第6章其他安全自动装置

§6-1备用电源自动投人装置一、备用电源的配置方式备用电源自动投入装置按其电源备用方式可分为如下两种：1、明备用方式。即装设专用的备用变压器或备用线路作为工作电源的备用，如图6-1中的（a)、(b)、(c)、(d)所示。明备用电源通常只有一个，而且一个明备用电源往往可以同时作为两段或几段工作母线的备用。如图6-1(a)所示，备用变压器T2同时作为I、Ⅱ段母线的备用电源。2、暗备用方式。即不装设专用的备用变压器或备用线路，而是由两个工作电源互为备用，如图6-1中的(e)、(f)所示。正常情况下。各段母线由各自的工作电源供电，母线分段断路器3处在断开位置。当某一电源故障跳闸时，备用电源自动投入装置将分段断路器3自动合上，靠分段断路器使两个工作电源互为备用。这样，要求每一个工作电源的容量都应根据两个分段母线上的总负荷来考虑，否则在备自投动作之后要减去一些负荷。图6-1应用备用电源自动投入装置的一次接线图采用备用电源自动投入装置的优点是：1、提高供电的可靠性，节省建设投资。2、简化继电保护。因为采用了备用电源自动投入装置后，环形网络可以开环运行，变压器可分裂运行，如图6-1中的(a)和(f)。这样，采用简单的继电保护装置便可满足选择性和灵敏性。3、限制短路电流，提高母线的残余电压。例如在受端变电所，如果采用变压器解列运行或环网开环运行，出现故障时短路电流会减小，供电母线的残余电压相应提高。在某些场合，由于短路电流受到限制，不再需要装设出线电抗器，既节省了投资，又使运行维护方便。由于备用电源自动投入装置简单、费用低，而且可以大大提高供电的可靠性和连续性，因此，在发电厂的厂用供电系统和厂、矿企业的变、配电所中得到广泛的应用。§6-1备用电源自动投人装置一、备用电源的配置方式§6-1备用电源自动投人装置二、对备用电源自动投入装置的要求在发电厂和变电所中，在下列情况应装设备用电源自动投入装置：1、装有备用电源的发电厂厂用电源和变电所所用电源。2、由双电源供电且其中一个电源经常断开以作为备用的变电所。3、有备用变压器或有互为备用的母线段的降压变电所。4、有备用机组的某些重要辅机。§6-1备用电源自动投人装置二、对备用电源自动投入装置的要求根据运行经验，备用电源自动投入装置只有满足下列基本要求才能更好地发挥它的作用。1、备用电源自动投入装置必须在工作电源失去电压、而备用电源正常时投入。2、备用电源自动投入装置只应动作一次，以免在母线或引出线上发生持续性故障时，备用电源被多次投入到故障元件上，造成更严重的事故。3、备用电源自动投入装置应在工作电源失压后，不论其断路器是否已断开，装置自投起动延时到跳开工作电源断路器，并确认该断路器在断开后，备用电源自动投入装置才能投入。这样可以防止因工作电源在其它地方被断开，备用电源自动投入装置合于故障或备用电源倒送电的情况。4、一个备用电源同时作为几个工作电源的备用时，在备用电源已代替某工作电源后，其他工作电源又被断开时，备用电源自动投入装置仍应能动作。但对单机容量为200MW及以上的火力发电厂，备用电源只允许代替一个机组的工作电源。在有两个备用电源的情况下，当两个备用电源互为独立备用系统时，应各装设独立的备用电源自动投入装置。使得当任一备用电源都能作为全厂各工作电源的备用时，备用电源自动投入装置使任一备用电源都能对全厂各工作电源实行自动投入。§6-1备用电源自动投人装置二、对备用电源自动投入装置的要求5、备用电源自动投入装置动作合闸时间的整定，应以使负荷停电时间尽可能短为原则。因为停电时间越短，对电动机的自起动越有利，但停电时间过短，电动机残压可能较高，当备用电源自动投入装置动作时，会产生过大的冲击电流和冲击力矩，导致电动机损伤。因此，对装有高压大容量电动机的厂用电母线备自投的动作时间应在ls以上。对于低压电动机，因转子电流衰减极快，这种问题并不突出。同时，为了使备用电源自动投入装置投入成功，故障点应有一定的电弧熄灭去游离时间。一般情况下，备用电源断路器的合闸时间，已大于故障点的去游离时间，因而不必再考虑故障点的去游离时间。根据运行经验，备用电源自动投入装置的动作时间以l～1．5s为宜。§6-1备用电源自动投人装置二、对备用电源自动投入装置的要求6、手动跳开工作电源时，备用电源自动投入装置不应动作。7、应具有闭锁备自投的功能。因备用对象发生故障（母线故障），保护拒动，引起相邻后被保护（变压器后被保护）动作切除工作电源的时候，应闭锁备用电源自动投入装置。8、当电压互感器的熔断器熔断，二次断路器保护跳开，或拉开电压互感器刀闸或退出电压互感器手车，备用电源自动投入装置均不应动作，备用电源自动投入装置还通过进线断路器电流检测，在进线侧无压无流的情况下，备用电源自动投入装置才动作。9、当备用电源无电压时，备用电源自动投入装置不应动作。10、备用电源自动投入装置应躲过因任何原因引起母线电压下降的时间，这种情况是指母线电压在短时间内恢复正常，因而要求备用电源自动投入装置延时时限应大于最长的外部故障切除时间。§6-1备用电源自动投人装置二、对备用电源自动投入装置的要求§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理在35kV～110kV变电站中,备用电源自动投入主要有高压备用电源进线的自动投入；备用变压器的自动投入；高压侧或低压侧单母线分段断路器的自动投入三种。对应于不同的主接线系统，有相应的自投方案，每种方案配有几种自投功能，装置能自动识别现行运行方式，选择自投功能。微机型备用电源自动投入装置可通过逻辑判断满足其基本功能和要求，但为了便于理解，在阐述备用电源自动投入装置逻辑程序时广泛用电容器的“充放电”来模拟这种功能。备用电源自动投入装置满足启动的逻辑条件应理解为“充电”条件满足；延时起动的时间应理解为“充电”时间到后完成了全部准备工作；当备用电源自动投入装置动作后或任何一个闭锁条件存在时，立即瞬时完成“放电”，放电后就不会发生备用电源自动投入装置第二次动作。1、装置在变电站应用于进线自投举例进线微机备自投（互投）装置主接线如图6-2所示。进线1和进线2互为暗备用，在人工操作跳进线断路器时，需引入相应接点用于闭锁备用电源自动投入装置。进线备用电源自动投入装置有两种逻辑，即进线备用电源自动投入装置1（进线1暗备用）和进线备用电源自动投入装置2（进线2暗备用），可通过相应软压板来投退。两进线互为备用方式转换无须经过手动切换开关，由软件经过开关位置和充电条件自动识别完成。§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理（1）进线自投1充电条件进线自投1充电完成的条件是下列三条满足10s以上,即：(a)备自投功能硬压板、进线自投软压板、进线自投1软压板均投入；(b)Ⅰ、Ⅱ母线和2#进线线路侧TV2均有压；(c)QF1、QF3合闸位置、QF2分闸位置。（2）进线自投1动作条件装置充好电后，检测Ⅰ、Ⅱ母线无压，2#进线线路侧TV2有压，1#进线无电流，装置延时跳QF1，确认QF1跳开后，合QF2，恢复对Ⅰ、Ⅱ母线连续供电。§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理（3）进线自投2充电条件进线自投2充电完成的条件是下列三条满足10s以上,即：（a）备自投功能硬压板，进线自投软压板，进线自投2软压板均投入；(b)Ⅰ、Ⅱ母线和1#进线线路侧TV1均有压；(c)QF2、QF3合闸位置、QF1分闸位置。（4）进线自投2动作条件装置充好电后，检测Ⅰ、Ⅱ母线无压、1#进线线路侧TV1有压，2#进线无电流，装置延时跳QF2，确认QF2跳开后，合QF1，恢复对Ⅰ、Ⅱ母线连续供电。§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理2、微机备用电源自动投入装置硬件结构装置的硬件结构如图6-3所示。输入电流和电压经隔离互感器隔离变换后,由低通滤波器输入至模数转换器,CPU经过采样数字处理后,完成各种预定功能。装置引入两段母线电压,用于有压、无压判别。每个进线开关各引入一相电流，是为了防止TV三相断线后造成分段开关误投，同时能更好地确认进线开关已跳开。装置引入QF1、QF2、QF3开关位置接点（合闸位置继电器）作为系统运行方式判别，自投准备及选择自投方式。另外还引入一个闭锁自投输入接点，如手跳QF1或QF2，变压器后备保护动作复合电压闭锁过流保护等。§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理装置输出跳闸接点：跳QF1、QF2各一付接点。合QF1、QF2各一付接点，合QF3一付接点。有若干组联切接点,每组包括跳闸接点和闭锁重合闸接点。装置输出信号接点有两组，一组为中央信号节点包括：动作完成、联切、装置故障、异常、直流失压等。另一组为远动信号节点包括：动作完成、联切、装置故障、异常、直流失压。同时面板上也有相应的指点示灯。装置的面板上有液晶和指示灯，工作人员可方便的对装置进行操作。也可以通过串行口远方操作。§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理图6-3微机备用电源自动投入装置硬件结构原理图§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理3、微机备用电源自动投入装置软件流程装置软件流程框图如图6-4所示。装置能自动跟踪系统运行方式，选择自投功能。采用整周波傅氏算法对采样值进行处理,削除了多次谐波所带来的误差,准确地判断出系统的故障情况。装置的工作过程如下：为满足备自投只能动作一次这个要求，装置设置起动条件（即：母线1和母线2的电压都正常），同时也作为系统运行方式的判别。当装置满足了起动条件，经15秒延时后，才能进入相应的工作程序，在工作程序中，当检测到装置的硬件故障（如：定值出错、继电器线圈长期通电）时，发出故障报警信号，等待处理，当发现异常情况（如：PT断线、开关量异常）时，发出运行异常信号，等待处理。同时监视开关量和模拟量的状态,当发现不满足启动条件时退出工作状态，当发现母线失压时，进行故障处理，如满足自投条件，则动作，然后退出工作程序，在2～10秒内,监视负荷状态,过负荷联切,重新进行方式判别。图6-4微机备用电源自动投入装置软件流程4、微机备用电源自动投入装置的参数整定（1）有压、无压整定备用电源有电压时，备自投装置才启动，否则启动了也无意义。监视备用电源电压的电压继电器整定值，应按母线最低工作电压不应动作的条件来选择，一般整定在额定电压的70%时动作。也即备用电源电压值不大于线路额定电压的70%时，备自投装置不应动作。低电压继电器的定值应根据下面原则来进行，即备用电源自动投入装置在下面两种情况下不应动作：（a）网络内发生了在集中阻抗后的短路，工作母线上的电压因之降低，但当继电保护把短路切除后，工作母线的电源可以恢复时。(b)当工作母线电压因电动机的自起动而降低时。按上述两点要求，检查工作电源的低压继电器的整定值，一般为额定电压的25%。§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理（2）有电流、无电流整定进线无电流一般指工作电源进线的一个相电流小于线电流定值。该定值应小于最小负荷电流，以防工作电源TV三相断线时微机备自投装置的误动作。（3）动作时间整定微机备用电源自动投入装置的动作时限应与继电保护的配合。备用电源自动投入装置的动作时限（第一时限）应尽可能缩短，以利于电动机的自启动，但应满足以下要求：§6-1备用电源自动投人装置三、微机备用电源自动投入装置工作原理时间继电器延时的时限应大于可以导致低电压继电器起动的网络内所有外部故障相应元件上的保护最长时限，即top1=tset.max+tr式中tset.max——可以导致低电压继电器起动的网络内所有外部故障相应元件上的保护最长时限；tr——裕度时间，取0.5s。备用电源自动投入装置动作时限与断路器合闸时间的配合。备自投装置动作时限（第二时限）应可靠地保证断路器只自投一次，为此要求第二时限为：top2≥tQF+tr式中tQF——断路器的全部合闸时间（包括传动装置的动作时间）；tr——裕度时间，取0.2～0.3s。§6-1备用电源自动投人装置三、微机