（湘鋼設備管理部 湖南省湘潭市 411101）
卜少軍
[ 摘 要] 針對湘鋼三中央變電站220KV備用電源自投裝置存在的問題，提出了采用“同時快速切換”取代“串聯延時切換”明備用方式的設想，分析采用新的方式后，停電時間由3.5s縮短至0.04-0.11s的可行性，同時還提出在SF6 斷路器的變電站，自投裝置應采用的方式,總降變電站全停風險降至最小。
[ 關鍵詞] 自投裝置 方式 設想
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
湘潭鋼鐵集團公司220kV三中央企業總降壓變電站1995年正式投入運行。由于原設計中BZT采用“延時串聯切換”方式，低電壓起動時間長達3.5s，難以保證該變電站所帶負荷在220kV電源事故自動切換時不大面積停電，事實上220kV系統BZT一直沒有投入運行，降低了湘鋼電力系統運行的供電可靠性。
根據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《斷電保護和自動裝置設計技術規程》等有關原則要求的基礎上，本文認為投入經過適當改進的220kV BZT系統，可以做到備用220kv電源自動快速投入而使主變壓器的供電運行不中斷，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現狀
2.1 變電站220kv系統主接線及主要負荷（圖0，220kv斷路器參數見附錄1）
2.2 主要運行方式
2.2.1 兩回220kv電源，一回運行，一回熱備；
2.2.2 母聯600在合閘位置，兩段母線串聯運行；
2.2.3 三臺主變，一般運行2臺，一臺備用。
2.3 變電站220kV系統原設計主要繼電保護及自動裝置配置見圖1
2.4 變電站220kV電源原設計BZT系統見圖2。
2.5 變電站220kV電源BZT裝置原設計存在的問題
2.5.1 由于BZT的動作時間要與線路ZCH（自動重合閘）配合，ZCH動作時間亦須與線路繼電保護配合。因此在事故狀態下自動切換時至線路ZCH合閘成功，時間需1.7s以上，若ZCH失敗，BZT再動作，停電時間便長達3.5s以上，將造成運行中的主變壓
器大面積甩負荷停電，影響生產的連續性；
2.5.2 更為嚴重的是目前實際執行的運行方式，一路電源帶全站負荷而BZT裝置沒有投運，一旦工作電源撤回，必然全站主變停電，大面積中斷生產。
3 改進方案
根據“BZT 裝置的動作時間以使停電時間盡可能短”的原則，應充分利用湘鋼三
中央變電站220Kv SF6 斷路器具有快速分合閘能力的特點，采取以下改進方案：
a. 在分合閘斷路器動作順序和時間上，將現有220kV電源BZT的自投方式由“串聯延時切換”改為“同時快速切換”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間≤110ms（實際合閘時間90ms左右，跳閘時間35ms左右），這樣，在220kV系統事故狀態下自動切換時，停電時間≤110ms，正常手動切換電源停電時間≤70ms見圖4。總降變電站不全停，基本具備生產不中斷條件【1】 。
采用新的自投方式后，在最不利情況下的合閘時間≤110ms（實際合閘時間90ms左右，跳閘時間35ms左右），這樣，在220kV系統事故狀態下自動切換時，停電時間≤110ms，正常手動切換電源停電時間≤70ms見圖4。總降變電站不全停，基本具備生
b. 220kV變電站在運行方式上宜將具有大功率SCR裝置的軋制廠負荷（如高線廠等）與發電機、同步機等并聯在同一母線上，有可能使220kV電源發生故障自動切換時，軋制廠的電源電壓下降幅度小于大功率SCR裝置低電壓動作值，從而避免軋制線生產中斷。
c. 在確保總降變電站主變不停電切換220kv故障電源時，有部分重要的特殊用電負荷可能無法正常安全運行，則在現場采取技術措施（防瞬間斷電沖擊及低電壓保護等）安全停機。
4 “同時快速切換”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”現象與躲過短路點去游離時間
4.1.1在電源切換過程中，如果工作電源斷路器分閘時間等于或大于備用電源斷路器合閘時間，就會產生斷路器的所謂“重迭”現象[2] 。而由斷路器廠家提供的技術數據（分閘時間遠小于合閘時間，見附錄1）分析，采用“同時快速切換”方式不會產生斷路器“重迭”現象。
4.1.2躲過短路點去游離時間見表1。
事故狀態下BZT自動切換，如果備用電源斷路器躲不過短路點的去游離時間，就有可能將備用電源合到故障點上，釀成自投失敗，造成更大的故障。
a.如圖5，即使220kV架空線發生三相短路（設為d1 點）導致工作母線失壓，同時備用602合閘。在這種情況下，由于604分閘時間t1 ≤40ms，602合閘時間th ≥70ms（實際斷路器的分合閘時間，見相關竣工試驗報告，下同。），盡管短路點d1 去游離時間尚未結束，但工作電源604已分閘完畢，d1 不構成對備用電源602自投的威脅。
表1 不同電壓等級下電弧的去游離時間
工作電壓等級/kv
電弧去游離時間
周波數/Hz
時間/s
23
4
0．08
115
8．5
0．17
230
18
0．36
b.d2 點發生短路故障，若短路發生220kV母線上，則母差保護零秒跳開母聯斷路器600，同時閉鎖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電弧去游離時間。
c.如d3 點發生短路故障，若短路發生在主變高壓側保護范圍內，則主變縱差保護零秒動作于斷路器620分閘，由于故障是工作母線電壓降低，有可能使BZT動作自動切換電源。但備用電源斷路器602合閘時間為69.5ms，主變一次斷路器620分閘時間36.4ms，備用電源投入時，故障點已提前被620自動分閘切除。因此備用電源投入時也不存在躲過去游離時間。
4.2采用“同時快速切換”BZT，有關繼電保護在時限上的配合
如圖5，當無論何種原因使線路220kV電源撤回時，如d1 點三相短路，本站BZT在工作母線失壓后將工作斷路器604分閘，同時合上備用電源斷路器602，自動完成電源切換。由于受電604斷路器在開斷位置，線路ZCH在線路失壓后，無論重合是否成功，對本站供電均已失去直接影響。因此，采用“同時快速切換”BZT，可以取消與線路ZCH在時限上的配合。
在繼電保護方面，當本站220kV工作母線本身發生故障時，如圖5中d2 點三相短路，母差保護動作，工作電源跳閘，由于是母線故障，BZT被閉鎖，這時所造成的停電是不可避免的。
當主變壓器220kV側發生短路時（如圖5中d3 點三相短路），主變一次斷路器620無時限跳閘，此時，由于故障點距220kV工作母線電氣距離很近，母線電壓降低可能使BZT動作，進行自動切換。這種切換是安全的，因為采用的都是SF6 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，“同時快速切換”BZT與繼電保護系統能有效配合。
4.3 對站內主變電器和所帶負荷及變壓器的影響
BZT動作，備用電源切換過程中，對變壓器的影響主要來自大量電動機自起動的沖擊電流。
由于“同時快速切換”BZT的停電間隔保有0.04-0.11s，在這短暫的時間內，電動機的轉速降落極小（參見圖6 電動機惰行曲線），因而自起時沖擊電源亦很小，不會造成變壓器的過載。
