（湘钢设备管理部 湖南省湘潭市 411101）
卜少军
[ 摘 要] 针对湘钢三中央变电站220KV备用电源自投装置存在的问题，提出了采用“同时快速切换”取代“串联延时切换”明备用方式的设想，分析采用新的方式后，停电时间由3.5s缩短至0.04-0.11s的可行性，同时还提出在SF6 断路器的变电站，自投装置应采用的方式,总降变电站全停风险降至最小。
[ 关键词] 自投装置 方式 设想
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
湘潭钢铁集团公司220kV三中央企业总降压变电站1995年正式投入运行。由于原设计中BZT采用“延时串联切换”方式，低电压起动时间长达3.5s，难以保证该变电站所带负荷在220kV电源事故自动切换时不大面积停电，事实上220kV系统BZT一直没有投入运行，降低了湘钢电力系统运行的供电可靠性。
根据湘钢三中央变电站采用的220kV SF6 断路器所具有的快速分合闸特性，在满足《断电保护和自动装置设计技术规程》等有关原则要求的基础上，本文认为投入经过适当改进的220kV BZT系统，可以做到备用220kv电源自动快速投入而使主变压器的供电运行不中断，从而较大幅度提高三中央变电站供电的可靠性。本文重点分析BZT自投方式改变后，BZT自投方式的可行性与可靠性。
2 湘钢220kV电源BZT现状
2.1 变电站220kv系统主接线及主要负荷（图0，220kv断路器参数见附录1）
2.2 主要运行方式
2.2.1 两回220kv电源，一回运行，一回热备；
2.2.2 母联600在合闸位置，两段母线串联运行；
2.2.3 三台主变，一般运行2台，一台备用。
2.3 变电站220kV系统原设计主要继电保护及自动装置配置见图1
2.4 变电站220kV电源原设计BZT系统见图2。
2.5 变电站220kV电源BZT装置原设计存在的问题
2.5.1 由于BZT的动作时间要与线路ZCH（自动重合闸）配合，ZCH动作时间亦须与线路继电保护配合。因此在事故状态下自动切换时至线路ZCH合闸成功，时间需1.7s以上，若ZCH失败，BZT再动作，停电时间便长达3.5s以上，将造成运行中的主变压
器大面积甩负荷停电，影响生产的连续性；
2.5.2 更为严重的是目前实际执行的运行方式，一路电源带全站负荷而BZT装置没有投运，一旦工作电源撤回，必然全站主变停电，大面积中断生产。
3 改进方案
根据“BZT 装置的动作时间以使停电时间尽可能短”的原则，应充分利用湘钢三
中央变电站220Kv SF6 断路器具有快速分合闸能力的特点，采取以下改进方案：
a. 在分合闸断路器动作顺序和时间上，将现有220kV电源BZT的自投方式由“串联延时切换”改为“同时快速切换”见图3，一次接线见图2 a（600在合闸位置）。
采用新的自投方式后，在最不利情况下的合闸时间≤110ms（实际合闸时间90ms左右，跳闸时间35ms左右），这样，在220kV系统事故状态下自动切换时，停电时间≤110ms，正常手动切换电源停电时间≤70ms见图4。总降变电站不全停，基本具备生产不中断条件【1】 。
采用新的自投方式后，在最不利情况下的合闸时间≤110ms（实际合闸时间90ms左右，跳闸时间35ms左右），这样，在220kV系统事故状态下自动切换时，停电时间≤110ms，正常手动切换电源停电时间≤70ms见图4。总降变电站不全停，基本具备生
b. 220kV变电站在运行方式上宜将具有大功率SCR装置的轧制厂负荷（如高线厂等）与发电机、同步机等并联在同一母线上，有可能使220kV电源发生故障自动切换时，轧制厂的电源电压下降幅度小于大功率SCR装置低电压动作值，从而避免轧制线生产中断。
c. 在确保总降变电站主变不停电切换220kv故障电源时，有部分重要的特殊用电负荷可能无法正常安全运行，则在现场采取技术措施（防瞬间断电冲击及低电压保护等）安全停机。
4 “同时快速切换”方式的可行性分析
4.1 该方式能否避免分合闸断路器“重迭”现象与躲过短路点去游离时间
4.1.1在电源切换过程中，如果工作电源断路器分闸时间等于或大于备用电源断路器合闸时间，就会产生断路器的所谓“重迭”现象[2] 。而由断路器厂家提供的技术数据（分闸时间远小于合闸时间，见附录1）分析，采用“同时快速切换”方式不会产生断路器“重迭”现象。
4.1.2躲过短路点去游离时间见表1。
事故状态下BZT自动切换，如果备用电源断路器躲不过短路点的去游离时间，就有可能将备用电源合到故障点上，酿成自投失败，造成更大的故障。
a.如图5，即使220kV架空线发生三相短路（设为d1 点）导致工作母线失压，同时备用602合闸。在这种情况下，由于604分闸时间t1 ≤40ms，602合闸时间th ≥70ms（实际断路器的分合闸时间，见相关竣工试验报告，下同。），尽管短路点d1 去游离时间尚未结束，但工作电源604已分闸完毕，d1 不构成对备用电源602自投的威胁。
表1 不同电压等级下电弧的去游离时间
工作电压等级/kv
电弧去游离时间
周波数/Hz
时间/s
23
4
0．08
115
8．5
0．17
230
18
0．36
b.d2 点发生短路故障，若短路发生220kV母线上，则母差保护零秒跳开母联断路器600，同时闭锁BZT，使备用电源不能合闸，显然，这种情形也不存在躲过短路点电弧去游离时间。
c.如d3 点发生短路故障，若短路发生在主变高压侧保护范围内，则主变纵差保护零秒动作于断路器620分闸，由于故障是工作母线电压降低，有可能使BZT动作自动切换电源。但备用电源断路器602合闸时间为69.5ms，主变一次断路器620分闸时间36.4ms，备用电源投入时，故障点已提前被620自动分闸切除。因此备用电源投入时也不存在躲过去游离时间。
4.2采用“同时快速切换”BZT，有关继电保护在时限上的配合
如图5，当无论何种原因使线路220kV电源撤回时，如d1 点三相短路，本站BZT在工作母线失压后将工作断路器604分闸，同时合上备用电源断路器602，自动完成电源切换。由于受电604断路器在开断位置，线路ZCH在线路失压后，无论重合是否成功，对本站供电均已失去直接影响。因此，采用“同时快速切换”BZT，可以取消与线路ZCH在时限上的配合。
在继电保护方面，当本站220kV工作母线本身发生故障时，如图5中d2 点三相短路，母差保护动作，工作电源跳闸，由于是母线故障，BZT被闭锁，这时所造成的停电是不可避免的。
当主变压器220kV侧发生短路时（如图5中d3 点三相短路），主变一次断路器620无时限跳闸，此时，由于故障点距220kV工作母线电气距离很近，母线电压降低可能使BZT动作，进行自动切换。这种切换是安全的，因为采用的都是SF6 断路器，在BZT备用电源602合闸前，工作电源604及故障主变一次断路器620均已分闸完毕。
可见，“同时快速切换”BZT与继电保护系统能有效配合。
4.3 对站内主变电器和所带负荷及变压器的影响
BZT动作，备用电源切换过程中，对变压器的影响主要来自大量电动机自起动的冲击电流。
由于“同时快速切换”BZT的停电间隔保有0.04-0.11s，在这短暂的时间内，电动机的转速降落极小（参见图6 电动机惰行曲线），因而自起时冲击电源亦很小，不会造成变压器的过载。
