（湘鋼設(shè)備管理部 湖南省湘潭市 411101）
卜少軍
[ 摘 要] 針對(duì)湘鋼三中央變電站220KV備用電源自投裝置存在的問題，提出了采用“同時(shí)快速切換”取代“串聯(lián)延時(shí)切換”明備用方式的設(shè)想，分析采用新的方式后，停電時(shí)間由3.5s縮短至0.04-0.11s的可行性，同時(shí)還提出在SF6 斷路器的變電站，自投裝置應(yīng)采用的方式,總降變電站全停風(fēng)險(xiǎn)降至最小。
[ 關(guān)鍵詞] 自投裝置 方式 設(shè)想
Discussion on Mode of Automatic Turning on
0f 220kV Stand-By Power
Bu Shaojun
[Abstract] New modes and suggestions are proposed on the basis of problems of automatic turning on devices of 220kV stand-by power of No.3 central substation of Xiangtan Iron and Steel Plant. Feasibility of reducing outage time from 3.5s to 0.04-0.11s is analyzed when a new method is used.It proposes suitable modes for automatic turning on devices in a substation with SF6 disconnectors.
[Keywords] Automatic turning on device,Mode,Assumption
1 引言
湘潭鋼鐵集團(tuán)公司220kV三中央企業(yè)總降壓變電站1995年正式投入運(yùn)行。由于原設(shè)計(jì)中BZT采用“延時(shí)串聯(lián)切換”方式，低電壓起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3.5s，難以保證該變電站所帶負(fù)荷在220kV電源事故自動(dòng)切換時(shí)不大面積停電，事實(shí)上220kV系統(tǒng)BZT一直沒有投入運(yùn)行，降低了湘鋼電力系統(tǒng)運(yùn)行的供電可靠性。
根據(jù)湘鋼三中央變電站采用的220kV SF6 斷路器所具有的快速分合閘特性，在滿足《斷電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》等有關(guān)原則要求的基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為投入經(jīng)過適當(dāng)改進(jìn)的220kV BZT系統(tǒng)，可以做到備用220kv電源自動(dòng)快速投入而使主變壓器的供電運(yùn)行不中斷，從而較大幅度提高三中央變電站供電的可靠性。本文重點(diǎn)分析BZT自投方式改變后，BZT自投方式的可行性與可靠性。
2 湘鋼220kV電源BZT現(xiàn)狀
2.1 變電站220kv系統(tǒng)主接線及主要負(fù)荷（圖0，220kv斷路器參數(shù)見附錄1）
2.2 主要運(yùn)行方式
2.2.1 兩回220kv電源，一回運(yùn)行，一回?zé)醾洌?/DIV>
2.2.2 母聯(lián)600在合閘位置，兩段母線串聯(lián)運(yùn)行；
2.2.3 三臺(tái)主變，一般運(yùn)行2臺(tái)，一臺(tái)備用。
2.3 變電站220kV系統(tǒng)原設(shè)計(jì)主要繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置配置見圖1
2.4 變電站220kV電源原設(shè)計(jì)BZT系統(tǒng)見圖2。
2.5 變電站220kV電源BZT裝置原設(shè)計(jì)存在的問題
2.5.1 由于BZT的動(dòng)作時(shí)間要與線路ZCH（自動(dòng)重合閘）配合，ZCH動(dòng)作時(shí)間亦須與線路繼電保護(hù)配合。因此在事故狀態(tài)下自動(dòng)切換時(shí)至線路ZCH合閘成功，時(shí)間需1.7s以上，若ZCH失敗，BZT再動(dòng)作，停電時(shí)間便長(zhǎng)達(dá)3.5s以上，將造成運(yùn)行中的主變壓
器大面積甩負(fù)荷停電，影響生產(chǎn)的連續(xù)性；
2.5.2 更為嚴(yán)重的是目前實(shí)際執(zhí)行的運(yùn)行方式，一路電源帶全站負(fù)荷而BZT裝置沒有投運(yùn)，一旦工作電源撤回，必然全站主變停電，大面積中斷生產(chǎn)。
3 改進(jìn)方案
根據(jù)“BZT 裝置的動(dòng)作時(shí)間以使停電時(shí)間盡可能短”的原則，應(yīng)充分利用湘鋼三
中央變電站220Kv SF6 斷路器具有快速分合閘能力的特點(diǎn)，采取以下改進(jìn)方案：
a. 在分合閘斷路器動(dòng)作順序和時(shí)間上，將現(xiàn)有220kV電源BZT的自投方式由“串聯(lián)延時(shí)切換”改為“同時(shí)快速切換”見圖3，一次接線見圖2 a（600在合閘位置）。
采用新的自投方式后，在最不利情況下的合閘時(shí)間≤110ms（實(shí)際合閘時(shí)間90ms左右，跳閘時(shí)間35ms左右），這樣，在220kV系統(tǒng)事故狀態(tài)下自動(dòng)切換時(shí)，停電時(shí)間≤110ms，正常手動(dòng)切換電源停電時(shí)間≤70ms見圖4。總降變電站不全停，基本具備生產(chǎn)不中斷條件【1】 。
采用新的自投方式后，在最不利情況下的合閘時(shí)間≤110ms（實(shí)際合閘時(shí)間90ms左右，跳閘時(shí)間35ms左右），這樣，在220kV系統(tǒng)事故狀態(tài)下自動(dòng)切換時(shí)，停電時(shí)間≤110ms，正常手動(dòng)切換電源停電時(shí)間≤70ms見圖4。總降變電站不全停，基本具備生
b. 220kV變電站在運(yùn)行方式上宜將具有大功率SCR裝置的軋制廠負(fù)荷（如高線廠等）與發(fā)電機(jī)、同步機(jī)等并聯(lián)在同一母線上，有可能使220kV電源發(fā)生故障自動(dòng)切換時(shí)，軋制廠的電源電壓下降幅度小于大功率SCR裝置低電壓動(dòng)作值，從而避免軋制線生產(chǎn)中斷。
c. 在確保總降變電站主變不停電切換220kv故障電源時(shí)，有部分重要的特殊用電負(fù)荷可能無(wú)法正常安全運(yùn)行，則在現(xiàn)場(chǎng)采取技術(shù)措施（防瞬間斷電沖擊及低電壓保護(hù)等）安全停機(jī)。
4 “同時(shí)快速切換”方式的可行性分析
4.1 該方式能否避免分合閘斷路器“重迭”現(xiàn)象與躲過短路點(diǎn)去游離時(shí)間
4.1.1在電源切換過程中，如果工作電源斷路器分閘時(shí)間等于或大于備用電源斷路器合閘時(shí)間，就會(huì)產(chǎn)生斷路器的所謂“重迭”現(xiàn)象[2] 。而由斷路器廠家提供的技術(shù)數(shù)據(jù)（分閘時(shí)間遠(yuǎn)小于合閘時(shí)間，見附錄1）分析，采用“同時(shí)快速切換”方式不會(huì)產(chǎn)生斷路器“重迭”現(xiàn)象。
4.1.2躲過短路點(diǎn)去游離時(shí)間見表1。
事故狀態(tài)下BZT自動(dòng)切換，如果備用電源斷路器躲不過短路點(diǎn)的去游離時(shí)間，就有可能將備用電源合到故障點(diǎn)上，釀成自投失敗，造成更大的故障。
a.如圖5，即使220kV架空線發(fā)生三相短路（設(shè)為d1 點(diǎn)）導(dǎo)致工作母線失壓，同時(shí)備用602合閘。在這種情況下，由于604分閘時(shí)間t1 ≤40ms，602合閘時(shí)間th ≥70ms（實(shí)際斷路器的分合閘時(shí)間，見相關(guān)竣工試驗(yàn)報(bào)告，下同。），盡管短路點(diǎn)d1 去游離時(shí)間尚未結(jié)束，但工作電源604已分閘完畢，d1 不構(gòu)成對(duì)備用電源602自投的威脅。
表1 不同電壓等級(jí)下電弧的去游離時(shí)間
工作電壓等級(jí)/kv
電弧去游離時(shí)間
周波數(shù)/Hz
時(shí)間/s
23
4
0．08
115
8．5
0．17
230
18
0．36
b.d2 點(diǎn)發(fā)生短路故障，若短路發(fā)生220kV母線上，則母差保護(hù)零秒跳開母聯(lián)斷路器600，同時(shí)閉鎖BZT，使備用電源不能合閘，顯然，這種情形也不存在躲過短路點(diǎn)電弧去游離時(shí)間。
c.如d3 點(diǎn)發(fā)生短路故障，若短路發(fā)生在主變高壓側(cè)保護(hù)范圍內(nèi)，則主變縱差保護(hù)零秒動(dòng)作于斷路器620分閘，由于故障是工作母線電壓降低，有可能使BZT動(dòng)作自動(dòng)切換電源。但備用電源斷路器602合閘時(shí)間為69.5ms，主變一次斷路器620分閘時(shí)間36.4ms，備用電源投入時(shí)，故障點(diǎn)已提前被620自動(dòng)分閘切除。因此備用電源投入時(shí)也不存在躲過去游離時(shí)間。
4.2采用“同時(shí)快速切換”BZT，有關(guān)繼電保護(hù)在時(shí)限上的配合
如圖5，當(dāng)無(wú)論何種原因使線路220kV電源撤回時(shí)，如d1 點(diǎn)三相短路，本站BZT在工作母線失壓后將工作斷路器604分閘，同時(shí)合上備用電源斷路器602，自動(dòng)完成電源切換。由于受電604斷路器在開斷位置，線路ZCH在線路失壓后，無(wú)論重合是否成功，對(duì)本站供電均已失去直接影響。因此，采用“同時(shí)快速切換”BZT，可以取消與線路ZCH在時(shí)限上的配合。
在繼電保護(hù)方面，當(dāng)本站220kV工作母線本身發(fā)生故障時(shí)，如圖5中d2 點(diǎn)三相短路，母差保護(hù)動(dòng)作，工作電源跳閘，由于是母線故障，BZT被閉鎖，這時(shí)所造成的停電是不可避免的。
當(dāng)主變壓器220kV側(cè)發(fā)生短路時(shí)（如圖5中d3 點(diǎn)三相短路），主變一次斷路器620無(wú)時(shí)限跳閘，此時(shí)，由于故障點(diǎn)距220kV工作母線電氣距離很近，母線電壓降低可能使BZT動(dòng)作，進(jìn)行自動(dòng)切換。這種切換是安全的，因?yàn)椴捎玫亩际荢F6 斷路器，在BZT備用電源602合閘前，工作電源604及故障主變一次斷路器620均已分閘完畢。
可見，“同時(shí)快速切換”BZT與繼電保護(hù)系統(tǒng)能有效配合。
4.3 對(duì)站內(nèi)主變電器和所帶負(fù)荷及變壓器的影響
BZT動(dòng)作，備用電源切換過程中，對(duì)變壓器的影響主要來(lái)自大量電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的沖擊電流。
由于“同時(shí)快速切換”BZT的停電間隔保有0.04-0.11s，在這短暫的時(shí)間內(nèi)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速降落極小（參見圖6 電動(dòng)機(jī)惰行曲線），因而自起時(shí)沖擊電源亦很小，不會(huì)造成變壓器的過載。
