變電站雙母線母差保護(hù)模塊化改造方案的設(shè)計(jì)

朱忠義

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司淮安分公司，江蘇淮安，223001）

1 變電站母差保護(hù)原則

1.1 運(yùn)行時(shí)必須進(jìn)行母線保護(hù)

母線保護(hù)是變電站在整體設(shè)備運(yùn)行當(dāng)中的核心環(huán)節(jié)，也是最可能出現(xiàn)安全事故的環(huán)節(jié)，因此必須嚴(yán)加注意。母線兩端所連接的進(jìn)線與出線非常多，并且連接較為復(fù)雜，因而如果母線突然出現(xiàn)故障，必須在極短時(shí)間內(nèi)將故障排除，否則錯(cuò)綜復(fù)雜的進(jìn)出線很容易受到影響而產(chǎn)生干擾，最終導(dǎo)致整個(gè)供電系統(tǒng)受到有害沖擊。那么專門用于排除故障、避免母線出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)問題的設(shè)備就是雙母線母差保護(hù)設(shè)備，它能夠?qū)δ妇€起到很大程度上的保護(hù)作用，減少供電過程中安全事故的發(fā)生頻率。線路污損、老化等問題通常都會(huì)導(dǎo)致母線的接地功能出現(xiàn)問題，因而母線的發(fā)生故障的頻率還是相對(duì)而言較高的，在實(shí)際操作當(dāng)中除第一階段的設(shè)備全部停止運(yùn)行時(shí)可以退出母線保護(hù)狀態(tài)，其余情況下都必須要能夠保證至少有一套母線保護(hù)設(shè)備處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，并且要能夠保證整個(gè)保護(hù)設(shè)備所能夠覆蓋的范圍要包括全部的運(yùn)行中設(shè)備。

1.2 新投運(yùn)保護(hù)設(shè)備應(yīng)實(shí)際傳動(dòng)到開關(guān)

新投運(yùn)的保護(hù)設(shè)備在使用前必須對(duì)其進(jìn)行各方面性能的檢驗(yàn)工作以提升電路系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的可靠性與穩(wěn)定性，那么進(jìn)行檢驗(yàn)的一般方法就是將其傳動(dòng)到開關(guān)。母差保護(hù)裝置在改造升級(jí)之后，由于其重新排列了電流電壓回路、開關(guān)回路、跳閘保護(hù)回路等等，并且對(duì)原有的過渡電纜進(jìn)行拆除，又鋪設(shè)了新的電纜，這些問題都可能導(dǎo)致在斷電時(shí)間較短且工程操作復(fù)雜時(shí)工作人員的誤接、漏接等風(fēng)險(xiǎn)，因而為確保新投運(yùn)的設(shè)備最終能夠正常使用而不出現(xiàn)安全事故，對(duì)其進(jìn)行實(shí)際開關(guān)的傳動(dòng)就顯得十分必要。

1.3 降低改造風(fēng)險(xiǎn)

對(duì)雙母線母差保護(hù)設(shè)備進(jìn)行改造，當(dāng)然希望改造的風(fēng)險(xiǎn)越低越好，所以為降低對(duì)應(yīng)的改造風(fēng)險(xiǎn)，在設(shè)備運(yùn)行之前各種調(diào)試與準(zhǔn)備工作必須充分保質(zhì)保量的完成，其工作范圍應(yīng)限定在基建裝置當(dāng)中。除此之外，改造實(shí)施之前的設(shè)計(jì)方案中應(yīng)詳細(xì)列出再進(jìn)行實(shí)際操作中可能會(huì)面臨的操作難點(diǎn)、危險(xiǎn)動(dòng)作以及相對(duì)應(yīng)的處理措施，保證在改造的過程中各工作人員在面對(duì)以上難點(diǎn)時(shí)能夠的熟悉度以及處理能力。

1.4 減少一次設(shè)備停電時(shí)間

每當(dāng)減少一次設(shè)備的停電時(shí)間，總體母差保護(hù)設(shè)備的改造效率就會(huì)對(duì)應(yīng)提升，并且在第一階段的停電期間就應(yīng)該完成第二階段回路的改造工作，避免在第二階段工作時(shí)還會(huì)造成一次設(shè)備停電。再擴(kuò)建雙母線時(shí)，分段開關(guān)以及母聯(lián)開關(guān)都會(huì)導(dǎo)致停電，此時(shí)若對(duì)兩條母線進(jìn)行錯(cuò)開使用，就可以大大減少停電時(shí)間。

2 母差保護(hù)各模塊分解

伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及工業(yè)化的不斷發(fā)展，各變電站的工程量不斷快速增加，電力行業(yè)也在不斷提升供電標(biāo)準(zhǔn)以滿足大環(huán)境下絕大多數(shù)人的需求。在這一基礎(chǔ)這下，雙母線的擴(kuò)建工程以及母差保護(hù)的改造設(shè)計(jì)等復(fù)雜電力任務(wù)逐漸增多，為高效完成上述任務(wù)，模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化的理論結(jié)合在設(shè)計(jì)方案中的顯著優(yōu)勢(shì)就開始慢慢體現(xiàn)了出來。對(duì)于母差保護(hù)設(shè)備進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，將整體改造任務(wù)劃分為一個(gè)個(gè)小的子模塊來進(jìn)行分段攻克，即可以將工程面放大使其面向更多的工作人員以集思廣益，共同創(chuàng)造出最為全面且風(fēng)險(xiǎn)較小的解決方案，與此同時(shí)改造過程的工作效率也會(huì)大幅度增長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)更多的功能需求，投入相較原來會(huì)小很多，但對(duì)應(yīng)的收益卻會(huì)增長(zhǎng)許多。不同模塊的選擇與組合能夠形成許多不同的解決方案，可以用來處理不同需求的改造方案，針對(duì)于重復(fù)的模塊，只要一個(gè)團(tuán)隊(duì)研發(fā)出來，其余技術(shù)人員便可將精力全部放在比較復(fù)雜的模塊進(jìn)而共同攻關(guān)，在保證改造質(zhì)量的同時(shí)兼顧其設(shè)備完成率。

雙母線母差保護(hù)的改造主要是通過對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)中重復(fù)因素的提取分析，將其設(shè)置為具有通用功能的技術(shù)模塊以供后續(xù)不同改造方案的使用。目前按照時(shí)間順序?qū)⒏髂K分解為三部分，分別為改造前期模塊、施工控制模塊以及改造總結(jié)模塊。

2.1 改造前期模塊

改造前期模塊針對(duì)于工作內(nèi)容、人員劃分以及該模塊設(shè)備配置、工作進(jìn)度的安排流程如下圖1所示。

圖1 改造前期模塊的工作流程圖

改造前期模塊又分為五個(gè)小的子模塊，下表為其中一個(gè)子模塊的工藝標(biāo)準(zhǔn)及要求，包括其在改造過程當(dāng)中的注意事項(xiàng)。

表1 改造前期模塊某子模塊的部分內(nèi)容要求

2.2 施工控制模塊

施工過程控制模塊主要是對(duì)改造現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行施工內(nèi)容拆解，分解出來的不同任務(wù)分別交給不同的人來進(jìn)行負(fù)責(zé)。這一模塊可以分解得到的子模塊有現(xiàn)場(chǎng)舊裝置的卸除、新設(shè)備的安裝、安全設(shè)施的檢查、設(shè)備的調(diào)試與傳動(dòng)等等。施工控制模塊總體運(yùn)行的流程圖如圖2所示，其子模塊的工藝要求包括注意事項(xiàng)見表2。

圖2 施工控制模塊的總體流程

表2 施工控制模塊某子模塊的部分內(nèi)容要求

2.3 改造總結(jié)模塊

改造總結(jié)模塊主要根據(jù)已經(jīng)整理充分的現(xiàn)場(chǎng)資料，對(duì)實(shí)際數(shù)據(jù)與執(zhí)行方案進(jìn)行分析，總結(jié)出設(shè)計(jì)當(dāng)中所應(yīng)注意的事項(xiàng)，并區(qū)分出設(shè)計(jì)方案與實(shí)際施行時(shí)的具體差異，總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為之后相關(guān)模塊的改造提供資料與建議。該模塊總的設(shè)計(jì)流程如圖3所示，而子模塊的具體工藝標(biāo)準(zhǔn)及其注意事項(xiàng)如表3。

圖3 改造總結(jié)模塊的總體流程

表3 改造總結(jié)模塊某子模塊的部分內(nèi)容要求

3 雙母線擴(kuò)建工程應(yīng)用實(shí)例

某500kV智能變電站220kV部分具有如下設(shè)備：敞開式裝置220kV，出現(xiàn)的間隔共9條；單母聯(lián)2245乙，主變進(jìn)線一共有2臺(tái)，且雙母線之間并不存在分段開關(guān)，供電站內(nèi)的具體接線圖如圖4。

圖4 某智能變電站系統(tǒng)主接線

對(duì)雙母線進(jìn)行擴(kuò)建改造主要分為以下兩個(gè)階段：第一階段：該階段所使用的設(shè)備有分段雙母線、另加兩個(gè)分段開關(guān)間隔，還有一個(gè)母聯(lián)開關(guān)間隔；第二階段：該階段所使用的設(shè)備是將甲、乙母差設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造之后的雙母雙分段母線保護(hù)設(shè)備。

3.1 母差保護(hù)改造任務(wù)

雙母線母差保護(hù)在改造之前甲乙母差裝置各自的功能狀態(tài)如下：在進(jìn)行母差保護(hù)時(shí)，甲母差保護(hù)設(shè)備停用而只是用乙母差保護(hù)設(shè)備，利用甲設(shè)備的母差保護(hù)端子排將甲母差保護(hù)裝置的各個(gè)回路例如電流、跳閘以及失靈時(shí)啟動(dòng)電路等傳輸過渡到乙母差保護(hù)設(shè)備當(dāng)中。

而在對(duì)原有的母差保護(hù)裝置進(jìn)行升級(jí)改造之后，甲和乙的母差保護(hù)程序得以升級(jí)為雙母雙分段的母差保護(hù)程序，甲設(shè)備母差保護(hù)接入兩個(gè)分段開關(guān)間隔和一個(gè)母聯(lián)開關(guān)間隔甲，類似地，乙設(shè)備母差保護(hù)接入兩個(gè)分段開關(guān)間隔和一個(gè)母聯(lián)開關(guān)間隔乙，且甲設(shè)備與乙設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行，互不干擾。

3.2 改造成果

在系統(tǒng)停電之前對(duì)甲母差保護(hù)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)調(diào)試處理，這一步主要是為乙母差保護(hù)設(shè)備升級(jí)做相應(yīng)的準(zhǔn)備，乙母差在系統(tǒng)停電的前期進(jìn)行。甲母差保護(hù)設(shè)備在進(jìn)行改造時(shí)進(jìn)行輪停傳動(dòng)，母線進(jìn)行恢復(fù)期間傳動(dòng)可全部完成。

4 母差保護(hù)模塊化改造在實(shí)際當(dāng)中的應(yīng)用

在當(dāng)前巨大供電量的壓力之下，智能變電站需要對(duì)母線擴(kuò)建的改造過程加以保護(hù)。如果按照傳統(tǒng)思路，不在甲和乙母差保護(hù)設(shè)備中間鋪設(shè)過渡光纜，而是在擴(kuò)建雙母線的時(shí)候直接在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)其進(jìn)行鋪設(shè)，并對(duì)擴(kuò)建的雙母線和間隔之間的光纖進(jìn)行熔接處理，但是經(jīng)工程試驗(yàn)證明，這種傳統(tǒng)的改造方案非常容易造成誤碰導(dǎo)致光纖折斷等等故障。為解決以上問題，需要對(duì)上面的改造方案進(jìn)行優(yōu)化：智能變電站需要進(jìn)行分期建設(shè)，只需要在其首期建設(shè)的時(shí)候?qū)缀鸵夷妇€保護(hù)裝置通過雙母線雙分段的方式進(jìn)行配置，且在甲乙母線之間鋪設(shè)過渡光纜，那么在對(duì)雙母線進(jìn)行擴(kuò)建的時(shí)候，只需要對(duì)過渡光纜執(zhí)行斷開操作就可以達(dá)到要求，從而大大增加了實(shí)際改造時(shí)的安全系數(shù)以及風(fēng)險(xiǎn)控制費(fèi)用，節(jié)省了人力物力成本。

5 結(jié)語(yǔ)

在雙母線雙分段母差保護(hù)的改造方案當(dāng)中使用模塊化理論，可以對(duì)本來復(fù)雜且工作量較大的母差保護(hù)改造工作進(jìn)行相應(yīng)的分解，將其劃分為以標(biāo)準(zhǔn)工藝為基礎(chǔ)的子組成部分。本文對(duì)于某500kV的變電站進(jìn)行雙母線母差保護(hù)模塊化改造，對(duì)于具體改造時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)包括其操作風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析記錄，完善整個(gè)改造流程，對(duì)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)易發(fā)點(diǎn)開展有針對(duì)性的管理與控制措施。在變電站使用該改造方案取得了良好的效果，因而其作為工程實(shí)例，直接證明了這種模塊化改造方案的合理性、高效性與科學(xué)性，可以在智能變電站的雙母線母差保護(hù)工程當(dāng)中取得廣泛應(yīng)用，除此之外，類似的改造項(xiàng)目都可以對(duì)此方案進(jìn)行參考與借鑒。