备用电源自动投入装置误动作分析及应对措施
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【摘要】随着电力市场的发展，对供电可靠性的要求越来越高，备用电源自动投入装置可以提高供电的连续性和可靠性，因此在变电所及发电厂中广泛采用了备自动装置，但实际生产中许多备自投由于参数整定不合理及其他原因，导致其无法正确投入运行。本文在论述备自投基本工作原理的基础上，从参数整定等方面讨论了备自投存在的问题，并针对这些问题提出了相应的改进措施。
【关键词】备自投;明备用;暗备用;应对措施
1.引言
在电力系统中，很多用电设备及用户是由单电源的辐射形网络供电的。当供电电源由于某些原因而跳开时，则连接在它上面的用电设备及用户将失电，从而破坏正常的工作，给生活及生产带来损失。为了使损失减少或消除，保证用户连续供电，在变电所及发电厂中广泛采用了备用电源自动投入装置。
备用电源自动投入装置是指当工作电源因故障被断开以后，可以自动迅速地将用电设备切换到备用电源上去或将备用电源投入运行，不至于使用户停电的一种自动装置，简称备自投。一般在下列情况下需装设备自投：生产过程中重要的备用机组.如循环水泵、给水泵等;有双电源供电的配电所及变电所，其中一个电源常断开作备用电源;变电所的所用电及发电厂的厂用电;降压变电所内装设互为备用的母线段或备用变压器。
在电力系统中，不少重要负荷是不允许停电的。因此通常设有两个或两个以上的独立电源互为备用或一个工作，另一个备用。当工作电源失电时，投入备用电源，可通过备自投自动完成，也可手动完成。手动操作慢，供电时间中断较长，影响正常生产和生活;对生产工艺不允许停电的场合，手动操作一般不能满足要求。采用备自投自动投入，供电中断时间短，只是装置的动作时间，对生产没有明显影响，因此备自投可使供电可靠性大幅提高。
对备自投的基本要求：工作电源先切断，备用电源后投入;工作母线突然失压时备自投应能动作;只允许备自投动作一次，并且动作时发出信号;工作母线电压互感器熔断器熔断时，备自投不误动作;备用电源无压时备自投不应动作;备自投动作过程应使供电中断时间尽可能短;正常停电操作时备自投应闭锁;备用设备或备用电源投于故障时应使其保护加速动作。
2.备自投的工作原理
在图1接线方式下，可以有三种运行方式，从而备自投方式也有三种。
图1 备自投一次接线
第一种运行方式：断路器1QF和2QF处于断开状态，3QF、4QF和5QF均处于合闸状态，正常运行时两条母线均由变压器T2供电。在该运行方式下，若Ⅱ回路故障，使得两条母线都失去电压，这个时候备自投应能自动地将运行断路器4QF和5QF断开，然后将1QF和2QF闭合，则两母线段均由变压器T1供电。
第二种运行方式：断路器4QF和5QF处于断开状态，1QF、2QF和3QF处于合闸位置，正常运行时两段母线均由变压器T1供电。在该运行方式下，若I回路故障，使得两条母线都失去电压，这个时候备自投应能自动地将运行断路器1QF和2QF断开，然后将4QF和5QF闭合，则两母线段均由变压器T2供电。
第三种运行方式：正常运行时断路器3QF处于断开状态，I段母线和Ⅱ段母线分裂运行，分别由变压器T1、T2供电。在该运行方式下，如果I回路出现故障，使得I母线段失去电压，这个时候备自投应能自动地将运行断路器1QF和2QF断开，然后将分段断路器3QF闭合，恢复I段母线的供电;反之，如果Ⅱ回路出现故障，使得Ⅱ母线段失去电压，此时备自投应能自动地将运行断路器4QF和5QF断开，然后将分段断路器3QF闭合，恢复Ⅱ段母线的供电。此方式属于备自投的暗备用方式。
上述第一种和第二种运行方式属于备自投的明备用方式。
（1）以暗备用为例，为防止备自投装置误动或频繁动作，应做如下应对措施。
①时间继电器动作时限的整定
时间继电器的动作时限值是保证备自投动作选择性的重要参数，其动作时间应与线路过流保护时间相匹配。当系统内发生使低电压继电器动作的短路故障（如图2中K3、K4点）时，应由系统保护切除而不应使备自投动作，为此，动作时间tpj应满足：
（式1）
式中：Tpj―时间继电器的动作时间;tdmax―工作母线上各元件继电保护动作时限的最大值;―时限级差，取0.5～0.7s。
图2 参数整定示意图
②监视工作母线失压的低电压继电器动作电压整定
整定原则是既要保证工作母线失压时能可靠动作，又要防止动作过于灵敏，造成不必要的频繁动作，整定时要考虑以下两个方面：
A.躲过电动机自起动时的母线最低电压。在母线的引出线上或引出线的集中阻抗前发生短路，如图2中K2、K3点短路，母线电压很低，接于母线上的电动机被制动。在故障被切除后，母线电压恢复，电动机自起动。这时母线电压仍很低，为避免备自投误动，因此低电压继电器的动作值应小于电动机自起动时母线的最低电压值。即：
（式2）
式中：Umin―电动机自起动时的最低电压值;Kr―返回系数，且Kr>1。
B.在集中阻抗（变压器或电抗器）后发生短路，低电压继电器不应动作。如图2所示，在K1点发生短路的时候，母线电压虽然下降，但残余电压很高，应由线路保护切断故障线路，备自投不应该动作，因此低电压继电器的动作电压值应小于K1点短路时工作母线的残余电压。即：
（式3）
式中：Upj―继电器的动作电压;Ucy―工作母线上的残余电压;Krel―可靠系数，取1.1～1.3;nT―电压互感器变比。
取（式2）和（式3）中的较小者作为低电压继电器的动作电压整定值。
③过电压继电器动作电压值的整定
过电压继电器的作用是监视备用电源是否有电压，所以当正常电压和备用母线最低工作电压时，过电压继电器应保持动作状态，因此应躲过厂用备用母线的最低运行电压，即：
（式4）
式中：Upj―-继电器的起动电压;Ugmin―备用母线最低运行电压;nT―电压互感器变比;Krel―可靠系数，取1.1～1.2;Kr―返回系数，一般取0.85～0.9。
（2）备自投装置两次合闸
原因分析：闭锁继电器TM延时返回时间值的整定不合理。
应对措施：TM延时返回时间的作用是保证备自投只动作一次，其返回延时间应该大于自动空气开关合闸所需要的时间，又应小于两倍合闸时间，这样既保证一次可靠动作，又避免两次合闸，即：
（式5）
式中：thz―自动空气开关合闸时间;tTM―闭锁继电器TM接点延时返回时间，通过短路环调整延时;―时间裕度，取0.2～0.3s。
（3）进线备自投存在的问题及应对措施
一般110kV系统都是开环运行，采用进线备自投的变电站多数是末端变电站。但也有一少部分是双回线T接进线的变电站，该变电站的备自投运行情况与末端变电站的有很大区别。当双回线并列运行的时候，如果T接变电站的母线发生故障，备供进线将合于故障，继电保护将故障加速切除，这样就使双回线路同时跳闸失电，导致停电范围扩大，这有悖于继电保护选择性及电力系统可靠性的要求。
应对措施：①增设一套短引线保护设备（用变压器高压侧CT及进线CT）。当短引线保护出口继电器跳主供开关的时候，应将备供开关合闸位置闭锁;②在T接变电站中增设110kV母线分段开关及相应的母差保护功能;在进线备自投中增设判别母线故障将备自投闭锁的功能;
B.某些变电站的110kV进线没有装设线路电压互感器，使备自投中检测备用供电线路是否有压的判据实现不了。当主供开关因故障跳闸后，可能会出现情况是空合备供开关，更严重的是如果正在检修备供开关，突然合上会造成事故。
应对措施：①首选增设线路电压互感器;②无法装设线路电压互感器时，应在现场运行规程中明确注明注意事项，当开关在检修方式时必须将其线路备自投退出运行，以防事故的发生。
4.结束语
随着社会和电力市场的不断发展，对电网的供电可靠性要求越来越高，备自投装置发挥着重要的作用，使供电可靠性得以提高。备自投的稳定运行是安全可靠供电的保障，如果其出现拒动或误动，必将对生产设备造成影响。本文讨论了现有备自投存在的问题，并针对这些问题提出了应对措施。这些应对措施能够解决设计及生产过程中遇到的相关问题。
参考文献
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作者简介：韩素贤（1982―），女，讲师，主要从事风能发电设备制造与维修专业和电力系统自动化专业的教学与研究工作。