摘要：本文讨论的是220kV备自投装置，分析220kV母线PT端子箱分别使用配置单相或三相联动空气开关对220kV备自投装置的影响，并对此提出一些意见与建议，避免造成220kV备自投装置不正确动作。
关键词：空开 备自投 母线电压 误动作
引言：
220kV备自投装置能够提高电力系统的可靠性，对保证连续供电有重要作用，因此对其动作正确性有着严格要求。母线电压是备自投装置动作的重要判据，母线二次电压经过PT端子箱里的空开到PT接口屏再分到各保护装置，因此母线PT空开在系统中有着重要作用，本文讨论的是母线PT空开的选择对备自投装置的影响。
1、自动空气开关介绍
自动空气开关又称自动空气断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除了能完成接触和分断电路外，还能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护。具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、动作后不需要更换元件等优点，在变电站中各个间隔端子箱及保护屏中得到广泛应用，本文讨论的是220kV母线PT端子箱所使用的空气开关。
1.1单相空开
单相空气开关只有一个进线端与出线端.只能控制一相。
1.2三相空开
三相空气开关有三个进线端与出线端.能控制三相，只要其中一相保护动作就会联动三相跳闸。
2、备自投
220kV备自投介绍
备自投装置是电力系统中为了提高供电可靠性而设的装置，本文讨论的是220kV备自投装置，包括线路备自投及母联备自投方式，主要功能是检测220kV主供电源失去且母线失压后，装置自动投入备投线路或母联（分段）开关。
2.1 备自投原理
2.1.1 线路备自投
甲线开关2221在合位，甲线在运行状态为主供线路，乙线开关2222在分位，乙线在热备用状态为备供线路，母联开关2012在合位，I、II母均有压。
当甲线开关2221因故障跳开，I、II母失压，装置确认甲线开关2221在分位状态下，合上乙线开关2222，确认失压母线恢复电压后报备自投动作成功。
2.1.2 母联备自投原理
甲线开关2221在合位，甲线供I母，乙线开关2222在合位，乙线供II母，母联开关2012在分位，I、II母均有压。
当甲线开关2221因故障跳开，I母失压，装置确认甲线开关2221在分位状态下，合上母联开关2012，确认失压母线恢复电压后报备自投动作成功；当乙线开关2222因故障跳开，II母失压，装置确认乙线开关2222在分位状态下，合上母联开关2012，确认失压母线恢复电压后报备自投动作成功。
2.2 相关技术标准
根据南方电网《220kV变电站220kV侧备自投装置设计标准》相关的技术要求：
线路备自投
充电条件：
（1）投入备自投功能压板；
（2）至少有一段母线电压高于有压定值；
（3）非检修状态的母联开关应在合位；
（4）其中一组线路有且仅有主供线路，另一组线路有且只有备投线路。
满足上述条件经过Tc时延后，装置处于充电完成状态，备自投功能开放。
启动条件：
当装置检测到系统满足以下两个条件，且经延时后，装置启动。
（1）所有运行的母线电压小于判电压启动值
（2）所有主供线路电流小于无流定值。
母联备自投
充电条件：
（1）投入备自投功能压板；
（2）母联开关在热备用状态；
满足上述条件经过延时后，装置处于充电完成状态，备自投功能开放。
启动条件：
当装置检测到系统满足以下两个条件，且经延时后，装置启动。
（1）任一段母线电压小于判电压启动值；
（2）有主供线路电流小于无流定值，且其切换后电压小于电压启动值；
放电条件：
公共放电条件：
（1）装置启动跳主供开关后，若Tt时延内检测不到相应主供开关的分位状态，则装置应立即放电，需手动复归；
（2）装置动作后应立刻放电，需手动复归；
（3）HWJ异常告警后（判HWJ本身应有5s延时）装置应立刻放电，信号消失且手动复归后才可重新开放；
（4）装置处于非启动状态且开关检修压板退出时，若收到开关对应间隔的手跳信号时，装置应立刻放电，信号消失自动复归；
（5）收到母差、失灵以及其他外部闭锁信号时装置应立刻放电；
（6）备自投功能压板退出时装置应立刻放电。
线路备自投放电条件：
（1）满足上述公共放电条件之一时；
（2）所有主供线路检修压板均投入时，装置应立刻放电。
（3）由于备投线路状态改变导致线路备自投充电条件不满足时，延时5S放电。
母联备自投放电条件：
（1）满足上述公共放电条件之一时；
（2）由于母联开关状态改变导致母联备自投充电条件不满足时，延时5S放电。
（3）由于母线PT 三相断线导致母联备自投充电条件不满足时，立刻放电；因母线PT 单相或两相断线导致母联备自投充电条件不满足时，装置不放电，用健全相电压进行判别。
3、影响
本文讨论的是220kV备自投，在此以双母线接线方式为例，探讨在空开发生故障跳开下，母线PT端子箱配置单相或三相联动空气开关下备自投动作情况；
假设在使用线路备自投运行方式下（图1所示），甲线为主供线路，乙线为可备投线路，母线PT端子箱采用的是三相联动空气开关，一旦空开发生故障直接造成三相跳开，母线二次电压三相为0，下面分别为三种情况下备自投装置动作情况；
（1）当I母PT三相联动空气开关跳开，II母PT空开正常运行，备自投装置模拟量输入I母母线电压为0，甲线切换后电压为0，II母母线电压正常，乙线切换电压为正常电压。由于II母母线电压正常，不满足“所有运行的母线电压小于电压启动定值”这一条件，所以无论主供线路电流如何，均不满足备自投动作条件，备自投装置不动作，延时5s，发出母线三相PT断线告警和主供线路PT断线告警，此时装置不放电；
（2）当II母PT三相联动空气开关跳开，I母PT空开正常运行，备自投装置模拟输入量I母母线电压正常，甲线切换后电压正常，II母母线电压为0，乙线切换后电压为0，由于乙线切换后电压变为0，其备投线路状态改变导致线路备自投充电条件不满足，延时5s后放电；
（3）当I母、II母PT三相联动空开都跳开，备自投装置模拟量输入I母母线电压、II母母线电压、甲线、乙线切换后电压均为0，此时如果甲线电流超过无流定值，延时5s后放电，若此时甲线轻载，电流低于无流定值，满足线路备自投启动条件，导致备自投误动作。
假设在母联备自投运行方式下（图2所示），甲线供I母，乙线供II母，采用三相联动空气开关，当I母PT三相联动空气开关跳开，备自投装置模拟量输入I母母线电压为0，甲线切换后电压为0，如果甲线带有一定负荷，其电流大于无流定值，延时5s后发母线PT三相告警，且告警后马上放电，若此时甲线轻载，电流低于无流定值，满足母联备自投启动条件，导致备自投误动作。
假设在使用线路备自投运行方式下（图1所示），甲线为主供线路，乙线为可备投线路，母线PT端子箱采用的是单相空气开关，如果空开发生单相故障仅仅跳开故障相，其它两相空开还在运行状态，仍然有健全相电压存在；下面分别为几种情况下备自投装置动作情况；
（1）当I母母线故障相PT空气开关跳开，非故障相空气开关正常运行，备自投装置模拟量输入I母母线故障相电压为0，I母母线非故障相电压正常，甲线故障相切换后电压为0，甲线非故障相电压正常，乙母母线电压正常，乙线切换后电压正常，此时不满足无压的判据，装置不动作也不放电，延时5s发母线PT单相断线告警和主供线路PT断线告警。
（2）当II母母线故障相PT空气开关跳开，非故障相空气开关正常运行，备自投装置模拟量输入I母母线电压正常，II母母线故障相电压为0，II母母线非故障相电压正常，甲线切换后电压正常，乙线故障相切换后电压为0，乙线非故障相切换后电压正常。由于乙线切换后电压仍有健全相，并未改变其可备投线路状态，所以装置不放电，延时5s发母线PT单相断线告警和备供线路PT断线告警。
若在母联备自投运行方式下（图2所示）
（1）由于单相故障跳开I母单相PT空气开关，非故障相空气开关正常运行，此时备自投装置模拟量输入为I母故障相电压为0，非故障相电压正常，由于有健全相电压存在，此时无论线路电流大小，备自投均不动作，装置发母线PT单相断线告警还有线路PT断线告警，备自投装置不放电。
（2）如果I母、II母单相PT空开都跳开了，非故障相空气开关正常运行，此时备自投装置模拟量输入为I母、II母故障相电压为0，非故障相电压正常，由于有健全相电压存在，此时无论线路电流大小，备自投均不动作，装置发母线PT单相断线告警还有线路PT断线告警，备自投装置不放电。
4、结论
考虑到站内保护装置电压均需要经过母线PT空开，线路负荷较重的变电站可采用三相PT空开。而本文分析，在装设有220kV备自投的变电站，而且线路负荷不重的情况下适宜采用单相PT空气开关，即使单相PT空开跳了也有健全相电压进行判定或闭锁，避免造成误动，提高可靠性。
参考文献：
[1]南方电网220kV变电站220kV侧备自投装置设计标准；
[2]浅谈自动空气开关的选型 作者：崔广伟；
[3]110kV备自投装置误动原因分析 作者：陈琛、杜海红 电工技术2012第5期；
[4]一些提高备自投保护动作可靠性的方法 作者：龚立锋、陈燕萍 科协论坛2013年第10期
论文作者:古世平
论文发表刊物:《电力设备》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/23
标签：母线论文; 装置论文; 电压论文; 线路论文; 相电压论文; 单相论文; 故障论文; 《电力设备》2017年第17期论文;