4.帶遠方備自投功能的備自投裝置
目前電力係統有很多手拉手環網接線，采取開環運行方式。如采用常規備自投，隻能在開環點處實現備自投作用，對於不是開環點運行的變電站，當電源線路發生永久性故障，就會造成變電站全站停電。
上圖為110kV係統，A變電站3DL為開斷點，1號線、2號線有故障，沒有變電站失壓，但3號線故障將造成B變電站失壓。
（1）遠方備自投裝置原理
遠方備自投裝置就是在常規備自投的基礎上進行改造、針對手拉手結構電網的特點而設計的特殊備自投。即在A、B兩個變電站各裝設一套遠方備自投裝置，兩套裝置互相配合，從而實現遠方備自投功能。
（2）遠方備自投裝置優點
每套裝置隻采樣本變電站的開關位置及電流、電壓量，其動作條件與環網中另一變電站的采樣值無關。此設計的優點是結構簡單，不需要增加一次設備或通信設備，投資及改造工作量小。（通過軟件功能實施）
（3）遠方備自投方式
①方式1
在開環點（A變電站）處常規備自投。即1號線路運行，2號線路備用。當1號線路電源因故障或其他原因被斷開後，2號線路備用電源自動投入。
充電條件：
a.母線三相有電壓，當2號線路電壓檢查控製字投入，2號線路有電壓（UX2）；
b.2DL在合位，3DL在分位。
動作過程：當充電完成後，母線無電壓，1號線路無電流，當2號線路電壓（UX2）檢查控製字投入，且UX2有電壓，延時tb1跳開2DL，確認2DL跳開後，合3DL。
②方式2
在開環點（A變電站）處備投。1號線路運行，2號線路備用。當2號線路失壓時，合2號線路開關3DL，向對側送電。
充電條件（同方式一）：
a.母線三相有電壓，當2號線路電壓檢查控製字投入，2號線路有電壓（UX2）；
b.2DL在合位，3DL在分位。
動作過程：當充電完成後，母線有電壓，2號線路（UX2）無電壓，延時tb2合3DL。
方式2存在的問題
對於方式2，隻要2號線路失壓，即合上2號線路開關（3DL）。當2號線路本身故障時，可能造成多次合於故障上，不利於故障的消除。
解決方法：為避免多次重合於故障線路，運行中應退出備用開關3DL和帶空載線路開關4DL的重合閘。當2號線路故障時，開關4DL保護動作後不重合，由備自投動作合上開關3DL，如果是永久性故障，保護跳閘後不會重合。
③方式3
在非開環點（B變電站）處備投。2號線路運行，3號線路運行，當主供電源3號線路因故障或其他原因被斷開後，跳開3號線路開關開關5DL。在確認主供線路開關斷開後，依靠對側備自投裝置動作延時供電。該方式與開環點處方式二配合使用。
充電條件：
a.母線三相有電壓，當3號線路電壓檢查控製字投入，3號線路有電壓（UX3）；
b.4DL、5DL在合位。
動作過程：當充電完成後，母線無電壓，3號線路無電流，當3號線路電壓檢查控製字投入，3號線路無電壓（UX3），延時tb3跳開5DL。
方式3存在的問題
備自投動作時間應該與主供電源後備保護跳閘、重合閘時間配合；
A、B變電站備自投動作時間應配合；
2號線路停電，操作前先退出A變電站備自投裝置；
涉及PT停電的停電，應考慮備自投的誤動；
凡是不滿足備自投裝置運行的檢修方式，應考慮退出備自投裝置。
03、變電站備自投特殊情況
1. 當變電站兩條進線一主一備時，投入進線備自投；當一條線路故障或停電檢修時，應停用進線備自投；當兩台主變中、低壓側分列運行時，投入分段備自投，當兩台主變並列運行或一台主變帶全站運行時，應停用分段備自投。
2. 若110kV變電站進線備自投具備聯切小電源功能（通過現場保護屏“進線備自投聯切35kV小電源壓板實現）。當小電源經35kV線路在110kV變電站並網時投入該聯切壓板；當小電源不經35kV線路在110kV變電站並網時，退出該壓板。