母差保護更換技術難點及施工方案分析

張永生，楊 松

(國網江蘇省電力公司檢修分公司蘇州分部，江蘇 蘇州 215004)

某變電站220 kV母線采用雙母雙分段接線方式，每條母線配置1套ABB公司的繼電器型REB103母差保護，屬于單套保護配置。根據生產計劃，需要將REB103母差保護更換為符合國家電網公司“六統一”標準的雙重化配置BP-2CS型微機母差保護。

1 REB103與BP-2CS的主要區別

1.1 交流電流回路

REB103是繼電器型母差保護，電流差動回路是真正的“和電流”接線方式，其交流電流回路如圖1所示，TA1，TA2是電流互感器，T1，T2是輔助流變，1G，2G是線路間隔的母線刀閘，1g，2g是1G，2G對應的常開輔助接點啟動的雙位置繼電器擴展接點。

該回路的特點如下：

(1)差動保護得到的差動電流是真正的“和電流”，與微機母差保護有本質區別；

(2)由于差動電流是真正的“和電流”接線方式，需要輔助流變對二次電流進行折算后才能對電流進行求和運算；

(3)差動回路比較復雜，需要通過刀閘輔助接點對電流回路進行切換；

(4)I母差動保護與Ⅱ母差動保護分別組屏，即每段母線有1套差動保護；

(5)I母差動保護與Ⅱ母差動保護之間電流回路存在聯系，需要用電纜將2面保護屏連接起來。

BP-2CS是微機型母差保護，其交流電流回路如圖2所示，TA1，TA2是電流互感器，T1，T2是輔助流變。該回路具有以下特點:

(1)用采樣得到的數字量進行差流計算，不是真正的“和電流”；

(2)無需輔助流變對二次電流進行折算，而是利用CT變比定值進行折算；

(3)無需通過刀閘輔助接點對電流回路進行切換，2套母差保護之間電流回路沒有聯系，差動回路比較簡單；

(4)每個間隔需要2組CT次級；

(5)I母差動保護與II母差動保護整合至同一套保護內，而不是將它們分別組屏。

圖1 REB103交流電流回路

圖2 BP-2CS交流電流回路

1.2 啟動失靈回路

在REB103母差保護中，母差保護不進行失靈電流的判別，在收到失靈開入后，經整定延時，只要復壓閉鎖開放即可出口跳閘。其失靈電流判別是利用斷路器保護來完成的。REB103啟動失靈回路如圖3所示。

圖3 REB103啟動失靈回路

在啟動失靈回路中，2套線路保護跳閘出口啟動失靈接點直接開入斷路器保護，與相應的電流繼電器接點串聯輸出。REB103母差保護無法通過線路刀閘位置確定啟動失靈的線路所運行的母線，失靈母線的選擇是在第1套線路保護屏完成的，即第1套線路保護屏內操作箱中母線電壓切換板的母線刀閘擴展接點1G或2G閉合就相應啟動I母或Ⅱ母失靈出口。

BP-2CS啟動失靈回路如圖4所示。“六統一”BP-2CS母差保護中，母差保護需要進行失靈電流的判別，其失靈電流判別不再經過斷路器保護判別。

圖4 BP-2CS啟動失靈回路

BP-2CS與REB103啟動失靈回路的區別是：

(1)BP-2CS失靈電流判別回路不是在斷路器保護中，而是在母差保護中；

(2)BP-2CS啟動失靈回路采用雙重化配置，2套母差保護在啟動失靈回路中實現電氣完全隔離；

(3)REB103啟動失靈回路僅有1路啟動失靈開入，BP-2CS有A相啟動失靈、B相啟動失靈、C相啟動失靈和三跳啟動失靈，共計4路開入。

2 技術難點分析

由于REB103與BP-2CS在交流電流回路及啟動失靈回路等方面存在較大差別，母差保護更換過程中需要修改相應間隔保護的接線，涉及的保護屏較多，修改接線較多，因此需要認真分析施工難點及施工方案，盡量減少對電網運行的影響。

2.1 交流電流回路

BP-2CS的交流電流回路比REB103簡單，更換過程中二次接線難度不大。但是，BP-2CS采用雙重化配置，每個間隔需要有2組CT次級分別接入2套母差保護，而原REB103保護中只需要1組CT次級，因此需要增加1組CT次級用于母差回路。

對于線路間隔，原CT有5組次級，各次級分配方式如圖5所示。由于母差保護與故障錄波器使用相同級別的CT次級，為了減少投資，可不更換CT，而是將原來接至故障錄波器的次級改為接至第2套母差保護，故障錄波器改接于第2套線路保護的尾端。這樣既滿足了母差保護雙重化的要求，也不影響保護裝置及故障錄波器的運行。母差改造后各次級分配方式如圖6所示。

圖5 REB103母差中線路CT次級分配

圖6 BP-2CS母差中線路CT次級分配

對于旁路、分段及主變間隔的CT，因其次級個數不滿足要求且無備用次級可用，必須更換。

2.2 啟動失靈回路

由于BP-2CS啟動失靈回路與REB103存在較大差異，各間隔的保護均需要修改與母差保護間的接線，才能與BP-2CS相配合。

線路保護修改接線部分包括：分別拆除2套線路保護至斷路器保護間啟動失靈回路接線；拆除原第1套線路保護選擇失靈母線回路；2套線路保護分別增加與2套母差保護間A相啟動失靈、B相啟動失靈、C相啟動失靈和三跳啟動失靈4條回路。

旁路保護修改接線部分包括：增加旁路線路保護與2套母差保護間A相啟動失靈、B相啟動失靈、C相啟動失靈和三跳啟動失靈各4條回路；拆除旁路線路保護至旁路斷路器保護間啟動失靈回路接線；拆除原旁路線路保護選擇失靈母線回路。

分段保護修改接線部分包括：拆除原啟動失靈回路接線，增加分段保護至I，Ⅱ母2套母差保護及Ⅲ，Ⅳ母2套母差保護間三跳啟動失靈4條回路。

主變保護修改接線部分包括：分別拆除2套主變保護至220 kV側失靈保護間啟動失靈回路接線；拆除原主變保護選擇失靈母線回路的接線；2套主變保護分別增加與2套母差保護間三跳啟動失靈回路；增加主變保護至2套母差保護間失靈解復壓回路；增加母差保護至主變保護間失靈連跳主變三側回路。

3 施工方案分析

3.1 直接將REB103更換為“六統一”BP-2CS

由于各間隔保護修改接線均需要在間隔停電后才能進行，而220 kV間隔數量多，依次停電修改各間隔接線大約要45天才能完成。期間，由于REB103已拆除，但BP-2CS未投入運行，則220 kV母線一直在沒有母差保護的情況下運行，這對于電網的安全運行是一個極大的隱患。

3.2 采用非“六統一”接線作為過渡接線

220 kV母線無母差保護運行時間過長的根本原因是“六統一”BP-2CS與REB103啟動失靈回路差異較大，施工量大。如果能采取措施減少差異和施工量即可縮短施工周期，盡快投入母差保護。

非“六統一”微機母差保護的啟動失靈回路與REB103及“六統一”BP-2CS各有異同，屬于兩者之間的一種過渡接線方式。非“六統一”微機母差保護啟動失靈回路如圖7所示。

圖7 非“六統一”微機母差保護啟動失靈回路

非“六統一”微機母差保護啟動失靈回路的特點如下：

(1)線路保護跳閘出口啟動失靈接點直接開入斷路器保護，再與相應的電流繼電器接點串聯輸出；

(2)啟動失靈回路不區分A，B，C相，只提供一路開入；

(3)非“六統一”微機母差保護失靈開關所在母線的選擇是在母差保護中完成的，通過母差保護內的刀閘位置開入確定線路所運行的母線，就相應啟動該段母線失靈出口。

從以上分析可知，如果將BP-2CS啟動失靈回路先按非“六統一”微機母差保護進行接線，可以大大減少對線路保護屏內啟動失靈回路的修改。約耗時5天時間即可完成第1套母差保護施工，并將其投入運行，對電網的安全運行極為有利。

經過公司技術人員多次研究論證，決定將工程分為2個階段進行施工。

具體施工方案如下。

第1階段：先將REB103退出運行，將其保護屏拆除后安裝BP-2CS。BP-2CS組屏完成后，首先將各間隔接入REB103的CT次級改接于BP-2CS第1套母差保護。對于線路間隔，將接入故障錄波器的CT次級改接于BP-2CS第2套母差保護，對于旁路、分段、主變間隔的CT先不接入第2套母差保護，待第2階段CT更換后再接入。將BP-2CS啟動失靈回路按非“六統一”接線，即各間隔斷路器保護的啟動失靈回路接入BP-2CS第1套母差保護三跳啟動失靈回路，但第1套母差保護A，B，C相啟動失靈回路及第2套母差保護的啟動失靈回路暫不接入，待第2階段中各間隔啟動失靈回路改造后再接入。同時，取消原第1套線路保護失靈母線選擇回路。BP-2CS第1套母差保護相關間隔接線完成后將第1套母差保護投入運行。至此，第1階段完工，該階段中220 kV母線無母差保護運行。

第2階段：對各間隔輪流停電進行啟動失靈回路改造以滿足“六統一”要求。對于線路間隔，分別拆除2套線路保護至斷路器保護間啟動失靈回路；分別增加2套線路保護與2套母差保護間A相啟動失靈、B相啟動失靈、C相啟動失靈和三跳啟動失靈4條回路，驗證正確后接入母差保護。對于旁路、分段及主變間隔，由于CT次級數不夠，首先需要更換CT以增加次級個數，再將CT次級接入相應的母差保護電流回路中，然后對旁路保護、分段保護及主變保護啟動失靈回路進行改造，使其滿足“六統一”要求。

4 結束語

該變電站220 kV母差保護更換工程采用上述施工方案進行施工，第1階段施工時間為5天，第2階段施工時間為40天，施工過程進展順利。其中，220 kV母線無母差保護運行時間僅為5天，滿足了電網安全運行的要求，減少了安全隱患時間，是比較合理的施工方案。