备用电源自动投人

备用电源自动投人

随着国民经济的迅猛发展、科学技术的不断提高及家用电器迅速走向千家万户，用户对供电质量和供电可靠性的要求日益提高，备用电源自动投入是保证配电系统连续可靠供电的重要措施。因此，备用电源自投已成为中低压系统变电站自动化的最基本功能之一。

备用电源自动投入装置（简称AAT）是当工作电源因故障被断开以后，能自动、迅速地将备用电源或备用设备投入工作，使原来的工作电源、被断开的用户能迅速恢复供电的一种自动控制装置。采用AAT可提高供电可靠性、简化继电保护、限制短路电流并提高母线残压。

一、对AAT的基本要求

（1）工作电源确实断开后，备用电源才允许投人。如图3-25中，QF1跳开后，QF2才能合闸，以防备用电源投入到故障元件。

（2）AAT只允许动作一次。当工作母线发生永久故障时，AAT动作，因故障仍存在，继电保护加速动作将备用电源断开，不允许AAT再次动作，以免造成不必要的冲击。为此，AAT在动作前应有足够的准备时间（类似于重合闸的充电时间），通常为10～15s。

（3）AAT的动作时间以尽可能短为原则，停电时间短对用户有利，但对电动机可能造成冲击。运行实践证明，在有高压大容量电动机的情况下，AAT的时间以1～1.5s为宜，低电压场合可减小到0.5s。

（4）手动跳开工作电源时，AAT不应动作。

（5）应有切换备用电源自动投入工作方式及闭锁备用电源自动投入的功能。

（6）备用电源不满足有压条件，备用电源自投装置不应动作。电力系统故障有可能使工作母线、备用母线同时失电，此时 AAT不应动作，以免负载由于AAT动作而转移。特别是对一个备用电源对多段工作母线备用的情况，如此时AAT动作造成所有工作母线上的负载全部转移到备用电源上，易引起备用电源过负载。

（7）工作母线失电压时还必须检查工作电源无电流，才能启动 AAT，以防止 TV二次三相断线造成误动。

此外，应校验 AAT动作时备用电源过负载情况，如备用电源过负载超过限度或不能保证电动机自启动时，应在 AAT动作时自动减负载;如果备用电源投到故障上，应使其保护加速动作;低压启动部分中电压互感器二次侧的熔断器熔断时，AAT不应动作。

二、备用电源自投的方式

备用电源自投主要用于中、低压配电系统中。根据备用电源的不同，备自投主要有以下三种方式。

l.低压母线分段断路器自动投入

低压母线分段断路器自动投入方案的主接线如图3-25所示。

由图3-25可看出，当1号主变压器、2号主变压器同时运行，而QF3断开时，一次系统中1号和2号主变压器互为备用电源，此方案是"暗备用"接线方案。有两种运行方式。

（1）备用电源自动投入方式1。当1号主变压器故障，保护跳开QF1，或者1号主变压器高压侧失电压，均引起Ⅰ段母线失电压，I1无电流，并且Ⅱ段母线有电压，即跳开QF1，合上QF3。自动投入条件是Ⅰ段母线失电压、I1无电流、Ⅱ段母线有压、QF1确实已跳开。检查I1无电流是为了防止 TV1 二次侧三相断线引起的误投。

（2）备用电源自动投入方式2。当发生与上述自动投入方式1相类似的原因，Ⅱ母线头电压，I8无电流，并且I段母线有电压时，即断开QF2，合上QF3。自动投入条件是Ⅱ段母线失电压、I2无电流、Ⅰ段母线有电压，QF2确实已跳开。

2.内桥断路器的自动投入

内桥断路器自动投入方案的主接线如图3-26所示。

由图3-26可看出，如果两段母线分列运行，即桥断路器 QF3在分位，而QF1、QF在合位，XLl进线带Ⅰ段母线运行，XL2进线带Ⅱ段母线运行时，这时XL1和XL2互为备用电源，所以是暗备用接线方案。与低压母线分段断路器自动投入方案及其运行方式完全木同。其中方式1为跳QF1合QF3;方式2为跳QF2合QF3。

需要注意的是当主变压器故障时（会引起高压母线失电压），应闭锁内桥断路器自投。当XL1进线带Ⅰ、Ⅱ段母线运行为方式3，即QF1、QF3在合位，QF2在分位时XL2为备用电源。XL2进线带Ⅱ、I段母线运行为方式4，即QF2、QF3在合位，QF1在分位时，XL1是备用电源。显然这两种接线方案是"明备用"接线方案。明备用接线方等方式3（方式4）备用电源自动投入条件是∶Ⅰ、Ⅱ母线失电压、I1（或I2）无电流，XL（或XL1）线路有压、QF1（或QF2）确实已跳开时合QF2（或QF1）。

3.进线备用电源自动投入

进线备用电源自动投入方案一般在农网配电系统、小型化变电站或在厂用电系统中在用，一般为单母线接线（相当于单母分段QF3始终合闸），接线可参见图3-26所示。

该备用电源自动投入方案接线是"明备用"方案。XL1和 XL2中只有一个断路器在幺位，另一个在合位，因此当母线失电压，备用线路有电压，并I1（I₂）无电流时，即可跳于QF1（QF2），合上QF2（QF1）。该备用方案的自动投入条件类似于内桥断路器的自动投条件中备用方式3和方式4的自动投入方式条件。即母线失电压，线路XL2有电压，I₂习电流，QF1确实已跳开，合上 QF2。或者母线无压，I₂无电流，线路XL1有电压，QF2矿实已跳开，合上QF1。

三、备用电源自投控制的动作逻辑

根据以上分析，备用电源自动投人的动作逻辑分为两种情况，即两路电源互为备用（备用）和两路电源一个运行另一个备用（明备用）。

1.采用暗备用时的动作逻辑

分段开关（或桥开关）暗备用AAT的充/放电及合闸、跳闸动作逻辑如图3-27、图3-28所示。QF3 断开分列运行。

（1）AAT的充电与放电。对应图3-26所示备自投方式1、方式2的 AAT逻辑框图如图3-27、图3-28所示。在图3-27中正常运行时，QF1、QF2合位，QF3 跳位，母线工、Ⅱ有电压，线路XL1、XL2 有电流。Y1、Y2、Y6 均动作，T1时间元件启动，经10～15s充电完成，为与门Y7 动作准备了条件。

当母线工、Ⅱ同时无电压，QF3合上，方式1和方式2闭锁投入时，H1动作，瞬时对t₁放电，闭锁AAT的动作。AAT动作使QF3合闸后，瞬时对t放电，保证了AAT只动作一次。

（2）AAT 的动作过程。AAT 工作于方式1时，跳QF1的逻辑电路如图3-28（a）所示。当Ⅰ母线无电压时，如XLl也无电流，而XL2有电压，且方式1投入，则Y4动作，经T2延时，经 H2跳开QF1，也有可能QF1由于 X1保护动作而已经跳开，如图3-27所示。

当QF1跳开后，XL1线路无电流，确认QF1已跳开，此时 XL2 如有电压，则Y8门动作，经Y7合QF3，如图3-27所示。由动作过程可以看出，QF1跳开后，QF3才能合上，XL2线路无压时，AAT也不会动作合QF3。

AAT工作于方式2时，跳QF2逻辑如图3-28（b）所示，当Ⅱ母线无电压时，如XL2也无电流，而XL1有电压，且方式2投入，则Y5动作，经T3延时，经 H3跳开QF2，有可能QF2由于XL2保护动作而已经跳开，如图3-27所示。

当QF2跳开后XL2线路无电流，确认QF2已跳开，此时XL1如有电压，则Y9门作，经Y7合QF3。由动作过程可以看出，QF2跳开后，QF3才能合上，XL1线路无电时，AAT也不会动作合QF3。

分段开关自投后加速保护在备用电源自动投入动作或手动合闸3QF时投入，后加速售护经3s后自动退出。在3s的后加速记忆时间内，如备用电源自动投入合闸遇到故障时，斤加速保护立即瞬时动作，启动跳QF3。

2.采用明备用时的动作逻辑

明备用电源AAT的充/放电及合闸、跳闸动作逻辑框图如图3-29、图3-30所示。

（1）AAT的充电与放电。方式和方式 4都基于母联断路器 QF3必须处于合闸状态。因此在母线工、Ⅱ段出有电压的情况下，有如下情况之一即启动充电做好动作准备，如图3-29所示。

1）QF1合位、QF2跳位（即XL工作，XL2备用）。

2）QF2合位、QF1跳位（即XL工作，XL1备用）。

经10～15s，充电完成。有如下情沙之一即放电闭锁AAT动作，如图3-29所示。

1）当QF3跳位或方式3、方式4闭锁时。

2）当QF1与QF2同时处于跳闸位置或合闸位置时。

3）XL1或XL2无电压即备用电源无压时。

（2）AAT的动作过程。以方式3为例，如图3-30（a）所示，当Ⅰ母线无电压、XL1无电流、XL2有电压、方式3投入情况下，经T2跳QF1。当QF1被跳开后，如XL2有电压，则经延时合上 QF2。

以方式4为例，如图3-30（b）所示，当Ⅲ母线无电压、XL1有电压、XL2无电流、方式4投入情况下，经T3跳QF2。如QF2被跳开后，XL1有电压，则经过延时后合上QFl。

四、变电站多分段母线的备用电源自投方式

在目前的大中城市供电系统中，为提高供电可靠性和运行灵活性多采用三主变多分段的接线方式，备用电源自投方式也有所不同，简单介绍如下。

1.三主变（主变压器）三分段备自投方式

三主变三分段方式为三台主变压器，低压采用母线三分段，两个低压分段开关QF4、QF5正常运行时一般断开，如图3-31所示。设该接线正常运行方式为QF1、QF2、QF3 合，QF4、QF5断开，每台变压器带一段母线负载。备用电源自投动作如下∶

母线Ⅰ失电压、母线Ⅱ有电压时，备用电源自动投入启动跳QF1，合QF4。母线Ⅲ失电压、母线Ⅱ有电压时，备用电源自动投入启动跳QF3，合QF5。

母线Ⅱ失电压，母线Ⅰ或Ⅲ有电压时，备用电源自动投入启动跳QF2，合QF4或QF5（任选一种方式）。

注意，该方式当备用电源自动投入动作后一台变压器要带两段母线负载，要考虑变压器的过负载情况。在某些运行情况下，母线Ⅱ失电压时可能只允许向一侧切换。

2.三主变四分段备自投方式

三主变四分段方式为三台主变压器，低压母线采用四分段，即将Ⅱ段母线分为两个半段Ⅱ1和Ⅱ2，如图3-32所示。两个低压分段开关 QF4、QF5 正常运行时一般断开。设该接线正常运行方式为QF1、QF21、QF22、QF3合;QF4、QF5 断，每台变压器带一组母线负载。备用电源自动投入动作如下∶

母线工失电压、母线Ⅱ有电压时备用电源自动投入启动跳QF1，合QF4同时联跳 QF22。母线Ⅲ 失电压、母线Ⅱ有电压时备用电源自动投入启动跳QF3，合QF5同时联跳QF21。母线Ⅱ1失电压，母线Ⅰ有电压时，备用电源自动投入启动跳QF21，合QF4。母线Ⅱ2失电压，母线Ⅲ有电压时，备用电源自动投入启动跳 QF22，合QF5。

这样始终可以保证每台变压器最多只带一段半母线负载，负载分配合理。但备用电源自动投入动作会有联切负载的问题。

3.三主变六分段备自投方式三主变六分段方式为三台主变压器低压母线采用六分段，即将每段母线各女为两个半段，如图3-33所示。正常运行时三个低压分段开关 QF4、QF5、QF6断开。设该接线正常运行方式为QF11 QF12、QF21、QF22、QF31、QF32合QF4、QF5、QF6断，每台变压器带一母线负载。备用电源自动投入动作如下∶

母线Ⅰ2失电压，母线Ⅱ1有电压时，备用电源自动投入启动跳QF12，合QF4;母线Ⅲ1失电压，母线Ⅱ2有电压时，备用电源自动投入启动跳QF31，合QF5;母线Ⅲ2失电压，母线I1有电压时，备用电源自动投入启动跳QF32，合QF6;母线Ⅰ1失电压，母线Ⅲ2有电压时，备用电源自动投入启动跳QF11，合QF6;母线Ⅱ1失电压，母线Ⅰ2有电压时，备用电源自动投入启动跳 QF21，合 QF4;母线Ⅱ2失电压，母线Ⅲ1有电压时，备用电源自动投入启动跳QF22，合QF5。同样可以保证每台变压器最多只带一段半母线负载，负载分配合理。但备用电源自动书入动作不会联切负载。