220kV电网多种功能备用电源自动投入装置的研究设计和应用(一)

1、1必要性随着国民经济的迅速发展，近两年，广东电网的供电负荷快速增长。2002年，广东电网负荷增长率为16.1%;2003年，广东电网负荷增长率已上升到26%。但电网基建滞后，跟不上供电负荷增长的速度。合理的电网结构是电力系统安全稳定运行的物质基础。由于电网和电源结构不合理，电网、电源建设跟不上供电的需要，电网运行中出现了一些不稳定的因素；一些输电线路经常处于满载，甚至过载状态，部分电网的短路电流超标等。为了解决上述问题，提高电网正常运行情况下的供电能力，减少重载线路的负荷，限制短路电流，经分析研究，这两年，广东电网采取了特殊的解网分区供电运行方式。一些220kV变电站的220kV母线分列运行，

2、一些220kV线路环网解环运行。采取这些措施后，短路电流得到了控制，解决了局部电网正常情况下线路重载问题和N-1故障情况下相应输电线路严重过载问题，提高了供电能力。解决了这些问题的同时，由于一些母线解列，线路解环。一些母线，甚至整座变电站出现了由单侧电源供电的情况，使供电的可靠性下降了。面对这样的运行情况，必须要研究和解决的课题是：如何做到既要提高供电能力，又要保证供电的可靠性。要在相对薄弱既定的电网格局下，弥补一次系统网架不完善造成的不足，提高电网的安全经济运行水平，并且做到少投资，多收益，就要恰如其分地配置安全自动装置并正确发挥它们的反事故作用。经过充分的分析研究，要提高供电的可靠性，就要

3、在单侧电源供电的网点、过载的网点以及安全稳定运行需要的网点，设置备用电源。当主供电源中断后，或相关元件过载时，迅速自动投入备用电源。由此，近两年来，备用电源自动投入已经成为220kV电网提高供电可靠性的一项重要措施。2功能设计220kV电网备用电源自动投入装置的功能和方式，并不像传统无压自动投入那种单一形式的自动投入装置那么简单。根据电网的运行实际，按照功能和作用划分，我们在广东省220kV电网中研究设计了四种形式的备用电源自动投入装置。a）无压检定自动投入装置主要是解决由单侧电源供电的负荷供电的可靠性，当单一电源运行中因故跳闸后，通过检定母线失压，自动投入备用电源。b）过载检定自动投入装置检

4、定主变压器或输电线路过载，自动投入备用线路（电源）。通过自动投入的线路电源分担部分负荷，达到消除原主变压器或线路过载的目的。这种自动投入措施的优点在于它不损失任何供电负荷，比检测线路过流切负荷更胜一筹，因为后者要损失被切除的负荷。c）稳定控制自动投入装置当主变压器（或线路）三相跳闸后影响到相关线路的热稳定或暂态稳定时，通过自动投入备用电源（或线路）来解决稳定控制问题。如有需要，可设计成智能型带控制策略的自动投入装置，智能型稳定控制自动投入装置要检测220kV线路（或主变压器）跳闸前的潮流和该站110kV线路可切负荷大小和功率方向。通过稳定计算分析来确定，自动投入前是否需要先切负荷，设置功率门槛

5、，整定切负荷量，需要时按控制策略实施切负荷和自动投入。d）双备用电源补充自动投入装置对于一些较重要或稳定控制要求较高的设备，如果一次（或一个开关）自动投入不成功，会导致较严重后果时，设置双备用自动投入。当一个开关自动投入不成功时，再启动自动投入第二个备用开关。500kV增城变电站的220kV母线分段开关自动投入形式就是这种双备用自动投入方式。3功能和技术要求3.1 对检无压备用电源自动投入装置的要求为了自动投入后供电的安全可靠，除了检测原供电母线确已失压外，还要保证备用电源线路一定要处于正常、待命的状态。防止自动投入于故障或失压的线路上。因此，一般要检测备用电源线路的运行电压和频率在整定的合格

6、范围内。3.2 装置要灵活可靠，适应多种运行方式的需要一个变电站的运行方式是多变的，要具体分析需要自动投入的方式，按需要设计。一般情况下，环网中开环的变电站最基本的检无压备用电源自动投入方式有三种：a）双母线分列运行，任一母线失压，对应的进线无电流，根据故障前此线路的功率大小，决定是否切除部分负荷后，切除原供电线路开关，自动投入母联2012开关。b）进线甲开环，负荷由进线乙供电。检测到变电站220kV母线失压，且进线乙已无电流。再检测比较进线乙故障前的功率大小是否大于整定值，如大于整定值，切除适量负荷和切除进线乙开关后，自动投入进线甲开关。c）进线乙开环，负荷由进线甲供电。进线甲、乙开环方式互换，自动投入开关相应改变，原理相同。如果是设备三跳或过载自动投入，则要根据分析和计算确定需要自动投入的开关及方式。如果装置只有单一的自动投入方式，当运行方式改变后，将失去备用电源自动投入功能，达不到提高供电可靠性和稳定控制的目的。3.3 有旁路代供，二