在现代电力系统中, 为满足电网经济运行及可靠供电, 常采用备用电源自动投入装置。备自投装置是一种对负荷提供不间断供电的经济有效的技术措施, 是我厂高压厂用电系统中不可或缺的组成部分, 它对我厂机组安全稳定运行起到了其特有的作用。
1 备自投装置的简要工作原理
一次系统具有不同的接线方式, 其运行方式也会根据需要而变动。为了适应一次系统, 备自投也有多种运行方式, 以下图简单系统为例: (1) 进线备自投方式。正常运行时母线上的两条电源进线一条工作、一条备用, 当工作线路因故障跳闸或其他原因而造成母线失电时, 备自投装置动作将工作电源跳开、将备用电源投入。 (2) 母线备自投方式。正常运行时两条进线各带一段母线, 分段断路器断开, 两段母线互为备用, 当一段母线因电源进线故障造成母线失去电压时, 备自投装置动作将工作电源跳开、将分段断路器投入。 (3) 变压器备自投方式。正常运行时两条进线各通过一段母线为变压器供电, 两台变压器一台工作、一台处于热备用状态, 当工作变压器故障, 低压侧母线失电时, 备自投装置动作将工作变压器跳开、将备用变压器投入。 (如图1)
2 备自投的动作方式可分为串联和并联两种
在串联方式时, 只有在工作电源断路器全部跳开后才能合上备用电源断路器, 具体实现方法是把工作电源断路器的常闭节点接入备用电源断路器备自投保护的启动逻辑中。在这种方式下, 母线失电时间取决于断路器的合闸时间。目前, 国产6～10kV电磁型操作机构断路器的合闸时间约为150ms～300ms。在这段时间内, 母线残压与备用电源之间的相角差有可能会达到180°, 合闸时电动机的冲击电流很大。对此问题, 一般通过装置检同期的方式解决。在并联工作方式下, 工作断路器的跳闸和备用断路器的合闸是同时进行的。一般断路器的合闸时间是大于其跳闸时间的, 所以, 母线断电时间为断路器合闸与跳闸时间之差, 这样能尽可能地保证备用电源同期投入。但这种方式对断路起跳、合闸时间精度要求较高。如事故情况下备用电源断路器合闸时间小于工作电源断路器跳闸时间, 可能会使备用电源合于故障, 使故障范围扩大。此方式下如发生工作断路器应跳未跳而造成两电源并列运行时, 可延时自动跳开后合上的电源。
3 备自投动作都应遵循以下的原则
(1) 备用侧有电压:通过电源侧PT判断, 当备用电源电压满足要求时动作, 如备用电源电压低于额定值的80%则装置发电压过低信号, 同时闭锁备自投保护且发闭锁信号。 (2) 工作电源无电压:通过母线PT判断, 当电压低于额定值的50%装置动作发电压过低信号。 (3) 备自投装置只允许备投一次。 (4) 逻辑回路应有PT断线闭锁:当母线PT开关未合或PT断相时, 保护装置闭锁备自投且发断线报警信号。 (5) 母线故障备自投保护不动作:为防止备用电源投入故障母线, 备自投应将反应母线故障的保护出口接点引入装置, 保护动作时, 自动闭锁备自投, 复归后自动解除。 (6) 在保证备自投安全性、可靠性的基础上, 尽可能保证失电时间短:当符合备自投情况下母线失电时, 装置可实现快速动作, 当装置检测同期条件不满足时, 则自动转入判别母线残压的慢速切换方式。 (7) 防止备投后设备过负荷:当负荷过大导致母线电压低于整定的母线低压动作值时, 装置可经整定延时跳开某些次要辅机以保证重要辅机的自启动。备自投装置在我厂的具体应用:我厂高压厂用电系统实际运行方式为:两条高压厂变运行, 一台高压启备变备用。 (如图2)
日常运行#1高压厂变通过2DL、3DL对IA、IB母线供电;#2高压厂变通过5DL、6DL对IIA、IIB母线供电;#0高压启备变作热备用, 处于空载运行状态, 8DL、9DL、10DL、11DL作为IA、IB、IIA、IIB母线备用电源的断路器, 均在分闸位置。当IA、IB、IIA、IIB母线中任一母线失电时 (母线故障引起保护跳闸情况除外, 此时通过逻辑闭锁备自投) , 备自投装置均能通过自动跳开原工作断路器、自动合备用断路器来保证母线继续运行。如图:假设IA母线在非母线保护动作情况下失电 (如厂变差动动作、母线低电压动作) , 则备自投保护动作, 跳开2DL、合上8DL, 通过#0高压启备变保持对IA母线继续供电。针对上述运行方式, 我厂高压厂变备自投采用串联方式, 其逻辑说明如下:如图, 母线低电压 (动作值50V, 延时1000ms) 或保护开出—启动备自投—跳工作电源断路器—判同期条件 (同期相差定值20°, 同期频差定值0.3Hz) —如不满足同期条件转入判母线残压条件 (定值30V) —如不满足母线残压条件转入判长延时条件 (延时定值1500ms) —合备用电源断路器。以我厂设备实际运行情况来看, 有以下几种动作过程: (1) 电源#1高压厂变故障, 断路器1 D L、2DL、3DL跳闸—进线备自投启动—进入备自投逻辑—逻辑满足后合8DL、9DL。 (2) 电源#1高压厂变断路器2DL偷跳或误操作跳闸—进线备自投启动—进入备自投逻辑—逻辑满足后合8DL。 (3) I、II母线电压过低—经1000ms延时—进线备自投启动—跳开断路器2DL、3DL—检查备用电源是否与母线同期—同期后合8DL、9DL。#1、#2高压厂变为公司厂用电系统提供电源, 任一台高压厂变间隔所带的厂用电消失, 都会导致机组停运, 甚至危害到一次设备的安全。备自投装置切实有效的解决了这个问题, 它能在尽可能短的时间内通过工作、备用电源间的切换来保证公司厂用电系统的稳定运行。几次正确动作表明, 备自投装置为公司两台机组多年安全可靠运行起到了无法替代的作用。 (如图3)
摘要：电力系统中, 因为故障或其它原因工作电源断开以后, 将备用电源、备用设备或其他电源自动地迅速地投入工作, 令用户能尽快恢复供电的自动控制装置, 简称备自投装置 (AAT装置) 。采用备自投装置可以提高供电可靠性、简化继电保护配置、限制短路电流并提高母线残压。随着用户对供电可靠性要求的提高, 备自投装置得到了广泛应用, 是电力部门为保证用户连续可靠供电的重要手段。
关键词：备自投,应用,原理
参考文献
[1] 电力装置的继电保护和自动装置设计规范.
[2] 电力设计规程.