110 kV母線差動保護升級改造工程中的問題分析

吳文聯，徐建平，黃騰

（1.杭州市電力局，杭州310006；2.浙江省電力公司，杭州310007）

110 kV母線差動保護升級改造工程中的問題分析

吳文聯1，徐建平2，黃騰1

（1.杭州市電力局，杭州310006；2.浙江省電力公司，杭州310007）

總結了220 kV變電站新增3號主變壓器的擴建工程中，因主接線由雙母接線改建為雙母單分段而進行母線差動保護升級改造的工程實施過程，強調了一次、二次物理接線位置對應的重要性，指出了母線差動保護改造過程中的注意事項，可為相關工程提供參考。

母線差動保護；變電站；雙母線單分段；升級改造

1 母線差動保護升級改造的背景

用電負荷快速增長，而電網建設的規劃用地卻日趨緊張，解決矛盾的現實辦法就是在原來2臺主變壓器的基礎上進行擴建，增加主變壓器，即對變電站的變電容量進行擴容改造，目前浙江省已有多個220 kV變電站進行了類似的改造。由于改造涉及母線差動保護，繼電保護及二次回路的安裝調試較為困難。本文總結介紹了某220 kV變電站3號主變壓器擴建時對110 kV母線差動保護進行升級改造的安裝調試經驗，可為類似的工程改造提供參考。

該變電站220 kV和110 kV主接線均采用雙母線接線方式，由于擴建3號主變壓器，需將原有的110 kV電氣主接線由雙母線接線改造為雙母線單分段接線，110 kV配電裝置中新增正母分段間隔、2號母聯斷路器間隔和3號主變壓器間隔，相應的110 kV母線差動保護需升級改造。

查閱該變電站的工程資料并現場核對，原110 kV母線差動保護采用深圳南瑞BP-2B型裝置，共24個單元接線，預留Ⅲ段母線電壓。工程實施前母線差動保護單元接線如圖1所示，升級改造中需增設正母分段、2號母聯斷路器、3號主變壓器共3個單元，升級改造后母線差動保護單元接線如圖2所示。

2 改造中遇到的問題

2.1 前期工程預留的副母分段與本期工程的正母分段不同

按照BP-2B保護裝置說明書，標準的母線分段配置為雙母線副母分段形式，因而變電站前期工程中母線差動保護裝置的接線按副母分段預留，如圖3所示，正母支路接Ⅰ段母線，副母支路接Ⅱ段母線，預留在Ⅱ段母線與Ⅲ段母線之間接入分段。在擴建3號主變壓器的工程中，由于設備運行時1號主變壓器、3號主變壓器對應正母線，需要進行110 kV正母分段，導致母線差動保護升級改造中前期預留的副母分段與本期工程一次設備的正母分段不一致。

圖1 變電站110 kV正母分段前母線差動保護接線

圖2 變電站110 kV正母分段后母線差動保護接線

圖3 廠家設定的單母分段電流極性要求

為了適應本期擴建工程的正母分段，需對母線差動保護裝置的二次接線進行重新配置，在所有線路、主變壓器間隔支路電流極性不變的前提下，將原有接線的正、副母對調。修改前后的母線配置對比如表1所示，涉及原雙母線中的正、副母線電壓對換，各支路單元的正、副母線閘刀位置對換。

表1 母線差動保護升級改造前后母線對應關系

2.2 1號母聯、2號母聯、正母分段間隔的電流極性改變

在雙母接線方式的母線差動保護中，由于1號母聯電流分別參與正母、副母線差動保護的電流計算，其電流極性由廠家軟件要求決定。按照深圳南瑞保護廠家的規定，BP-2B裝置中母聯電流的極性設定為同名端朝向副母，如圖4所示。

圖4 雙母線接線方式時的母聯電流極性要求

當母線差動保護裝置升級改造為雙母單分段母線差動保護時，1號母聯、2號母聯及正母分段的電流分別計入3段母線的小差回路，其電流極性需要按照廠家軟件要求決定。根據保護廠家的說明書，雙母單分段接線方式下母線差動保護裝置默認設定：1號母聯斷路器的電流極性同Ⅱ段母線上的元件（同名端朝向Ⅱ段母線），2號母聯斷路器的電流極性同Ⅲ段母線上的元件（同名端朝向Ⅲ段母線），分段斷路器L3的電流極性同Ⅱ段母線上的元件（同名端朝向Ⅱ段母線），裝置各支路電流的極性規定如圖3所示；與圖4相比可以看出，1號母聯斷路器的電流極性需要改變。

2.3 雙母線接線方式下母線差動保護支路二次電流接線位置與電氣一次物理接線位置不一致

如圖1、圖2中所示，110 kV的1044線電氣一次物理接線位置在正母Ⅰ段，二次電流照理應該接在母線差動保護保護的L9單元；但是在雙母線接線方式不變的前期新間隔擴建工程中，由于施工人員沒有注意二次電流接線單元應與一次接線間隔相對應的問題，施工時錯誤地接入了L22單元。同樣的原因導致了理應接入L22單元的110 kV 1175線錯誤接入了L9單元。

由于雙母接線方式母線差動保護的正母小差與副母小差（Id=∑Ij，j為對應母線上各支路電流）均包含了L9和L22單元，所以不會產生差流，不影響保護裝置的正常運行，因此一、二次接線不對應問題一直未暴露。但是，在電氣一次完成雙母線單分段改造后，正母Ⅰ段小差Id1=∑Ij，理論上應該對應在正母Ⅰ段上共8個間隔的支路電流L1，L2，L4，L5，L7，L8，L9，L10之總和，而實際母線差動保護接入的支路電流中L9變成了1175線的二次電流，正常運行情況下就會產生額外的小差電流。

同理，對于正母Ⅲ段小差Id2=∑Ij，應該是對應正母Ⅲ段上各間隔的一次電流L13—L23共11個支路電流的總和，不應包含電氣一次物理接線位置在Ⅰ段的1044線的支路電流（接于L22單元），而必須包含Ⅲ段的1175線的支路電流（原接于L9單元）。

糾正上述錯誤的方法就是將L9單元的二次接線與L22單元對調，糾正后的單元接線如圖2所示。

為了便于運行操作，L9及L22單元對調需要在母線差動保護大電流切換端子箱和母線差動保護屏中一起完成。在施工中需要根據電纜編號及備用芯來檢查確認電纜及接入的單元，同時對一次運行電流與母線差動保護支路電流核對一致后方能確認對應的電纜。在線路檢修狀態下與母線差動保護搭接時，L9單元及L22單元要同時搭接，避免在運行線路端子箱中的母線差動保護二次電流回路上短接時間過長帶來電流互感器二次開路的風險。

3 升級改造實施中相關問題的解決辦法

3.1 一次設備的正母分段與母線差動保護前期預留的副母分段不一致問題

根據表1，母線差動保護升級改造前后，其Ⅰ段、Ⅱ段虛擬母線對應的實際運行母線正好互換。為使保護裝置外接線（對應電氣一次物理接線位置）與保護裝置的程序要求一致，接入保護裝置各線路間隔的母線隔離閘刀輔助接點端子排“X8”和交流電壓接入端子“X14”的外側電纜需要改接，即將“X8”端子與正、副母閘刀接點位置接入電纜對調；“X14”端子與正母、副母的母線電壓接入電纜對調。

3.2 1號母聯、2號母聯、正母分段間隔的電流極性問題

雙母單分段接線方式下母線差動保護要求的各支路電流極性如圖5所示。

圖5 雙母單分段接線方式母線差動保護的電流極性

對照圖5與圖4，正母分段、2號母聯為新接入間隔，電流極性按圖5要求接線；1號母聯為原已接入間隔，電流極性同名端原來朝向Ⅰ段母線，現需改接為同名端朝向Ⅱ段母線。具體做法為：1號母聯就地端子箱中將TA側A，B，C，N的電流首尾接入電纜對調。實施中應以設計為準，確定接線后需要在間隔中通入二次模擬平衡電流，檢查母聯及分段電流的極性對各小差平衡的影響，以驗證接入電流極性的正確性。

3.3 支路電流接線位置與電氣一次物理接線位置不一致問題

對比圖1、圖2，110 kV 1044線間隔與1175線間隔接入母線差動保護時接入單元互換，在雙母接線方式下并不影響正常運行，但在雙母單分段接線方式下則不行。為了保證母線差動保護裝置的正確啟動及出口跳閘，應將2個間隔的電流、隔離閘刀位置、出口跳閘以及壓板進行對換，具體做法為：

（1）電流端子1ID端子的L9間隔（原1044線電流接入端）改為1175線電流接入。

（2）閘刀開入X8端子的L9間隔（原1044線隔離閘刀位置接入端）改為1175線隔離閘刀位置接入。

（3）保護出口CD端子的L9間隔（原1044線出口跳閘接入端）改為1175線出口跳閘接入。

（4）保護出口壓板1LP9（原1044線出口跳閘壓板）改名為1175線出口跳閘壓板。

（5）電流端子1ID端子的L22間隔（原1175電流接入端）改為1044線電流接入。

（6）閘刀開入X8端子的L22間隔（原1175線隔離閘刀位置接入端）改為1044線隔離閘刀位置接入。

（7）保護出口CD端子的L22間隔（原1175線出口跳閘接入端）改為1044線出口跳閘接入。

（8）保護出口壓板1LP22（原1175線出口跳閘壓板）改名為1044線出口跳閘壓板。

4 工程施工及管理中的注意事項

4.1 工程設計單位的一次、二次配合

一期工程設計中電氣一次設計考慮了母線分段的場地預留，對于終期規模為雙母單分段接線方式的配電裝置場地，后續是正母分段還是副母分段已經明確，電氣二次設計只需根據一次設計預留母線差動保護后續的單分段接線方式。對于雙母雙分段接線方式的配電裝置場地，應由電氣一次設計預設后續是正母先分段還是副母先分段，并在初步設計文本中明確，電氣二次設計再據此預留母線差動保護的后續分段接線方式。

4.2 母線差動保護中的單元接線位置要與一次間隔物理接線位置相互對應

通過以上對1175線和1044線2個間隔二次接入母線差動保護單元不對應將導致母線差動保護不能動作的分析，雖然不影響雙母線接線方式下的母線差動保護運行，但在升級改造為雙母單分段接線方式時造成了回路修改，增加了工作量。因此，在雙母接線系統中擴建新間隔時，應要求母線差動保護中的單元接線位置與一次間隔物理接線位置相對應，以避免回路修改以及由此帶來的運行風險。母線差動保護接入位置不對應的問題較為隱蔽，有效的檢驗方法是按間隔一次通流進行母線差動保護的帶負荷試驗。

4.3 母線差動保護升級改造過程中的特別注意事項

雙母接線方式母線差動保護升級改造為雙母單分段接線方式時，尤其是保護裝置預留與擴建工程母線分段選擇不一致需交換母線時，應特別注意原有母聯及新增分段、母聯的電流極性。雙母單分段接線方式的母線差動保護中有3路交流閉鎖電壓，這3路交流閉鎖電壓也應一一對應。

5 結語

通過對本例110 kV母線差動保護升級改造的分析總結，強調了電氣一次、二次物理接線位置必須對應，在日常保護改造、新建間隔時要注意保證母線差動保護電流支路與一次設備間隔相對應，以母線差動保護的運行維護風險，為母線差動保護升級改造提供便利，減少回路修改的工作量。

[1]毛錦慶.電力系統繼電保護實用技術問答.第二版.北京：中國電力出版社，2004.

（本文編輯：龔皓）

Analysis on Problems in Upgrade Transformation of Differential Protection of 110 kV Busbar

WU Weng lian1，XU Jian ping2，HUANG Teng1
（1.Hangzhou Electric Power Bureau，Hangzhou 310006，China；2.Zhejiang（Provincial）Electric Power Company，Hangzhou 310007，China）

The paper summarizes the upgrade transformation of differential protection of busbar due to extension of duplicate-busbar to duplicate-busbar single-segmentation in extension project of the newly-added main transformer 3#in 220 kV substation.It lays emphasis on correspondence of the primary and secondary physical wiring position and indicates precautions in transformation of differential protection of busbar,which can provide reference for relevant projects.

busbar differential protection；substation；duplicate-bus single-segmentation；upgrade transformation

TM773+.4

：B

：1007-1881（2013）10-0058-04

2013-04-12

吳文聯（1970-），男，浙江浦江人，工程師，高級技師，主要從事繼電保護設備的安裝調試、故障分析處理等工作。