220 kV母差保護(hù)改造方案及難點(diǎn)分析

張 健，王 舒，張佳薇，胡宇先

220 kV母差保護(hù)改造方案及難點(diǎn)分析

張 健，王 舒，張佳薇，胡宇先

（國網(wǎng)鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114001）

母線保護(hù)是保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要系統(tǒng)設(shè)備，其安全性、可靠性、靈敏性和快速性對保證整個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的安全具有決定性的意義，根據(jù)十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施要求，220 kV等級(jí)以上母線保護(hù)必須雙重化配置。以東鞍山220 kV變電站母差保護(hù)改造為例，針對母線保護(hù)雙重化改造中的施工方案及技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，為同類變電站改造提供參考。

母差保護(hù)；雙重化；電流互感器配置；失靈回路

母差保護(hù)是母線的唯一保護(hù)，動(dòng)作迅速可靠性高，對保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起著不可替代的作用。東鞍山220 kV變電站220 kV側(cè)采用雙母線接線方式，220 kV側(cè)共有9個(gè)間隔，其中有1個(gè)220 kV母聯(lián)間隔，1個(gè)220 kV側(cè)路間隔，2回主變間隔及5回線路間隔。220 kV母線目前正運(yùn)行一套型號(hào)為BP-2B的母差保護(hù)，并且失靈保護(hù)由220 kV各個(gè)間隔獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。依據(jù)十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施要求，在220 kV及以上電壓等級(jí)母線保護(hù)必須雙重化配置，并且根據(jù)“國網(wǎng)六統(tǒng)一［1］”要求，每套母線保護(hù)均配置失靈保護(hù)功能。因此，對該變電站母線雙重化配置改造已迫在眉睫，于2015年3月對該站220 kV母線保護(hù)進(jìn)行雙重化改造，新安裝一套由許繼電氣股份有限公司生產(chǎn)的WMH-800A型微機(jī)母線保護(hù)裝置，本文就母線保護(hù)改造中的施工措施及技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行分析總結(jié)，為同類變電站的母差保護(hù)改造提供參考。

1 改造方案的確定

按照《國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》的繼電保護(hù)專業(yè)重點(diǎn)實(shí)施要求：220 kV母差保護(hù)及失靈保護(hù)共用一個(gè)出口跳閘回路，并同時(shí)作用于斷路器的2組跳閘線圈；220 kV母差保護(hù)的隔離開關(guān)接點(diǎn)開入、失靈開入及與其他保護(hù)配合的相關(guān)回路應(yīng)遵循相互獨(dú)立的原則，并按雙重化配置；220 kV母差保護(hù)應(yīng)按照相互獨(dú)立的原則雙重化配置；220 kV母差保護(hù)的電流互感器二次繞組應(yīng)合理分配，防止保護(hù)動(dòng)作死區(qū)［2］；220 kV母線保護(hù)出口跳閘回路應(yīng)經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖元件。根據(jù)上述要求，確定如下施工方案。

a.新增母差保護(hù)屏1面，內(nèi)含WMH-800A型微機(jī)母線保護(hù)裝置（具備母差及失靈保護(hù)）1套、打印機(jī)1臺(tái)。此屏柜命名為“220 kV第2套母差保護(hù)屏”。

b.新增屏柜的電流回路取自220 kV各個(gè)間隔TA獨(dú)立繞組，不與其它保護(hù)共用一個(gè)TA繞組。

c.取消原有母差保護(hù)出口跳各個(gè)母線間隔第2組跳閘線圈回路接線，新增220 kV母線第2套保護(hù)屏出口跳各個(gè)母線間隔第2組跳閘線圈回路接線。

d.依據(jù)220 kV各個(gè)間隔線路保護(hù)圖對啟動(dòng)失靈回路進(jìn)行改造，遵循2套母差保護(hù)的啟動(dòng)失靈回路相互獨(dú)立。

e.新增母差保護(hù)的東、西母隔離開關(guān)觸點(diǎn)取自隔離開關(guān)本體的輔助開關(guān)。

f.新增的220 kV母線第2套保護(hù)直流電源取自第2套直流系統(tǒng)饋線屏。

g.注意旁路代主變時(shí)的解除失靈復(fù)壓閉鎖功能。

h.按照關(guān)于明確220 kV及以上系統(tǒng)變壓器開關(guān)失靈聯(lián)跳各側(cè)回路有關(guān)反措的通知要求，增加主變高壓側(cè)斷路器失靈聯(lián)跳回路。

2 難點(diǎn)分析

2.1 電流互感器繞組配置方案分析

母差失靈保護(hù)回路盡量相對獨(dú)立，要求每套完整、獨(dú)立的保護(hù)裝置能處理可能發(fā)生的所有故障類型。2套保護(hù)之間不應(yīng)有任何電氣聯(lián)系，當(dāng)一套保護(hù)退出時(shí)不應(yīng)影響另一套保護(hù)的運(yùn)行，2套保護(hù)的電流回路應(yīng)分別取自電流互感器相互獨(dú)立的繞組［3］。根據(jù)此項(xiàng)原則，東鞍山變電站220 kV各間隔電流互感器共有6個(gè)繞組。其中，保護(hù)用繞組只有4個(gè)，分別用于第1套主保護(hù)、第2套主保護(hù)、失靈保護(hù)和220 kV第1套母差保護(hù)，其中失靈保護(hù)和故障錄波器共用電流互感器的同一卷，原電流互感器繞組配置如圖1所示。

圖1 原電流互感器繞組配置

經(jīng)過現(xiàn)場勘查及分析，形成如下方案：新增的220 kV母差保護(hù)接于失靈保護(hù)用的繞組，故障錄波器串接于第2套保護(hù)之后。這樣，4個(gè)保護(hù)用TA繞組重新分配后變成：第1套主保護(hù)用1個(gè)繞組，220 kV第1套母差保護(hù)用1個(gè)繞組、第2套主保護(hù)用1個(gè)繞組，220 kV第2套母差保護(hù)用1個(gè)繞組。值得注意的是，在TA配置時(shí)，應(yīng)注意TA繞組的用途，采用TA繞組交叉配置原則，嚴(yán)防TA繞組配置不合理而出現(xiàn)死區(qū)現(xiàn)象［4］。新分配的電流互感器繞組如圖2所示。

圖2 新電流互感器繞組配置

此種配置符合十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施要求，2個(gè)相鄰設(shè)備保護(hù)之間的保護(hù)范圍完全交叉，不會(huì)出現(xiàn)保護(hù)死區(qū)，也不會(huì)發(fā)生故障時(shí)保護(hù)拒動(dòng)、越級(jí)跳閘或大范圍區(qū)域事故，確保了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

由于在整個(gè)過渡期間各間隔均不停電，因此，在改造線路電流回路時(shí)需先將第2套主保護(hù)停用，然后在各間隔端子箱處將原失靈回路和第2套主保護(hù)用的電流端子短接封好并可靠接地后，方可拆除保護(hù)屏處的電纜，再將故障錄波器接至第2套主保護(hù)后，同時(shí)將失靈保護(hù)用電流互感器接至第2套母差保護(hù)中，工作中做好安全措施，嚴(yán)格防止電流互感器開路。

2.2 失靈保護(hù)回路改造方案分析

根據(jù)“國網(wǎng)六統(tǒng)一”要求：失靈保護(hù)功能由母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)，啟動(dòng)失靈的保護(hù)跳閘接點(diǎn)由各個(gè)間隔的保護(hù)提供，失靈電流判別功能由母線保護(hù)實(shí)現(xiàn)。主變間隔除提供保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)啟動(dòng)失靈保護(hù)外，還需提供解除電壓閉鎖的保護(hù)跳閘接點(diǎn)（與啟動(dòng)失靈接點(diǎn)為不同繼電器）開入至母線保護(hù)，滿足失靈判據(jù)經(jīng)整定延時(shí)啟動(dòng)失靈保護(hù)。因此，失靈保護(hù)是作為母線及連接元件的后備保護(hù)考慮使用的，采用雙重化配置后，不但連接元件的失靈啟動(dòng)，解除復(fù)合電壓閉鎖回路多，而且母差失靈保護(hù)的接線復(fù)雜，所以在改造過程中應(yīng)特別加以注意。2.2.1 保護(hù)失靈啟動(dòng)回路的改造

由于母差保護(hù)雙重化配置后形成雙套母差保護(hù)和雙套失靈保護(hù)，所以每個(gè)線路間隔的2套保護(hù)裝置均應(yīng)各啟動(dòng)1套失靈保護(hù)。改造以前，東鞍山變電站220 kV各間隔的失靈回路由2套保護(hù)的保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)并聯(lián)后與失靈箱的過電流判別組件接點(diǎn)串聯(lián)組成。原線路保護(hù)失靈啟動(dòng)回路如圖3所示。

圖3 改造前線路保護(hù)失靈啟動(dòng)回路

改造后，東鞍山變電站220 kV各間隔的2套保護(hù)分別啟動(dòng)2套母差保護(hù)的失靈保護(hù)，失靈回路由每套保護(hù)的保護(hù)動(dòng)作接點(diǎn)與每套母差保護(hù)的過電流判別組件接點(diǎn)串聯(lián)組成。改造后，保護(hù)失靈啟動(dòng)回路如圖4所示。

圖4 改造后保護(hù)失靈啟動(dòng)回路

在整個(gè)回路改造過程中，每個(gè)線路間隔都需將2套保護(hù)裝置的保護(hù)出口動(dòng)作接點(diǎn)并聯(lián)回路打開后分別接至第1套母差和第2套母差保護(hù)裝置，再與母差保護(hù)裝置內(nèi)部的過電流判別組件接點(diǎn)串聯(lián)后作為失靈啟動(dòng)回路［4］。工作中也應(yīng)做好必要的安全措施，防止誤觸、誤碰事故的發(fā)生。

2.2.2 解除復(fù)合電壓閉鎖回路的改造

當(dāng)主變低壓側(cè)故障而高壓側(cè)開關(guān)失靈時(shí)，由于主變短路阻抗比較大而導(dǎo)致高壓側(cè)母線電壓下降幅度不是很大，而對于220 kV的母差保護(hù)中，主變失靈保護(hù)的出口也是經(jīng)復(fù)合電壓閉鎖的，此時(shí)，若主變高壓側(cè)開關(guān)失靈，母線電壓下降的靈敏度不夠可能會(huì)閉鎖失靈保護(hù)出口，為此，有必要采用主變保護(hù)動(dòng)作解除失靈保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖功能［5，6］。

東鞍山變主變保護(hù)原有設(shè)計(jì)中，解除復(fù)壓閉鎖回路由主變A屏的解除復(fù)壓閉鎖回路和B屏的解除復(fù)壓閉鎖回路并聯(lián)后，啟動(dòng)母差保護(hù)的失靈保護(hù)。改造后，A屏或B屏的解除復(fù)壓閉鎖回路分別啟動(dòng)第1套和第2套母差保護(hù)的失靈保護(hù)。需要說明的是，重新定義的主變保護(hù)失靈解除復(fù)壓閉鎖出口應(yīng)由主變差動(dòng)保護(hù)和高后備中跳高壓側(cè)開關(guān)的保護(hù)來啟動(dòng)，而不是所有的主變電氣量保護(hù)都可以啟動(dòng)，這與啟動(dòng)失靈保護(hù)出口的定義不同。

3 母差跳閘回路改造

國家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)事故反措要求：雙重化配置的母線保護(hù)采用2套完整、獨(dú)立的母線差動(dòng)保護(hù)，并安裝在各自柜內(nèi)。2套母線差動(dòng)保護(hù)的跳閘回路應(yīng)同時(shí)作用于斷路器的2個(gè)跳閘線圈。原設(shè)計(jì)中，老母差保護(hù)動(dòng)作將同時(shí)跳各間隔的2組跳閘線圈，新增第2套母差保護(hù)后，將實(shí)現(xiàn)由第1套母差保護(hù)動(dòng)作跳第1組跳閘線圈，第2套母差保護(hù)動(dòng)作跳第2組跳閘線圈，在過渡第2套母差保護(hù)各間隔時(shí)，需要將老母差保護(hù)裝置中接至各間隔第2組跳閘線圈的正電及跳線拆除，具體操作時(shí)應(yīng)先拆除各相應(yīng)間隔保護(hù)側(cè)正電及跳線，用絕緣膠布包好后再拆除老母差保護(hù)側(cè)，防止在拆除老母差保護(hù)側(cè)正電時(shí)誤碰其它正電，造成保護(hù)誤動(dòng)作。

4 結(jié)束語

母差及失靈保護(hù)雙重化改造是一項(xiàng)涉及范圍廣、技術(shù)復(fù)雜的工作。通過對東鞍山220 kV變電站母差保護(hù)改造施工方案及技術(shù)難點(diǎn)的分析，為同類變電站的改造提供參考。

［1］ 錢 海，張 曾.“六統(tǒng)一”母線保護(hù)裝置在實(shí)際應(yīng)用中遇到的問題及解決措施［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（7）：30-33.

［2］ 付振強(qiáng)，侯明辰.母線充電時(shí)投入母差保護(hù)的必要性分析［J］.東北電力技術(shù)，2013，34（6）：35-39.

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Transformation Scheme and Difficulties Analysis of 220 kV Busbar Differential Protection

ZHANG Jian，WANG Shu，ZHANG Jia?wei，HU Yu?xian
（State Gird Anshan Power Supply Company，Anshan，Liaoning 114001，China）

Busbar protection is an important system equipmentwhich ensure safe and stable operation of power grid.Its safety，relia?bility，flexibility and rapidity have decisive significance for safety of the whole power grid.In accordance with requirements of grid 18 major anti-accidentmeasures，220 kV or over busbar protectionmustadopt double configuration.This paper chooses busbar differential protectionmodification of East Anshan 220kV substation as an example，construction scheme and technical difficulties are analyzed which offer a reference for similar transformation of substation.

Busbar differential protection；Double；Current transformer configuration；Failure circuit

TM773

A

1004-7913（2015）07-0051-03

張 ?。?983—），男，工程師，主要從事繼電保護(hù)調(diào)試安裝工作。

2015-03-29）