变电站站用电系统外接备用电源反相序问题

时间：2024-07-28

肖国雄，谢玉娜

(云南电网公司怒江供电局，云南怒江 673100)

1 前言

220kV及以上变电站站用电系统一般由本站自引两台站用变压器，同时外接一台备用电源变压器，这样可保证站用电系统供电靠性。而外接的备用电源一般采用农村电网10 kV进行供电，经常由于线路上有T接及串接用户、线路改造等工作，需要经常拆装改接线路，外接线路改造完毕后变电站无法知道线路的正、反相序，在变电站站用系统需要外接电源时，如果外接电源相序错误极容易造成变电站站用电系统短路或烧毁电气设备。通过对站用电系统外接备用电源运行现状做出了详细调查分析，在反相序运行方式下的危害。提出了在变电站外接备用电源系统上加装相序保护器及配套接触器的方案，来保证站用电系统安全运行。

2 变电站站用电系统运行现状

2.1 站用电系统运行接线方式

220 kV及以上变电站站用电系统设计3台站用变，电压等级为两台35 kV、一台为10 kV，低压侧电压都均为380 V。站用电系统两段汇流母线分裂运行，主供变电站内生活及二次设备用电，设置4个大型熔断器11QS、12QS、21QS、22QS、2个加装备自投的自动切换开关 (1ATS1A－2A、2ATS1B－2B)、一套外接备用电源系统1DK、2DK、QF开关组成。正常情况下35 kV 1号站用变低压侧通过11QS、21QS熔断器，1ATS(1A)和2ATS(2A)接于380 V I、Ⅱ段母线运行;35 kV 2号站用变高压侧通过12QS、22QS熔断器，1ATS(1B)和2ATS(2B)接于380 VⅠ、Ⅱ段母线备用;如对380 V两段母线正常供电的35 kV 1号站用变失压，将通过备自投装置自动切换后，在用35 kV 2号备用变进行供电;同时外接的备用电源独立接入380 V I、II段母线，正常时1DK、2DK、QF电源开关在断开位置，当本站自引接的2台站用变失电或是低压回路故障时，将其隔离后;合上外接备用站用变低压侧380 V 1DK、2DK、QF开关后就可对任意一段母线供电或是两段母线同时进行供电，从而保证站用电系统不失电，也提高了站用变系统的供电可靠性。变电站站用电系统接线见图1。

图1 变电站站用电系统接线图

2.2 变电站站用电系统备自投控制原理

某供电局220 kV变电站站用电系统备自投装置采用两种模式 (固定电源I、固定电源 II模式)。选择“固定电源1”工作模式:不论电压如何，发出ATS开关合I位信号 (保持时间3秒)，使ATS开关合在I位置;选择“固定电源2”工作模式:不论电压如何，发出ATS开关合II位信号 (保持时间3秒)，使ATS开关合II位。站用电系统采用35 kV1号站用变为主供电源，35 kV 2号站用变为备供电源，优先选择 (固定电源I)主供电源进行供电，当主供电源失电后，在自动切换到 (固定电源II)备供电源进行供电，当本站自引接的2台站用变失电或是低压回路故障时，将其隔离后;由人工合合上外接备用站用变低压侧380 V 1DK、2DK、QF后就可对任意一段母线供电或是两段母线同时进行供电。变电站站用电系统备自投控制回路见图2。

图2 变电站站用电系统备自投控制回路图

2.3 外接备用电源运行方式下的异常现象

外接备用电源在投入运行时一旦与本站自引站用电系统并列运行，若两个站用电系统相序或相角不同会发生相间短路，同时部分支路所接的隔离开关、变压器冷却器电动机不能正常启动;若两个站用系统相序、相位相同，幅值大小不同会在两台站用变压器间产生环流，导致站用变压器绕组发热甚至损坏变压器。2012年某供电局220 kV变电站在35 kV 1、2号站用变全停时，采用外接电源对站用电系统进行供电，开关合上后，部分运行设备的交流接触器断开，使设备不能正常运行，同时支路所接的电动机不能正常运转。究其原因是站用外接电源进线10 kV线路农网改线后相序接反，在接反后变电站无任何告警信号，380 V站用电系统也无任何监视及动作控制措施，从而对安全运行造成了影响。

3 外接备用电源反相序监测

3.1 改进方案

通过对变电站10 kV外接备用电源现状进行调查及分析。在10 kV进线端站用变压器低压侧装设相序保护器及在1DK、2DK开关进线接380 V I、II段母线处装设1KM、2KM接触器，可有效保护因外接电源相序错误导致变电站部分支路所接的隔离开关、变压器冷却器电动机不能正常启动的问题。同时可以对外接备用电源相序进行监测，如果外接备用电源相序存在错误，相序保护器动作将1KM、2KM接触器电源切断，同时1KM、2KM接触器的接点闭合向主控室监控系统发出告警信号，告知外接备用相序错误。站用电系统外接备用电源改进方案见图3。

图3 站用电系统外接备用电源改进方案图

3.2 相序保护器工作原理

在相序保护器接入三相电源时，保护器可检测三相电源的波形、相位、判断接入的电源相序是否正常。如L1、L2、L3三相接线正确，保护器监视绿灯亮，保护器动作吸合;如果相序接错，保护器监视黄灯亮，保护器不吸合，同时并通过接线发出告警信号告知运行人员，从而保护了设备，避免反相序的情况发生。在相序保护器的内部有一常开一常闭辅助触点，接入控制回路中，当相序错误或者缺相的时候保护器的辅助触点动作常开变常闭，常闭变常开，若起到保护作用。

3.3 相序保护器接线原理

在回路中相序保护器5、6为常开接点，7、8为常闭接点。当输入相序相符的情况下，其相序保护器5、6常开接点闭合，7、8常闭接点打开显示保护器工作正常。相序保护器常开接点闭合后输出电压至1KM、2KM接触器，1KM、2KM接触器两端电压接通后，接触器常开接点闭合，常闭接点打开。接触器常开接点闭合后将对站用电系统进行正常供电，常闭接点打开后将向变电站监控系统发出告警信号站用外接备用电源相序正确。

当外接备用电源相序发生变化时，与站用电系统相序不符，相序保护器7、8常闭接点闭合显示保护器工作异常，保护器常开接点不闭合，接触器无法接通，从而保护了设备，避免设备损毁。同时接触器常闭接点接通后将向变电站监控系统发出告警信号站用外接备用电源相序异常，提醒值班人员检查外接备用电源相序。值班人员接到信号后可根据实际情况使用相序表进行核相，并将情况及时汇报调度，同时联系检修人员进行处理。相序保护器接线动作原理图4，反相序告警回路见图5。

图4 相序保护器接线原理图

图5 反相序告警回路图