220 kV母差保護改造方案及難點分析

張 健，王 舒，張佳薇，胡宇先

220 kV母差保護改造方案及難點分析

張 健，王 舒，張佳薇，胡宇先

（國網鞍山供電公司，遼寧 鞍山 114001）

母線保護是保證電網安全穩定運行的重要系統設備，其安全性、可靠性、靈敏性和快速性對保證整個區域電網的安全具有決定性的意義，根據十八項電網重大反事故措施要求，220 kV等級以上母線保護必須雙重化配置。以東鞍山220 kV變電站母差保護改造為例，針對母線保護雙重化改造中的施工方案及技術難點進行分析總結，為同類變電站改造提供參考。

母差保護；雙重化；電流互感器配置；失靈回路

母差保護是母線的唯一保護，動作迅速可靠性高，對保證電力系統的安全穩定運行起著不可替代的作用。東鞍山220 kV變電站220 kV側采用雙母線接線方式，220 kV側共有9個間隔，其中有1個220 kV母聯間隔，1個220 kV側路間隔，2回主變間隔及5回線路間隔。220 kV母線目前正運行一套型號為BP-2B的母差保護，并且失靈保護由220 kV各個間隔獨立實現。依據十八項電網重大反事故措施要求，在220 kV及以上電壓等級母線保護必須雙重化配置，并且根據“國網六統一［1］”要求，每套母線保護均配置失靈保護功能。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母線保護進行雙重化改造，新安裝一套由許繼電氣股份有限公司生產的WMH-800A型微機母線保護裝置，本文就母線保護改造中的施工措施及技術難點進行分析總結，為同類變電站的母差保護改造提供參考。

1 改造方案的確定

按照《國家電網公司十八項電網重大反事故措施》的繼電保護專業重點實施要求：220 kV母差保護及失靈保護共用一個出口跳閘回路，并同時作用于斷路器的2組跳閘線圈；220 kV母差保護的隔離開關接點開入、失靈開入及與其他保護配合的相關回路應遵循相互獨立的原則，并按雙重化配置；220 kV母差保護應按照相互獨立的原則雙重化配置；220 kV母差保護的電流互感器二次繞組應合理分配，防止保護動作死區［2］；220 kV母線保護出口跳閘回路應經復合電壓閉鎖元件。根據上述要求，確定如下施工方案。

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

b.新增屏柜的電流回路取自220 kV各個間隔TA獨立繞組，不與其它保護共用一個TA繞組。

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

d.依據220 kV各個間隔線路保護圖對啟動失靈回路進行改造，遵循2套母差保護的啟動失靈回路相互獨立。

e.新增母差保護的東、西母隔離開關觸點取自隔離開關本體的輔助開關。

f.新增的220 kV母線第2套保護直流電源取自第2套直流系統饋線屏。

g.注意旁路代主變時的解除失靈復壓閉鎖功能。

h.按照關于明確220 kV及以上系統變壓器開關失靈聯跳各側回路有關反措的通知要求，增加主變高壓側斷路器失靈聯跳回路。

2 難點分析

2.1 電流互感器繞組配置方案分析

母差失靈保護回路盡量相對獨立，要求每套完整、獨立的保護裝置能處理可能發生的所有故障類型。2套保護之間不應有任何電氣聯系，當一套保護退出時不應影響另一套保護的運行，2套保護的電流回路應分別取自電流互感器相互獨立的繞組［3］。根據此項原則，東鞍山變電站220 kV各間隔電流互感器共有6個繞組。其中，保護用繞組只有4個，分別用于第1套主保護、第2套主保護、失靈保護和220 kV第1套母差保護，其中失靈保護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

經過現場勘查及分析，形成如下方案：新增的220 kV母差保護接于失靈保護用的繞組，故障錄波器串接于第2套保護之后。這樣，4個保護用TA繞組重新分配后變成：第1套主保護用1個繞組，220 kV第1套母差保護用1個繞組、第2套主保護用1個繞組，220 kV第2套母差保護用1個繞組。值得注意的是，在TA配置時，應注意TA繞組的用途，采用TA繞組交叉配置原則，嚴防TA繞組配置不合理而出現死區現象［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電網重大反事故措施要求，2個相鄰設備保護之間的保護范圍完全交叉，不會出現保護死區，也不會發生故障時保護拒動、越級跳閘或大范圍區域事故，確保了電網的安全穩定運行。

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

2.2 失靈保護回路改造方案分析

根據“國網六統一”要求：失靈保護功能由母線保護實現，啟動失靈的保護跳閘接點由各個間隔的保護提供，失靈電流判別功能由母線保護實現。主變間隔除提供保護動作接點啟動失靈保護外，還需提供解除電壓閉鎖的保護跳閘接點（與啟動失靈接點為不同繼電器）開入至母線保護，滿足失靈判據經整定延時啟動失靈保護。因此，失靈保護是作為母線及連接元件的后備保護考慮使用的，采用雙重化配置后，不但連接元件的失靈啟動，解除復合電壓閉鎖回路多，而且母差失靈保護的接線復雜，所以在改造過程中應特別加以注意。2.2.1 保護失靈啟動回路的改造

由于母差保護雙重化配置后形成雙套母差保護和雙套失靈保護，所以每個線路間隔的2套保護裝置均應各啟動1套失靈保護。改造以前，東鞍山變電站220 kV各間隔的失靈回路由2套保護的保護動作接點并聯后與失靈箱的過電流判別組件接點串聯組成。原線路保護失靈啟動回路如圖3所示。

圖3 改造前線路保護失靈啟動回路

改造后，東鞍山變電站220 kV各間隔的2套保護分別啟動2套母差保護的失靈保護，失靈回路由每套保護的保護動作接點與每套母差保護的過電流判別組件接點串聯組成。改造后，保護失靈啟動回路如圖4所示。

圖4 改造后保護失靈啟動回路

在整個回路改造過程中，每個線路間隔都需將2套保護裝置的保護出口動作接點并聯回路打開后分別接至第1套母差和第2套母差保護裝置，再與母差保護裝置內部的過電流判別組件接點串聯后作為失靈啟動回路［4］。工作中也應做好必要的安全措施，防止誤觸、誤碰事故的發生。

2.2.2 解除復合電壓閉鎖回路的改造

當主變低壓側故障而高壓側開關失靈時，由于主變短路阻抗比較大而導致高壓側母線電壓下降幅度不是很大，而對于220 kV的母差保護中，主變失靈保護的出口也是經復合電壓閉鎖的，此時，若主變高壓側開關失靈，母線電壓下降的靈敏度不夠可能會閉鎖失靈保護出口，為此，有必要采用主變保護動作解除失靈保護復合電壓閉鎖功能［5，6］。

東鞍山變主變保護原有設計中，解除復壓閉鎖回路由主變A屏的解除復壓閉鎖回路和B屏的解除復壓閉鎖回路并聯后，啟動母差保護的失靈保護。改造后，A屏或B屏的解除復壓閉鎖回路分別啟動第1套和第2套母差保護的失靈保護。需要說明的是，重新定義的主變保護失靈解除復壓閉鎖出口應由主變差動保護和高后備中跳高壓側開關的保護來啟動，而不是所有的主變電氣量保護都可以啟動，這與啟動失靈保護出口的定義不同。

3 母差跳閘回路改造

國家電網公司十八項事故反措要求：雙重化配置的母線保護采用2套完整、獨立的母線差動保護，并安裝在各自柜內。2套母線差動保護的跳閘回路應同時作用于斷路器的2個跳閘線圈。原設計中，老母差保護動作將同時跳各間隔的2組跳閘線圈，新增第2套母差保護后，將實現由第1套母差保護動作跳第1組跳閘線圈，第2套母差保護動作跳第2組跳閘線圈，在過渡第2套母差保護各間隔時，需要將老母差保護裝置中接至各間隔第2組跳閘線圈的正電及跳線拆除，具體操作時應先拆除各相應間隔保護側正電及跳線，用絕緣膠布包好后再拆除老母差保護側，防止在拆除老母差保護側正電時誤碰其它正電，造成保護誤動作。

4 結束語

母差及失靈保護雙重化改造是一項涉及范圍廣、技術復雜的工作。通過對東鞍山220 kV變電站母差保護改造施工方案及技術難點的分析，為同類變電站的改造提供參考。

［1］ 錢 海，張 曾.“六統一”母線保護裝置在實際應用中遇到的問題及解決措施［J］.東北電力技術，2013，34（7）：30-33.

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

［3］ 尤旦峰，何雪峰，李 力，等.RCS-915系列微機母差保護中失靈保護及其雙重化方案［J］.電力系統及其自動化，2001，25（21）：58-60.

［4］ 李文升，郭常利.母線保護中母聯失靈及死區問題分析［J］.東北電力技術，2007，28（5）：35-38.

［5］ 韓建亞.220 kV母差保護雙重化技改的實施與分析［J］.內蒙古科技與經濟，2008，27（11）：88-89.

［6］ 戴緣生，魯 煒，徐 斌.母差雙重化改造中遠跳及失靈回路相關問題探討［J］.電力系統保護與控制，2009，37（6）：98-103.

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，主要從事繼電保護調試安裝工作。

2015-03-29）