備用電源自動(dòng)投入裝置

1、電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置 備用電源和備用設(shè)備自動(dòng)投入裝置 2 備用電源自動(dòng)投入裝置 當(dāng)工作電源(或工作設(shè)備)因故障被斷開(kāi)后,能自 動(dòng)而迅速地將備用電源(或備用設(shè)備)投入工 作，保證用戶連續(xù)供電的一種裝置。 3 備用方式 （1）明備用 （2）暗備用 4 明備用 5 暗備用 6 明暗備用 7 四種備用方式 1、方式一： 1QF、2QF合， 3QF、4QF合， 5QF分； 2QF分， 5QF合。 2、方式二： 1QF、2QF合， 3QF、4QF合， 5QF分； 4QF分， 5QF合。 3、方式三： 1QF、2QF合， 3QF、4QF分， 5QF合； 2QF分， 3QF、4QF合。 4、方式四： 1QF、2Q

2、F分， 3QF、4QF合， 5QF合； 4QF分， 1QF、2QF合。 8 暗備用 9 備用電源自動(dòng)投入裝置的優(yōu)點(diǎn) （1）提高供電可靠性,節(jié)省建設(shè)投資. （2）簡(jiǎn)化繼電保護(hù)。采同AAT裝置之后,環(huán)形供電網(wǎng) 絡(luò)可以開(kāi)環(huán)運(yùn)行；變壓器可以分列運(yùn)行。 （3）限制短路電流，提高母線殘余電壓。在受端變電 所，如果采用變壓器分列運(yùn)行或者環(huán)網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行， 出線短路電流將受到一定限制,有些場(chǎng)合可以不必 再設(shè)置出線電抗器，并且可以采用輕型斷路器，從 而節(jié)省了投資；供電母線上的殘壓會(huì)相應(yīng)提高，有 利系統(tǒng)運(yùn)行。 10 裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置的原則 o 裝有備用電源廠用電源和所用電； o 由雙電源供電且其中一個(gè)電源經(jīng)常

3、斷開(kāi)以作 備用的變電所； o 有備用變壓器或者有互為備用的母線段的降 壓變電所； o 有備用機(jī)組的某些重要輔機(jī)。 11 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求：要求：應(yīng)保證在工作電源斷開(kāi)后AAT才動(dòng)作。 o 原因：原因：如果把備用電源再投入到故障元件上， 可能擴(kuò)大故障，加重設(shè)備的損壞程度。 o 措施措施：AAT合閘部分由供電元件受電側(cè)QF 的輔助觸點(diǎn)起動(dòng)，在此QF斷開(kāi)之時(shí)，利用 其常閉觸點(diǎn)起動(dòng)AAT出口，合閘部分迅速合 上備用電源。 12 要求：要求：應(yīng)保證在工作電源斷開(kāi)后AAT才動(dòng)作 AAT 13 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求：手跳工作電源，備用電源不應(yīng)動(dòng)作。 o 原因：確

4、實(shí)需要斷開(kāi)電源的情況下，備用電 源不應(yīng)動(dòng)作。 o 措施：利用工作電源進(jìn)線斷路器的合后觸點(diǎn) 作為備用電源自動(dòng)投入裝置的輸入開(kāi)關(guān)量， 手跳時(shí)該觸點(diǎn)斷開(kāi)，退出備自投。 14 要求：手跳工作電源，備用電源不應(yīng)動(dòng)作。 AAT 15 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求：要求：AAT裝置應(yīng)保證只動(dòng)作一次。 o 原因原因：當(dāng)工作母線上發(fā)生永久性故障時(shí)，保 護(hù)動(dòng)作斷開(kāi)供電元件的QF，AAT投入備用 電源，由于故障仍然存在，保護(hù)再次動(dòng)作， 將備用電源斷開(kāi)。此后，不允許再投入備用 電源，以免多次投入故障元件上，對(duì)電力系 統(tǒng)造成不必要的沖擊。 o 措施措施：控制AAT出口回路的接通時(shí)間tKL， tYCtKL2

5、tYC。 16 要求：要求：AAT裝置應(yīng)保證只動(dòng)作一次 AAT 17 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求要求：工作電源的電壓不論何種原因消失時(shí),AAT 均應(yīng)動(dòng)作。 o 工作母線失電原因原因：工作變T1或T2發(fā)生故障;IV段 或III段母線上發(fā)生短路； III段或IV段母線上的出 線發(fā)生短路且未被該出線QF斷開(kāi)；1QF、2QF發(fā) 生誤跳閘；運(yùn)行人員誤操作將T1或T2斷開(kāi)，以及 電力系統(tǒng)發(fā)生故障等。 o 措施措施：AAT在工作母線上設(shè)獨(dú)立的低壓起動(dòng)部分， 保證不論何種原因工作母線失壓時(shí),起動(dòng)AAT跳閘 回路,斷開(kāi)供電元件的受電側(cè)QF，投入備用電源。 18 要求要求：工作電源失壓AAT均應(yīng)動(dòng)

6、作 19 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求：要求： AAT的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)使負(fù)荷的停電時(shí)間盡可 能短為宜。工作電源失去電壓時(shí)起到備用電源投入 時(shí)止，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)希望停電時(shí)間盡可能短。但停 電時(shí)間過(guò)短，電動(dòng)機(jī)的殘壓可能很高，投入備用電 源時(shí)，如果備用電源電壓和電動(dòng)機(jī)殘壓之間的相角 差又較大，將會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流而造成電動(dòng)機(jī) 的損壞。高壓大容量電動(dòng)機(jī)因其殘壓衰減慢，幅值 又大，因此其工作母線中斷電源的時(shí)間應(yīng)在1s以上。 o 措施措施：AAT裝置的動(dòng)作時(shí)間以1s至1.5s為宜，低 壓場(chǎng)合可減至0.5s。 20 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求：要求：當(dāng)工作母線和備用母線同時(shí)失去電壓

7、 時(shí)，AAT裝置不應(yīng)起動(dòng)。正常工作情況下， 如果備用母線無(wú)電壓，AAT裝置應(yīng)退出工作， 避免不必要的動(dòng)作。如果因系統(tǒng)故障造成工 作母線和備用母線同時(shí)失去電壓，裝置也不 應(yīng)動(dòng)作。 o 措施措施：AAT裝設(shè)備用母線電壓鑒定的繼電器。 21 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求：要求：當(dāng)測(cè)量工作電源電壓的TV二次側(cè)FU 熔斷時(shí),AAT不應(yīng)動(dòng)作。 o 防止其誤動(dòng)的措施措施：低壓起動(dòng)部分采用兩個(gè) 低壓繼電器，其線圈V形連接，觸點(diǎn)串聯(lián)。 22 對(duì)備用電源自動(dòng)投入裝置的基本要求 o 要求：應(yīng)具備閉鎖功能。 23 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線 一次接線 24 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線 25

8、備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線元件 o KV1、KV2-反應(yīng)母電壓降低的低壓繼電器； o KT-低壓起動(dòng)AAT的時(shí)間繼電器; o KL-控制AAT發(fā)出合閘脈沖時(shí)間的閉鎖繼電器； o KM1-低壓起動(dòng)出口繼電器； o KM2-AAT的出口繼電器； o KV3-對(duì)備用電源進(jìn)行電壓監(jiān)視的過(guò)壓繼電器； o KM3-備用電源電壓監(jiān)視中間繼電器； 26 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線組成 傳統(tǒng)AAT可由兩個(gè)部分組成： o 由KV1，KV2，KT，KM1，KM3等組成 AAT裝置的低電壓起動(dòng)部分； o 由KL，KM2等組成AAT裝置的自動(dòng)合閘 部分。 27 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線展開(kāi)圖 電壓監(jiān)

9、視部分電壓監(jiān)視部分 28 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線展開(kāi)圖 啟動(dòng)部分啟動(dòng)部分 29 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線展開(kāi)圖 跳閘部分跳閘部分 30 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線展開(kāi)圖 合閘部分合閘部分 31 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線：正常 32 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線分析：正常 33 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線分析： T1保護(hù)動(dòng)作 34 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線展開(kāi)圖：T1保護(hù)動(dòng)作 35 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線展開(kāi)圖：T1保護(hù)動(dòng)作 36 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線展開(kāi)圖：T1保護(hù)動(dòng)作 37 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線分析： 1QF

10、誤跳 38 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線分析：工作母線失壓 39 備用電源自動(dòng)投入裝置的原理性接線分析：備自投投入后 40 備用電源自動(dòng)投入裝置的硬件結(jié)構(gòu) 41 備用電源自動(dòng)投入裝置一次接線 42 備用電源自動(dòng)投入裝置輸入 o 母線III、IV電壓 o 母線III、IV進(jìn)線電流 o 斷路器QF2、 QF4、 QF5跳合位信息 o 斷路器QF2、 QF4合后信息 43 備用電源自動(dòng)投入裝置輸出 o 斷路器QF2、 QF4、 QF5跳閘信息； o 斷路器QF5自投入信息 o 過(guò)負(fù)荷聯(lián)切 44 備用電源自動(dòng)投入裝置軟件原理 以右圖為一次接線，實(shí)現(xiàn) 四種備用方式的邏輯。 45 備用方式1、2的一次

11、圖 46 備用方式1的一次圖 47 備用方式2的一次圖 備用方式1的QF2跳閘邏輯 o 工作變壓器T1故障 o 工作母線III故障 o 工作母線III出現(xiàn)故障而出線斷路器拒跳 o 系統(tǒng)內(nèi)部故障 o QF1誤跳 o QF1聯(lián)跳QF2 以上原因均使工作母線III失壓，應(yīng)跳QF2。 48 備用方式1的QF2跳閘邏輯 o 利用母線進(jìn)線電流防止母線TV斷線誤判工 作母線失壓導(dǎo)致誤啟動(dòng)AAT o 備用母線有壓 o 方式控制投入 49 50 備用方式1的QF2跳閘邏輯 51 備用方式1的QF2跳閘邏輯 52 備用方式2的一次圖 備用方式2的QF4跳閘邏輯 o 工作變壓器T2故障 o 工作母線IV故障 o 工

12、作母線IV出現(xiàn)故障而出線斷路器拒跳 o 系統(tǒng)內(nèi)部故障 o QF3誤跳 o QF3聯(lián)跳QF4 以上原因均使工作母線IV失壓，應(yīng)跳QF4。 53 備用方式2的QF4跳閘邏輯 o 利用母線進(jìn)線電流防止母線TV斷線誤判工 作母線失壓導(dǎo)致誤啟動(dòng)AAT o 備用母線有壓 o 方式控制投入 54 55 備用方式2的QF4跳閘邏輯 56 備用方式2的QF4跳閘邏輯 57 備用方式1、2的整體邏輯 備用方式1的QF5合閘邏輯 o AAT裝置充電完成。 且 o 方式1下：QF2已跳開(kāi)、母線IV有電壓、母 線III進(jìn)線無(wú)電流。 58 59 備用方式1的QF5合閘邏輯 備用方式2的QF5合閘邏輯 o AAT裝置充電完

13、成。 且 o 方式2下：QF4已跳開(kāi)、母線III有電壓、母 線IV進(jìn)線無(wú)電流。 60 61 備用方式2的QF5合閘邏輯 62 備用方式1、2的“充電”邏輯 63 備用方式1、2的“放電”邏輯 64 備用方式1、2的動(dòng)作過(guò)程 65 備用方式3、4的一次圖 66 備用方式3的一次圖 67 備用方式4的一次圖 68 備用方式3的QF2跳閘邏輯 69 備用方式4的QF4跳閘邏輯 70 備用方式3、4的整體邏輯 71 備用方式3的QF4合閘邏輯 72 備用方式4的QF2合閘邏輯 73 備用方式3的QF4 “充電”邏輯 74 備用方式4的QF2 “充電”邏輯 75 備用方式3、4的 “放電”邏輯 76 備

14、用方式3、4的動(dòng)作過(guò)程 77 備用電源自動(dòng)投入裝置啟動(dòng)方式 o 不對(duì)應(yīng)啟動(dòng)主要方式 工作母線受電側(cè)斷路器的控制開(kāi)關(guān)（處合閘位 置）與斷路器實(shí)際狀態(tài)（處跳閘位）是不對(duì) 應(yīng)，以此啟動(dòng)AAT裝置。 o 低壓?jiǎn)?dòng)輔助方式 檢測(cè)工作母線是否失去電壓。 78 AAT主要參數(shù) o 低電壓元件動(dòng)作值KV1、KV2 o 過(guò)電壓元件動(dòng)作值KV3 o 充電時(shí)間 o 動(dòng)作時(shí)間KT o 低電流元件動(dòng)作值 79 低電壓繼電器的動(dòng)作電壓整定要考慮兩方面： 首先，躲過(guò)工作母線上電抗器后K1或者變壓器 后K2發(fā)生短路故障時(shí)的殘余電壓，即KV1、 KV2不應(yīng)動(dòng)作。 其次，躲過(guò)出線故障K4切除電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)的 母線最低電壓。 低電

15、壓元件動(dòng)作值 80 低電壓元件動(dòng)作值 81 取以上兩者較小值，一般選擇等于額定電壓工 作電壓的25%，就可滿足上述兩個(gè)條件。 低電壓元件動(dòng)作值 82 考慮電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)過(guò)程中備用母線可能出現(xiàn)最 低運(yùn)行電壓時(shí)，保證允許AAT動(dòng)作。 式中 電壓互感器的變比 可靠系數(shù)，取1.11.2； 返回系數(shù)，一般為0.850.9。 一般 值不應(yīng)低于額定工作電壓的70%。 KKn rerelTV BU U min. act nTV Krel Kre Uact 過(guò)壓元件動(dòng)作值 83 AAT充電時(shí)間 考慮備用電源動(dòng)作于故障，由加速保護(hù)跳閘， 為保證斷路器切斷能力的恢復(fù)，其必須有一 定的充電時(shí)間。 一般取1015s。 8

16、4 AAT動(dòng)作時(shí)間 o 指由于電力系統(tǒng)內(nèi)部故障使工作母線失壓跳 開(kāi)工作母線受電側(cè)斷路器的延遲時(shí)間。 85 時(shí)間繼電器 KT動(dòng)作時(shí)限應(yīng)保證AAT的選擇性。 當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生低電壓繼電器動(dòng)作的短路故障 時(shí)，應(yīng)由電網(wǎng)保護(hù)切除故障而不應(yīng)使AAT裝 置動(dòng)作，為此KT的動(dòng)作時(shí)間top應(yīng)滿足下式 top =tmax+t 式中tmax當(dāng)電網(wǎng)內(nèi)發(fā)生使低電壓繼電器 動(dòng)作的短路故障時(shí)，切除該短路故障的電網(wǎng) 保護(hù)最大動(dòng)作時(shí)限； t時(shí)間級(jí)差，取0.40.7s。 AAT動(dòng)作時(shí)間 86 KL觸點(diǎn)延時(shí)返回時(shí)間值，既要保證QF可靠合閘， 又要保證AAT只動(dòng)作一次。 為了保證3QF,4QF可靠合閘，KL延時(shí)返回時(shí)間 tKL應(yīng)大于3Q

17、F或4QF的合閘時(shí)間tYC(包括傳 動(dòng)裝置的動(dòng)作時(shí)間)；又為了保證AAT只工作一 次，tKL應(yīng)小于3QF或4QF的兩倍合閘時(shí)間。 因此有 tYCtKL2tYC 或tKL=tYC+t 式中t時(shí)間裕度，取為0.20.3S。 KL延時(shí)時(shí)間 87 低電流元件動(dòng)作值 o 防止TV二次回路斷線誤啟動(dòng)，同時(shí)兼做斷 路器輔助判據(jù)。 o 一般取二次額定電流值8%。 88 廠用電切換方式 正常切換 事故切換 并聯(lián)切換 串聯(lián)切換（斷電切換） 同時(shí)切換 快速切換 慢速切換 狀態(tài) 順序 速度 89 廠用電切換方式 o 正常切換 廠用母線從一個(gè)電源切換到另一 個(gè)電源，對(duì)切換速度沒(méi)有特殊要求。 o 事故切換 發(fā)生事故后廠用

18、母線的工作電源 被切除，要求備用電源盡快投入。 90 廠用電切換方式 o 并聯(lián)切換 工作電源和備用電源短時(shí)并聯(lián)運(yùn) 行，短路容量大，對(duì)斷路器斷流要求高，并 聯(lián)時(shí)間短，發(fā)生事故幾率低。 o 串聯(lián)切換（斷電切換） 一個(gè)電源切換后， 才允許投入另一個(gè)電源；出現(xiàn)一個(gè)斷電時(shí)間。 o 同時(shí)切換 同時(shí)發(fā)出切除工作電源和投入備 用電源的脈沖信號(hào)，可能出現(xiàn)段斷電時(shí)間， 也可能出現(xiàn)并聯(lián)情況。 91 廠用電切換方式 o 快速切換 在殘壓與待投電壓相差較大時(shí)合 上備用電源，可以是斷電切換或同時(shí)切換。 o 慢速切換 工作電源切除后，殘壓下降到額 定電壓的20%40%后合上備用電源。 92 大型機(jī)組廠用電簡(jiǎn)化接線圖 93

19、大型機(jī)組廠用電切換 94 大型機(jī)組廠用電切換考慮的問(wèn)題 o 母線上高壓大容量電動(dòng)機(jī)多，殘壓衰減慢， 易造成較大合閘沖擊電流。 o 沖擊電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身較大沖擊。 o 沖擊電流可能會(huì)使備用變電流速斷保護(hù)動(dòng)作， 從而造成備投（切換）不成功。 o 如果要完全避開(kāi)沖擊電流，可能會(huì)使停電時(shí) 間過(guò)長(zhǎng)，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)困難。 95 大型機(jī)組廠用電切換方式 o 正常情況：采用檢同期切換，可稱(chēng)并聯(lián)切換。 o 事故情況：快速同時(shí)切換（或快速串聯(lián)切換） 同期捕捉切換殘壓切換失壓?jiǎn)?dòng)切換。 96 正常檢同期切換 o 廠用母線從一個(gè)電源切換到另一個(gè)電源，對(duì) 切換速度沒(méi)有特殊要求。一般采用并聯(lián)切換， 工作電源和備用電源短時(shí)并

20、聯(lián)運(yùn)行，保證廠 用電連續(xù)供給，并聯(lián)時(shí)間很短（幾秒以內(nèi)）。 97 事故快速切換 o 工作電源斷路器跳閘后快速合上備用電源恢復(fù)供電。 o 備用電源斷路器合閘脈沖若在工作電源斷路器跳閘 之前發(fā)出，則斷電時(shí)間較小，小于備用電源斷路器 合閘時(shí)間，稱(chēng)為同時(shí)切換。 o 備用電源斷路器合閘脈沖若在工作電源斷路器跳閘 之后發(fā)出，則斷電時(shí)間較長(zhǎng)，長(zhǎng)于備用電源斷路器 合閘時(shí)間，稱(chēng)為串聯(lián)切換。 o 若切換成功，停電時(shí)間短，一般失電在100ms以 內(nèi)，沖擊電流小，能保證廠用電正常運(yùn)行。 9898 大型機(jī)組廠用電簡(jiǎn)化接線圖 99 事故快速切換的條件 o 備用電源電壓與工作電源電壓同相位。 要考慮各變壓器產(chǎn)生的相移。 要考

21、慮電壓互感器電壓監(jiān)視點(diǎn)間的相移。 o 斷路器動(dòng)作要快速。 100 同期捕捉切換 o 若快速切換不成功，則由切換裝置捕捉工作 母線殘壓和備用電源電壓的第一次相位重合 的時(shí)刻，讓備用電源斷路器合閘。 o 此時(shí)工作母線殘壓約為65%70%額定電 壓，對(duì)于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)較為順利。 o 切換失電時(shí)間約為0.40.6S。 101 殘壓切換 o 若同期捕捉切換不成功，則當(dāng)工作母線電壓 衰減到約20%40%額定電壓時(shí)令備用電 源斷路器合閘，此為殘壓切換。 o 殘壓切換可保證電動(dòng)機(jī)安全自啟動(dòng)。 o 殘壓切換停電時(shí)間較長(zhǎng)，12S。 102 失壓?jiǎn)?dòng)切換 o 系統(tǒng)故障導(dǎo)致母線失壓，由裝置低壓元件判 別工作母線失壓，跳開(kāi)

22、工作母線進(jìn)線斷路器， 合上備用電源，恢復(fù)供電。 o 失壓時(shí)間較長(zhǎng)，為裝置動(dòng)作時(shí)間。 103 保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與切換的配合 對(duì)備用變電流速斷保護(hù)的影響： o 快速切換（串聯(lián)切換）、同期捕捉切換成功 不會(huì)導(dǎo)致電流速斷保護(hù)誤動(dòng)作。 o 不檢同期的切換有可能引起較大的沖擊電流， 電流速斷保護(hù)可能誤動(dòng)作。 o 電流速斷保護(hù)設(shè)定100200ms的延時(shí)以避開(kāi) 沖擊電流的影響。 104 廠用電快速切換的閉鎖 o 工作母線電壓互感器隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，無(wú)法實(shí) 現(xiàn)廠用電切換，應(yīng)閉鎖。 o 備用電源失電應(yīng)閉鎖。 o 電壓互感器二次回路斷線應(yīng)閉鎖。 o 可由外部保護(hù)動(dòng)作閉鎖。 o 快速切換裝置異常閉鎖。 105 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-5 106 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-5 瞬時(shí)性故障 107107 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-5 出線故障 108108 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-5 瞬時(shí)性故障 備用方式1的QF2跳閘邏輯 109109 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-5 瞬時(shí)性故障 備用方式1、2的整體邏輯 110110 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-5 出線故障 備用方式1的QF2跳閘邏輯 111111 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-5 出線故障 備用方式1、2的整體邏輯 112 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-6 一次接線圖 113 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-6 一次接線圖 114 P85 復(fù)習(xí)思考題 4-6 母線分段自投入原理圖 1