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备自投

 概述

备用电源自动投入装置（以下简称BZT装置）的作用是：

当正常供电电源因供电线路故障或电源本身发生事故而停电时，它可将负荷自动、迅速切换至备用电源，使供电不至中断，从而确保企业生产连续正常运转，把停电造成的经济损失降到最低程度。

常用的备用电源自动投入方式主要有：

备用变压器自动投入、母联断路器自动投入、线路及母联断路器自动投入三种。

在企业高、低压供电系统中，只有重要的低压变电所和6kV及以上的高压变电所，才装设了BZT装置。

但因供电系统主接线方式大多数为单母线分段接线或桥接线方式，故一般采用母联断路器互为自动投入的BZT装置。

在过去，不论是新建变电所，还是改造老变电所，设计的BZT装置均由传统的继电器来实现，这种BZT装置因设计不完善或继电器本身存在的问题，而发生的拒动或误动故障率较高，所以有些企业用户供电系统虽已装设了BZT装置，但考虑到发生事故时不扩大停电事故，将其退出，这样BZT装置的作用就没有发挥出来。

近年来，随着微机BZT装置的不断完善与快速发展，在一些老高压变电所的改扩建及新建高压变电所的设计中，逐步广泛采用分段断路器微机备用电源自动投入装置（以下简称微机BZT装置）。

目前，许多企业用户在高压供电系统中为何要采用微机BZT装置呢?

是由于该装置与传统的BZT装置相比较，具有以下许多特点和优点，因而在工业企业的高压供电系统中获得了广泛的应用。

1）装置使用直观简便。

可以在线查看装置全部输入交流量和开关量，以及全部整定值，预设值、瞬时采样数据和大部分事故分析记录。

装置液晶显示屏状态行还实时显示装置编号、当前工作状态，当前通讯状态、备自投“充电”、“放电”状态以及当前可响应的键。

2）装置测试方便，工作量小。

交流量测量精度调整由软件方式完成，其调试和开入/开出试验均由装置通过显示界面和键盘操作完成。

3）具有完善的事故分析功能。

包括保护动作事件记录、保护投退记录、装置运行记录、开入量变位记录和进线无流记录等。

4）具有完善的数字信号和接点信号系统。

5）具备掉电不停的实时时钟。

该实时时钟自动进行闰年调整，计时至2050年，且装置能接受微机监控系统的校时，故本装置不存在计算机系统的2000年问题。

6）采取了完善的软、硬件措施，来提高装置自身的可靠性和保护动作的准确性，从而保证了供电的可靠性。

2 微机BZT装置应遵循的基本原则

1）只有当工作电源确实被断开后，备用电源才能投入。

工作电源失压后，不论其进线断路器是否断开，本装置备自投起动延时到后总是先跳该断路器，确认该断路器在跳位后，备自投逻辑才进行下去。

这样可防止因工作电源在其它地方被断开，微机BZT装置动作后合于故障或备用电源倒送电的情况。

但故障不应由微机BZT装置切除，故微机BZT装置动作跳工作电源的时限应长于有关所有保护和重合闸的最长工作时限。

2）因备自投备用对象故障而其保护拒动作，引起相邻后备保护动作切除工作电源时，应闭锁微机BZT装置。

如主变低压侧出线元件故障而相应保护未能切除，引起主变后备保护动作切除主变，造成母线失压时，应闭锁低压侧分段断路器备自投；主变保护（差动、后备或本体）全跳主变时，表明主变内部或低压侧发生故障，应闭锁高压侧桥断路器备自投。

闭锁延时2s返回，即闭锁条件消失2s后，微机BZT装置才开始充电检查。

3）微机BZT装置延时是为了躲过因母线引出线故障造成的母线电压下降，故微机BZT装置延时时限应大于最长的外部故障切除时间。

4）由人工切除工作电源时，微机BZT装置不应动作。

本装置引入各工作断路器的合后接点，就地或远控跳断路器时，其合后接点断开，微机BZT装置自动退出。

若无法引入合后接点，在人工切除工作电源前，应保证将备自投退出工作，可以用手动切换开关退出，或解开相应出口压板或由整定退出。

5）备用电源不满足有压条件时，微机BZT装置不应动作，因为动作是无效的。

这种情况下，经延时闭锁微机BZT装置，该延时为微机BZT装置起动延时加1s。

6）微机BZT装置只允许动作一次，以免在母线或引出线上发生永久性故障时，备用电源被多次投入到故障元件上去，造成更严重的事故。

微机BZT装置允许工作的各种条件（充电条件）均具备后开始充电，经10s后完成准备工作（即充电时间为10s），出现需要闭锁或退出微机BZT装置的条件时立即放电。

7）当电压互感器熔丝熔断或二次空气开关跳开或拉开电压互感器一次刀闸或退出电压互感器手车时，微机BZT装置不应误动作。

本装置通过进线无流检查，来防止工作电源PT断线时微机BZT装置的误起动。

3 微机BZT装置有关基本条件

1）有压、无压和无流条件

工作和备用电源有压或无压一般判断相应母线是否有压或无压。

本装置中：

母线有压指母线的三个线电压中至少有一个大于有压定值。

三个线电压有压相“或”可以保证备用电源PT一相或两相断线时仍满足有压条件，微机BZT装置不致拒动。

母线无压指母线的三个线电压均小于母线无压定值。

三相线电压无压条件相“与”可以保证工作电源PT一相或两相断线时，不满足无压条件，微机BZT装置不致误动作。

进线无流一般指工作电源进线的一个相电流小于线无流定值。

该定值应小于最小负荷电源，以防工作电源PT三相断线时微机BZT装置的误起动。

2）输入量

本装置应引入工作电源进线和备用电源的相应电压量以及工作电源进线的一相电流。

对母线PT，装置接入两个线电压Uab和Ubc，第三个线电压Uca由装置自行计算得到：

Uca＝－（Uab+Ubc）。

本装置应引入反映工作电源和备用电源断路器位置的开入量，以及其它辅助开入量（如BZT投退控制、闭锁BZT和工作电源断路器合后位置等）。

3）充电条件

微机保护装置具有很强的逻辑判断能力，因此本装置对充电条件增加了一些辅助条件，以提高微机BZT装置动作的可靠性以及保证一次式动作。

所有充电条件均满足后经10s的充电时间，微机BZT装置充上电，才有可能动作。

装置液晶显示屏的状态行以主接线示意方式显示微机BZT装置是否充电完成，直观明确，见表1。

充电标志以实心表示微机BZT装置充电完成。

表1 微机BZT装置充电标志

 本文

充电条件包括如下几条：

a）微机BZT装置投入工作，即相应投退切换把手置“投入”位置且相应投退型定值为“ON”。

b）工作电源和备用电源均正常，即符合有压条件。

c）工作和备用电源断路器位置正常，即工作断路器合位且处于合后，备用断路器跳位。

d）无闭锁微机BZT装置条件。

e）无放电条件4）放电条件

放电条件一般包括以下几条。

任一放电条件满足，微机BZT装置立即放电，不可能再动作。

a）微机BZT装置退出工作，即相应微机BZT装置投退切换把手置“退出”位置或相应投退型定值为“OFF”。

b）备用电源不满足有压条件的持续时间大于（微机BZT装置延时+1s）。

c）工作断路器由人为（就地或远控）操作跳开，即工作断路器合后消失。

cd）备用断路器不在备用状态，即备用断路器合上。

e）工作断路器拒跳或备用断路器拒合。

f）闭锁条件满足。

无论微机BZT装置是否已经起动均强引闭锁微机BZT装置，表现为微机BZT装置放电。

5）动作条件

a）备自投起动条件满足，装置充上电。

b）工作电源失压（一般为工作母线三相无压）。

c）相应的工作进线无流。

d）备用电源有压。

以上条件全部满足后，微机BZT装置才起动跳工作进线延时，延时到后，在5s内微机BZT装置判断工作断路器确已跳开，再起动合备用电源延时。

延时到后，在5s内微机BZT装置判断备用断路器确已合上，最后发“备自投动作”信息。

4 企业高压供电系统常用的分段断路器微机备用电源自投装置

1）ISA/LSA—258AF型分段备自投主接线示意图见图1。

图1

2）微机FBZT装置输入/输出量

①为了实现微机FBZT装置逻辑，须接入6个交流量和7个开入量，见表2。

表2

②微机FBZT装置需接出的出口回路如下。

1DL跳闸接点；2DL跳闸接点；3DL合闸接点

3）微机FBZT装置动作逻辑

①微机FBZT装置充、放电条件见表3。

表 3

②微机FBZT装置的详细动作过程说明如下。

装置充上电后，工作电源失压（一般为工作母线三相无压）、相应的工作进线无流、备用电源有压，BZT即起动跳工作进线延时。

延时到后，不论工作断路器是否已断开，BZT总先发跳工作断路器命令，同时判断其是否跳开。

若跳闸命令发出5s后，BZT判断工作断路器仍未跳开，BZT即收回跳工作断路器命令，同时发断路器拒跳信息，并中止BZT过程；若在5s内BZT判断工作断路器跳开，即收回跳工作断路器命令，并起动合备用电源延时。

延时到后，BZT发合备用断路器脉冲，然后判断备用断路器是否合上，若在合闸脉冲发出5s后，BZT判断备用断路器仍未合上，中止BZT过程，同时发断路器拒合信息；若在5s内，BZT判断备用断路器已合上，即发“备自投动作”信息。

5 结束语

微机备用电源自投装置与传统的备用电源自投装置相比较，虽然有上述的许多优点，并在企业高压供电系统中得到广泛应用，但是由于投入运行的时间不长，一些异常情况（误动、拒动等）到目前为止还未暴露出来。

运行经验证明，任何装置功能再完善、技术再先进、可靠性再高，只要运行时间一长，问题就会暴露出来。

为了保证备用电源自投装置长周期运行良好，并在发生事故时真正起到供电不中断的作用，今后还需企业用户电气人员做好以下工作。

1）熟练掌握并消化厂家有关技术说明书及图纸。

2）按照运行技术规程的有关内容加强巡视检查。

3）运行方式一旦发生变化，就要按照运行方式的规定，及时投退有关备自投。

4）只要条件允许并征得上级部门同意，就要定期做相关备自投试验，确保备自投逻辑完好。

5）当发生事故时，不论备自投成功还是不成功，都要把事故原因和异常现象分析清楚并作好详细记录。

6kV变电所BZT动作特点及其完善

石家庄炼油化工股份有限公司孙树伟

摘要:

随着微机保护的广泛应用，在完善继电保护的同时也带来了一些新的问题。

就我厂6kV进线BZT使用微机保护存在的问题，提除了一些新的建议和改进措施。

关键词：

微机保护；备自投；热备用；过流闭锁

1引言

进线低电压BZT保护BZT装置（备用电源自动投入装置）是电力系统中非常重要的电气装置，在较低电压等级的用户供电系统中，特别是6～35kV系统，常采用BZT装置，以保证自动化生产供电不中断和避免生产装置因失电而引起停车的严重后果。

因此，电力系统的BZT动作是否可靠以及能否引起误动，都直接影响装置的安全运行。

现在许多继电保护厂家都在如何完好的实现BZT备自投问题。

我车间从1999年开始使用微机保护继电器，

2001年7月份发现微机保护存在BZT自投缺陷，使用微机保护的变电所几乎每年出现一次进线低电压误投或拒投事件。

进线自投动作正确率仅接近90%。

因此为了保证安全供电，怎样采取微机保护来实现进线BZT低电压保护以及如何很好地应用BZT微机保护继电器，解决掉以前微机保护存在的缺陷问题，是一项很重要的研究课题。

2如何完好实现变电所BZT自投

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》一书对BZT做了详细的技术要求：

（1）应保证在工作电源或设备断开后BZT装置才动作；

（2）工作母线和设备上的电压不论因何原因消失时BZT装置均应动作；

（3）BZT装置应保证只动作一次；

（4）BZT装置的动作时间以使负荷的停电时间尽可能短为原则；

（5）工作母线和备用母线同时失去电压时，BZT装置不应起动；

（6）当BZT装置动作时，如备用电源或设备投于故障，应使其保护加速动作；

（7）手动断开工作回路时，BZT装置不应动作。

因此，我们在实现电力系统的BZT保护时，都要遵循以上技术要求。

我厂供电方式采用的是两段进线供电，在6kV变电所实现BZT自投。

两段电源互为备用电源。

正常情况下，两段电源分别独立向装置供电。

当一段电源出现故障，二段电源为一段的备用电源；当二段电源出现故障，那么一段电源就是二段的备用电源。

结合《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中对BZT的技术要求，6kV变电所BZT动作要包括：

进线过流闭锁功能、进线有流闭锁功能、防误拉PT造成进线BZT误动功能、断线闭锁功能、电机有电流闭锁低电压功能、手动BZT动作功能、先跳进线再合母联、对侧有压允许等功能。

基本上可以说，对BZT备自投的设计能达到上述要求基本上就可以完全保证进线自投动作正确率。

当然如何具体实现，还要根据变电所的实际情况来考虑。

3通过微机继电器实现备自投的优点

由于设备老化以及电磁式继电器本身存在的原因，在我厂发生多次系统晃电事故，每次都有几个变电所BZT自投没有成功。

通过我们的经验积累以及研究分析，本人认为变电所备自投成功率低，除了开关柜老化，机构拒动外，还有以下几方面原因：

①PT二次回路故障，会引起低电压误动。

但PT二次回路输出100V，出现故障引起二次保险熔断，就会引起；②电压继电器故障。

我厂电压继电器是采用电磁式继电器。

当继电器正常运行时，转盘会不

停地转动。

时间过长，会引起掉轴现象，引起BZT误动；③由于在实现BZT原理，投用继电器较多，线路复杂，任何一个继电器损坏，都会引起继电器据动的原因。

由于微机保护继电器具有以下优点，在近几年得到了广泛的发展：

①维护调试方便；②可靠性高；③易于获得附加功能；④灵活性大，具有强大的逻辑功能；⑤保护性能得到很好改善；⑥可以实现变配电所无人值班。

由于微机继电保护器的这些优点，如果用来解决变电所的备自投问题，将会使变电所的运行可靠性大大提高。

4微机保护使用存在的问题及原因

我车间从1999年开始使用微机保护继电器，提高了变电所的运行可靠性。

不过在使用微机保护实现变电所BZT自投时，就出现多次出现一次进线低电压误投或拒投事件，通过我们认真分析，发现其设计存在以下几个方面问题，并提出整改意见。

4.1PT断线闭锁误动问题

为了有效防止断线闭锁以及很好地保护回路，PT输出侧现都改用空气开关。

我厂从1999年开始使用微机继电器，利用西门子7SJ531和电压保护继电器来实现进线备自投，两者之间通过节点连接实现互锁，图1为逻辑关系图。

当PT100V母线出现问题，空气开关SM60跳开，虽然BZT继电器发出低电压信号，但通过空气开关KB的辅助节点来闭锁，因此BZT不会动作。

但是当恢复时，由于BZT继电器的滞后性，就会造成进线备自投动作：

跳进线，合母联。

事后在PT100V母线恢复上做了一些程序规定，就避免了事故发生。

如果空气开关SM60的辅助节点通过BZT继电器内部逻辑来实现闭锁就会解决这个问题。

因此低电压闭锁一定要用内部逻辑实现。

4.2通过PLC参与备自投问题

2002年新上变电所，通过两台进线上7SJ62互相自锁，并通过其内部逻辑来实现进线备自投，解决了以往进线备自投出现的问题。

不过为了提高进线备自投的可靠性，增加了进线小车运行位置节点和母联热备用参与备自投逻辑控制。

由于小车运行位置节点参与备自投逻辑，而小车运行位置节点通过PLC输出，参与逻辑控制，当晃电时由于PLC失电，没有输出造成进线备自投失败。

2006年，我们利用中德公司的NSP40C解决进线备自投问题，在进线上采用西门子7SJ62实现过流闭锁备自投。

去掉了以前进线小车运行位置节点参与备自投逻辑。

因此，在采用逻辑控制的接点时一定要采用硬接点，并一定要保证参与逻辑保护装置的电源的可靠性。

4.3一定要和以前的操作方法相同，避免出现误操作

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定BZT装置应保证只动作一次。

因此厂家就增加了联片复位功能：

无论变电所备自投是否成功，恢复正常后，都要通过联片对备自投功能进行复位，否则下次出现低电压需要备自投时，就会失败。

由于多年操作的习惯，操作人员往往忘记复位，导致备自投失败。

4.4备自投母联热备用闭锁逻辑问题

母联热备用就是指母联在运行位置且未合闸的状况，作为防止进线备自投误动的一个条件。

不过母联运行位置节点出现异常，就会造成备自投拒动。

我厂新上ABB中压柜就曾出现运行位置点异常等情况，加上NSP40C有多种防止备自投误动的功能，因此去掉了备自投母联热备用闭锁功能。

但是可以将母联热备用设为报警功能，以便当变电所运行方式出现异常时，能够及时报警，提醒操作人员恢复正常运行方式。

4.5变电所BZT动作，可以采用专用的微机保护继电器实现，但是进线过流闭锁一定要单独使用微机保护

避免专用的BZT继电器由于电流保护线性问题，造成变电所BZT拒动。

例如：

BZT继电器由于电流保护最大值为10A，如果将过流闭锁值过小，当起动电机时，就会经常出现过流闭锁。

如果出现低电压，就会引起备自投拒动。

5结论

通过以上问题分析，我们发现由于设计单位不同、微机保护厂家不同以及人员素质能力存在的差别，在微机保护使用方面，难免会出现这样那样的缺陷和失误，因此应该制定一定的标准和规范，避勉因设计问题或对产品使用性能不了解，出现系统误动情况。

例如以前增加的母联热备用逻辑和进线开关运行位置逻辑，虽然减少了备自投误动作的可能性，但也增加了其拒动的因素。

因此，在设计使用BZT增加功能时，一定要从误动作和拒动，两方面考虑问题。

我厂通过2005年4月至2006年11月，接近两年的时间，我们逐步制定了我厂6kV变电所进线低电压BZT保护动作的基本标准：

（1）6kV变电所BZT动作要包括：

进线过流闭锁功能、进线有流闭锁功能、防误拉PT造成进线BZT误动功能、断线闭锁功能、电机有电流闭锁低电压功能、手动BZT动作功能、先跳进线再合母联、对侧有压允许功能等。

（2）逻辑控制的接点一定要采用硬接点。

如果采用扩展接点，一定要保证其运行电源的可靠性。

（3）一定要保证参与逻辑保护装置的电源的可靠性。

（4）各种备自投闭锁要尽量通过微机继电器内部逻辑来实现。

（5）一定要和以前的操作方法相同，避免出现误操作。

（6）进线过流闭锁一定要单独使用专用的微机保护。

（7）慎用备自投母联热备用闭锁逻辑。

通过积累的经验和实践运用，以上特点比较适合我厂6kV系统特点，能够保证变电所晃电时母联成功自投。

2005年，2#、3#、7#变电所的成功改造后，在三次晃电中的动作100%正确。

2006年对3#、6#、10#、11#变电所实行进一步改进，加强了进线备自投的防误操作能力，现今都运行良好。

随着微机保护的功能越来越强大，我们今后在变电所备自投上还应不断地增加功能，使其能达到本质安全。

如进线速断功能，根据继电保护电力系统继电保护的作用，当发生故障时应加速继电保护动作。

如果变电所进线没有速断功能，那么当出现断路故障时，就只能靠上一级变电总站6kV配出中压柜保护。

如果增加速断功能，就要充分考虑上下级配合问题，特别是动作时间。

配合不好就会降低变电所运行可靠性。

总之，变电所的备自投是一个十分重要的课题，也是一个难题，需要我们不断地去分析和研究。

参考文献

[1]许正亚.电力系统自动装置[M].北京:

水利电力出版社,1992.

[2]水利电力部．继电保护及电网安全自动装置检验条例[S].北京:

水利电力出版社,1987.

备自投装置设计应注意的问题

    2007年5期

    李思觅

    摘要：

备用电源自投装置在电力系统得到广泛应用，但其原理较为简单，往往在设计时勿视现场实际因素的影响，造成备自投装置不能正常动作。

本文结合备自投装置的应用情况，浅谈了备自投设计中应该注意的几个问题。

    关键词：

备自投装置设计注意问题

    由于对供电可靠性要求越来越高，多数变电站已具备两回线及以上的多回供电线路，并较早地在110kV变电站安装进线备自投装置来提高可靠性。

经过了几年的运行情况，总结并分析了备用投装置在设计时应该注意的几个问题。

    一、进线备自投跳闸回路的设计问题

    进线备自投的跳闸回路一般可通过保护跳闸或手跳两种方式实现，但两种方式都有各自需要注意的问题。

（1）采用保护跳闸方式在设计中必须要考虑闭锁重合闸问题，因为采用保护跳开工作线路开关后，保护装置会误认为开关偷跳而启动重合闸将原已被分开的线路开关又重新合上，导致无法隔离有故障的原工作线路，备自投也因此无法正常工作，因此必须用另一副跳闸输出接点去闭锁该线路保护的重合闸。

建议设计按此方法接线，由于有一些厂家的备自投在设计时跳闸输出接点只有一副，这就要求我们设计人员在审图时要注意要求厂家多配一付跳闸出口接点来实现此功能。

（2）采用手跳方式就可以不用再考虑闭锁重合闸的问题，因为手动跳闸、遥控跳闸的操作回路已经考虑闭锁重合闸了，而且这种设计方式比较简单，但这种设计方式不能加入“手分闭锁备自投”的功能。

因为按备自投的设计原则，在人为手分工作线路开关时（如变电站需要全停时）备自投不应该合备用线路开关，实现这种功能是靠保护合后继电器接点接入备自投装置实现的。

因此设计中一般要加入“手分闭锁备自投”的回路。

但如果备自投采用手跳方式时也加入“手分闭锁备自投”的回路，将会造成备自投通过手跳回路跳开工作线路后，“手分闭锁备自投”回路又闭锁备自投，导致无法合备用线路的矛盾逻辑，因此手跳方式的设计不能加入“手分闭锁备自投”回路，即取消保护合后继电器接点接入备自投装置，这样备自投装置能正确动作。

但是，为了防止人为手分工作线路开关时备自投误投备用线路，应在备自投的现场运行规程里要求在人工断开工作线路开关前将备自投退出。

    二、进线备自投合闸回路的设计问题

    进线备自投的合闸回路可接在手合或不经手合（如接在重合闸回路）两种方式实现，备自投合闸的接法是根据保护装置实际进行选取的。

（1）在取保护装置的合后继电器来实现“手分闭锁备自投”的功能时，备自投合闸一定要接入手合回路，因为保护装置的合后继电器是接在手合回路中的，是通过手合来起动合后继电器的，备自投在收到保护的合后继电器动作信号才具备其动作条件。

（2）比较早期的微机保护，在厂家设计时并没考虑合后继电器的采用，当备自用装置应用于这些保护时，备自投将无法实现“手分闭锁备自投”的功能。

此时，备自投的合闸回路可接在手合或不经手合（如接在重合闸回路）均可，但要注意用电源将备自投装置的后合继电器输入接点短接，否则，备自投装置将因为无法满足条作而闭锁装置。

    三、备自投装置开关位置的接入应取开关机构箱的接点

    多数备自投装置只需要取开关位置的一个常闭接点。

我们在图纸设计时可通过开关机构箱的开关常闭接点和保护装置的TWJ接点来取得，通常情况下，设计人员为了施工方便（施工方便也是设计人员必须考虑的问题之一）经常会取保护装置的TWJ继电器接点，因为保护装置与备自投装置都是集中在一起放置在继保室的，施工接线时电缆短并且易于施工，相比取安装在开关场的开关机构箱，这一方法就大大降低施工的工作量，这就是取TWJ继电器接点的重要原因。

还有，多数备自投装置厂家图纸在开关量输入端都标取进线TWJ接点，这也是误导设计人员取TWJ接点的原因之一。

下面介绍一下取TWJ接点备自投动作时将闭锁备自投的一个实例。

    当运行A线路发生永久故障时，运行A线路的光纤纵差保护动作不经延时跳开A线路两侧开关1DL和3DL，这时1DL重合成功，3DL则因重合于故障线路再次跳开，母线I因