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摘要：本文主要對現在使用的適用于110kV三圈變的備自投裝置的過負荷閉鎖原理進行分析，找出存在的問題，并提出解決方案。

關鍵詞：備自投過負荷閉鎖可靠性

0.前言

為提高供電可靠性、減少系統故障所造成對客戶的停電，在變電站母線的聯絡或分段開關上加裝備用電源自動投入（以下簡稱備自投）裝置是一個行之有效的重要手段。為了防止備自投動作后造成主變壓器過載，可以采取聯跳非重要負荷線路開關或過負荷閉鎖備自投的措施，我公司一般采取后者。而對于內橋接線的三圈變，當兩臺主變負荷都大于50％的額定負荷時，如何既要能確保盡可能多的重要負荷供電，又不致引起主變過載，就顯得尤為重要，目前國內現有備自投裝置尚無實用的動作邏輯。本文探討了一種控制策略，并在實際裝置中運用，取得了良好的運行效果。

1.現有備自投裝置中過負荷閉鎖判據存在的問題

1.1備自投原理簡析

圖一.備自投原理圖

以內橋接線的兩臺三圈變為例（見圖一），備自投動作基本原理為：如果1＃主變進線電源消失、差動或瓦斯保護動作，造成主變失電，這時110、310備自投跳開101、301開關，將110、310母聯合上，由2＃主變帶原來1＃主變負荷。

在備自投保護原理中，以10kV母聯備自投為例，其閉鎖條件主要有四個：

a、手跳101或102開關；

b、110開關控制回路斷線，彈簧未儲能，101，102，110的TWJ異常等；

c、有外部閉鎖信號，如主變后備保護動作閉鎖備自投；

d、I101+I102之和電流過負荷閉鎖備自投。

1.2備自投和電流閉鎖條件

如圖二所示，以10kV側備自投為例，I101、I102為兩進線一相電流，用于判斷進線有無電流，防止PT斷線時310、110裝置誤起動，確認進線開關已跳開；同時，也是為了電流閉鎖之用。

圖二.備自投和電流閉鎖

備自投裝置內的單片機在時刻計算I101+I102電流之和是否大于備自投的過負荷閉鎖定值，如果大于其閉鎖定值，則將備自投閉鎖掉。如果對于兩圈變，I101+I102即為兩臺主變總負荷電流，這樣就能有效防止備自投動作后，引起另一臺主變過負荷的情況發生。

但是對于三圈變，I101+I102只是兩臺主變總負荷電流的一部分（I101+I102+I301+I302為兩臺主變總負荷電流）。分析如下：

以A站為例，1＃（2＃）主變容量31.5MVA，變一側Ie1＝165A；變二側Ie2＝520A；變三側Ie3＝1732A；有關保護定值如下：

10kV備自投過負荷閉鎖定值2080A；

35kV備自投過負荷閉鎖定值為566A；

主變過負荷定值為204A（變一側）；

假設：1#主變I301=200A，I101=800A

2＃主變I302=200A，I102=800A

此時1#主變進線電源消失，則和電流閉鎖與備自投動作情況如下：

I301+302=400A<566A→310備自投動作，合上母聯310

I101+102=1600A<2080A→110備自投動作，合上母聯110

1＃主變負荷切到2＃主變上后，2＃主變的負荷達到：

I702=280A>204A→2＃主變過負荷。

因此，對于三圈變，各側備自投裝置內的采樣電流只有本側電流，不能檢測另側負荷情況，也不能檢測主變全部負荷情況，所以不能有效預測主變過負荷的情況而使得備自投裝置誤動作。<![endif]>

2.原因分析

為了提高備自投裝置動作的可靠性，保證在主變負荷率大于50％情況下既要使備自投裝置能動作、又要有效限制主變過負荷情況的發生。我們對現有備自投裝置和電流過負荷閉鎖存在缺陷進行了分析。

在原備自投裝置中，只采樣3個電流，（以10kV備自投為例）即：I101、I102、I110，如果再有I701、I702電流，我們就可以計算出I301、I302電流，即根據變壓器兩側的電流計算出另側電流。這樣，就可以對備自投過負荷的情況進行分析。下面我們對三圈變和電流過負荷判據進行分析：

設定在10kV備自投優先情況下，假設1＃主變失電，（If為110備自投過負荷定值）。

1、I701+I702<If→不閉鎖備自投,35kV、10kV備自投皆動作。

2、I701+I702>=If→下一步判斷：

若I702+I101<If且I702+I301<If，由于10kV備自投優先，則不閉鎖10kV備自投，35kV備自投則閉鎖掉。

若I702+I101>If且I702+I301<If，則閉鎖10kV備自投，不閉鎖35kV備自投。

若I702+I101>If且I702+I301>If，則閉鎖10kV備自投，也閉鎖35kV備自投。

可見，這兩套分散的裝置，所判斷出來的是否閉鎖本側備自投的結果應當一致。這樣不但避免了備自投誤閉鎖、或誤投的情況，而且還對讓10kV的備自投動作還是讓35kV的備自投動作進行了選擇（如果設定優先級，甚至可以對10kVI、II段母線、35kVI、II段母線的失電自投進行優先級選擇）。這樣，不但滿足了裝置可靠性要求，而且也滿足動作選擇性的技術要求。

如果根據如此的邏輯進行編程，從裝置軟件上進行改進，則過負荷閉鎖不會再存在漏洞，足以保證備自投裝置動作的可靠性。

3.備自投過負荷閉鎖判據改進方案

3.1改進方案

根據以上分析，在市公司生產運營部的支持下，我們與設備制造廠家聯系，對備自投裝置從硬件與軟件上進行了修正,使之能夠適應三線圈變的特殊需要。

實施一：硬件方面，增加2個變送器，對主變變一側電流進行采樣。

實施二：在軟件方面，我們對四個方面進行了修正：

1、另側電流的計算：高壓側電流-本側電流

2、過負荷閉鎖的判據修正

3、主變各側不同CT變比的修正

4、主變容量不同的修正

實施三：在二次接線方面，增加了701、702電流接線。

3.2改進后裝置的測試

根據以上方案，在備自投改進完成后，我們對主變負荷大于0.5倍負荷率情況下所做的模擬試驗見表一。

試驗時假設1＃主變失電（為了直觀，以下數據皆歸算到1＃變變一側的一次值，備自投過負荷定值為200A，10kV備自投優先。）

從以上試驗結果來看，改進后的備自投裝置不但保證了主變負荷<0.5倍負荷率情況下的全部動作，而且還保證在>0.5倍負荷率情況下對35kV、10kV備自投動作的選擇。盡量縮小停電范圍，最大限度保證了用戶連續供電。

4．改造前后效益對比

根據以上分析，在三圈變備自投改造前，可能發生因310、110備自投都動作而使得負荷轉移到一臺變壓器上致使變壓器過負荷的情況。過負荷可能對變壓器的可靠運行帶來危害，會增大主變發熱，減少變壓器的使用壽命。另外，若利用改變110、310備自投過負荷整定值的方法人為地分配10kV側、35kV側負荷以避免主變過負荷情況的發生，則可能出現主變未過負荷而兩側都閉鎖的情況，認為地擴大了停電范圍。

改造后，不但能夠避免過負荷對變壓器的影響，而且還對讓裝置讓10kV的備自投動作還是讓35kV的備自投動作進行了選擇，提高了變壓器的利用率，減小了停電范圍。僅以A站為例，2003年35kV側減少停電時間10小時，10kV側減少停電時間4小時，增加供電1.732*35*260*10+1.732*10*700*4＝206108kWh，產生直接企業效益2萬元，間接社會效益20萬元。

可見，備自投改造后不但滿足可靠性與選擇性的要求，而且亦會產生巨大效益。