電源自動投入裝置就是當主供電源發生故障(電壓失去或降低到設定值)時,將備用電源在設定的時間內啟動或投入,以保證重要設備(用戶)電源的供給的自動化設備。
近幾年來,由于電網規模的日益壯大,電力系統網絡結構更顯復雜,為保證電力系統供電可靠性,潮州110kV電網均以環網及雙回路結線方式為主,由于電磁環網結構,對電力系統的安全穩定運行存在著一定的威脅,考慮到保護配合等問題,潮州電網正常運行方式中,電磁環網一般采用開環運行;而雙回路采用單回空載充電,單回供電方式,以保證其供電可靠性及安全性。對于大多數其他供電局,為滿足電網經濟運行及可靠供電,除了采取潮州局上述措施外,還對具備兩個及以上電源點的分段母線主接線方式,采用了備用電源自動投入裝置,作為提高供電可靠性的補充措施。對潮州電網來講,只有新建變電站的10kV分段斷路器配置備用自投裝置,且功能調試后處退出狀態;110kV線路斷路器及主變壓器的備用自投更是空白。為此,通過對備用自投裝置的工作方式、使用缺陷、運行的探討,促進備用自投裝置的應用,以提高電網的供電運行可靠性及穩定性。
1備用電源自動投入裝置的工作方式
電力系統中,一次系統的運行方式可能會根據需要而變動。為了適應一次系統,備用自投也有多種運行方式,但基本上都遵循以下的總則:
工作母線失壓(非TV斷線造成);
跳開與原工作電源相連接的斷路器,以免備用電源合閘于故障;
檢查備用電源是否合格,如滿足要求則合上工作母線與備用電源相連的斷路器;
備用自投只動作一次;
當備用電源自投于故障母線時,應使其保護裝置加速動作,以免事故擴大;
備用電源確有電壓時才能投入;
備用電源自動投入裝置自投時限應盡可能短,以保證負載中電動機自啟動的時間要求。
在接線方式下,共有三種可能的運行方式,從而也就有三種備用自投方式。以下分別詳細說明。
第一種運行方式:
3DL處于斷開位置,I、II段母線分裂運行,分別由進線1、進線2供電。在這種運行方式下,如果進線1故障,導致I段母線失壓,此時備用自投裝置應能自動斷開運行斷路器1DL,然后再投入分段斷路器3DL,使母線I恢復供電;反之亦然。
第二種運行方式:
1DL與3DL處于合閘位置,2DL斷開。正常運行時由進線1給兩條母線供電。在這種運行方式下,如果進線1故障,導致兩段母線均失壓,此時備用自投裝置應能自動斷開運行斷路器1DL,然后再投入2DL,使進線2給母線供電。
第三種運行方式與第二種相似,正常時由進線2工作,進線1備用。
潮州電網僅有的10kV分段斷路器備用自投裝置只能動作于第一種方式,因主變壓器沒有加裝備用自投裝置。
2潮州電網備用電源自動投入裝置配置
為了提高電網供電的可靠性,減少110kV線路等元件故障停電,造成全站失壓或負荷損失,針對潮州電網備用自投應用的實際情況,及電網正常運行方式,結合備用自投裝置配置的原則,對潮州電網備用電源自動投入裝置配置位置進行探討。
2.1110kV系統備用電源自動投入裝置配置
對于具備兩路及以上系統供電電源的110kV變電站(110kV電網屬于T接方式的除外),均應在110kV側配置線路及分段備用電源自投裝置;而目前潮州電網有兩路以上系統供電電源的110kV變電站,其110kV線路斷路器均未配置備用電源自投裝置;
故應在電網中下列斷路器位置上配置備用自投裝置:
110kV東官線橋東站側斷路器;
110kV楓春線楓溪站側斷路器(考慮解環運行);
110kV金塔甲線塔山站側斷路器;
110kV文安線安北站側斷路器;
110kV黃新線新豐站側斷路器;
2.210kV分段斷路器備用電源自動投入裝置配置
對于有兩臺及以上主變壓器的變電站,均應在10kV側配置備用自投裝置;潮州電網中新建兩臺主變壓器的變電站的10kV分段斷路器,均配置了備用自投裝置,故對于下列有兩臺主變壓器以上尚未配置的變電站,均應在10kV分段斷路器上配置備用電源自動投入裝置:如潮州站、楓溪站、安北站、鸛巢站、文里站、古巷站、黃岡站、新豐站。
建議有兩臺變壓器的變電站加裝主變壓器互投裝置,以便正常運行的一臺主變壓器故障跳閘,裝置能自動將另一臺熱備用的主變壓器投入運行,實現主變壓器經濟運行。
3備用電源自動投入裝置使用的缺陷
潮州電網現運行的110kV變電站,大多都未安裝母線差動保護(春光站除外),這就造成日后若使用備用自投裝置,均無法判別是線路故障還是母線故障造成的母線失電。這樣,在母線及其相連設備(如電壓互感器)故障造成母線失電時,備用電源自投裝置會動作,將備用電源自動投入,對故障母線再次沖擊,擴大故障。假設110kV新豐變電站110kV黃新線斷路器(正常處于熱備用狀態)加裝備用自投裝置,若是110kV新豐變電站的110kV母線電壓互感器,因過電壓造成電壓互感器發熱損壞,而引起110kV饒新線斷路器跳閘,備用自投裝置動作,將110kV黃新線斷路器自動投入,將會引起電壓互感器爆炸,擴大事故。因此,判別是不是母線故障造成的母線失電是必要的。所以日后若潮州電網的110kV線路斷路器使用備用自投裝置,必須結合本電網的實際情況,對備用自投裝置進行改進,引進一個能準確判別是線路故障還是母線故障的設備,才能避免將備用電源自動投入到故障母線,減少對故障母線再一次沖擊,避免故障的擴大。
另外,潮州電網中110kV潮春線/潮楓I線/楓春線,目前正常運行方式是環網運行方式,如圖2所示。因該區域所供110kV站負荷較重,考慮線路運行安全性,日后考慮解環運行,為提高供電可靠性,建議在110kV楓春線楓溪站側斷路器加裝備用自投。但由于110kV春光站、楓溪站、東埔站,2006年最高總負荷為127MW,夏季時,其中任一條線路跳閘,備用自投裝置動作,另一條線路需帶三個110kV站負荷運行,線路將嚴重過載,極有可能導致事故進一步擴大化。故日后若110kV楓春線楓溪站側斷路器加裝備用自投裝置,需對備用自投裝置進行改進,備用自投裝置動作同時,必須具備聯切該站10kV線路功能,才能降低運行線路過載程度,防止事故進一步擴大。
4備用電源自動投入裝置運行中應注意的問題
目前,備用自投裝置已在其他供電局廣泛應用于110kV變電站,其可靠性直接影響整個變電站乃至系統的安全穩定運行,稍有不慎就會導致全站停電或者大面積停電。因此,潮州電網日后若使用備用自投裝置,在正常運行、維護過程中,還應注意以下幾點。
在變電站新投運時,必須做備用自投裝置的實際帶斷路器跳、合試驗,不能用簡單的模擬試驗來代替,模擬試驗只能用來檢測備用自投裝置的一般邏輯功能。
備用電源自動投入裝置要完全獨立于保護裝置,不能影響保護的正確動作,其回路應避免與保護回路混雜。在進行備用自投裝置的邏輯試驗時,首先要有安全措施,把備用自投裝置完全獨立出來,以免試驗時誤動或者拒動。
備用自投邏輯試驗時,必須嚴格按照備用自投邏輯進行,尤其應注意對備用自投閉鎖邏輯的試驗。
運行人員在投備用自投裝置時,應注意裝置的充電標志,如有現場不能解決的異常情況,及時反映,以便迅速得到解決。