六統(tǒng)一下母線保護的旁路代路問題及改進方案

何振宇，張 治，方 順，卿俊杰，汪祺航

(國網(wǎng)四川省電力公司成都供電公司，四川 成都 610041)

0 引 言

目前，在220 kV電壓等級的變電站中有不少采用雙母線帶旁母接線的接線方式。這種接線方式下，當(dāng)線路或主變壓器斷路器進行檢修時，可以由旁路斷路器代路運行，避免檢修斷路器時造成線路或變壓器停電,具有較好的運行靈活性。

因此按照六統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計生產(chǎn)的母線保護裝置，旁路斷路器也未考慮到其代路主變壓器間隔與線路間隔運行時的差異性。因此，在實際運行中將出現(xiàn)六統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的母線保護裝置和旁路斷路器無法配合的問題。

1 旁路斷路器代路運行方式

常規(guī)的220 kV雙母線帶旁路的接線如圖1所示，以220 kV旁路215斷路器為例，其運行方式主要有以下2種：

1)當(dāng)線路斷路器檢修時，215斷路器代路線路斷路器運行。

2)當(dāng)主變壓器高壓側(cè)斷路器檢修時，215斷路器代路主變壓器斷路器運行。此時，主變壓器保護對應(yīng)切換相應(yīng)的電流回路，以適應(yīng)代路運行。

2 六統(tǒng)一母線保護與旁路斷路器配合問題

旁路斷路器帶路運行時，應(yīng)作為一個支路接入母線保護，根據(jù)國家電網(wǎng)Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》文件的規(guī)定，規(guī)范設(shè)計下的母線保護對其各接入支路有類型的區(qū)別和定義如下：

圖1 220 kV雙母線帶旁路主接線

支路1：母聯(lián)I

支路2、3：1號、2號主變壓器

支路4-13：線路1-10

通過對生產(chǎn)單位產(chǎn)品能耗較高原因的分析，其中蒸汽能耗占白酒生產(chǎn)過程綜合能耗的80%以上。許多廠家沒有節(jié)能工藝與設(shè)備，對釀酒生產(chǎn)過程中二次蒸汽利用研究不夠深入，不能多次有效地合理利用余熱，造成熱能利用率不高，釀酒生產(chǎn)汽耗較高。目前國內(nèi)地方及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中已逐步列入白酒制造單位產(chǎn)品綜合能耗的限額指標(biāo)，針對企業(yè)對于白酒生產(chǎn)過程節(jié)能降耗的需求，通過已建成的一套釀酒生產(chǎn)節(jié)能系統(tǒng)進行實驗平臺測試，對相關(guān)能源消耗數(shù)據(jù)分析，為企業(yè)在白酒生產(chǎn)過程中挖掘回收水、汽資源提供有效的技術(shù)途徑。

上述定義中并未明確旁路斷路器應(yīng)作為哪種支路類型接入，而旁路斷路器在運行時，可根據(jù)情況代路線路斷路器或主變壓器斷路器運行。常規(guī)的固定接入某個支路無法滿足旁路斷路器不同的代路方式；同時，當(dāng)旁路斷路器代路不同的斷路器接入母線保護時，母線保護中的失靈保護判據(jù)有以下差別。

1)失靈電流判據(jù)不同。按照Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》，失靈電流跳閘定值為各線路支路所共用，線路支路以相電流為判據(jù)、零序電流(或負序電流)采用“與門”邏輯；各主變壓器支路共用失靈電流定值，主變壓器支路以相電流為判據(jù)、零序和負序電流采用“或”邏輯。

2)失靈開入不同。Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》中關(guān)于失靈保護技術(shù)原則明確規(guī)定：線路支路要求同時具備分相和三相跳閘啟動失靈的開入回路，變壓器支路要求配置三相跳閘啟動失靈開入回路。同時，在Q/GDW 1161—2013《線路保護及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定：應(yīng)采用線路保護的分相跳閘觸點(信號)啟動斷路器失靈保護。意味著母線保護的線路支路是分相失靈開入，而主變壓器支路是三相失靈開入。

3)在某些特定的故障條件下，母線保護可能出現(xiàn)因電壓閉鎖元件靈敏度不足而導(dǎo)致失靈保護的隱患，變壓器支路應(yīng)具備解除電壓閉鎖的開入回路，重要的是，此開入是獨立于失靈啟動的，而一般的線路間隔并未配置該開入。

4)Q/GDW 1175—2013《變壓器、高壓并聯(lián)電抗器和母線保護及輔助裝置標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定，母線保護應(yīng)該具備母線發(fā)生故障時，若此時發(fā)生變壓器斷路器失靈，則不僅要跳開斷路器相鄰的全部斷路器，還應(yīng)聯(lián)跳變壓器各側(cè)斷路器。在按規(guī)范生產(chǎn)的保護裝置中，該功能由主變壓器支路開出一個“失靈聯(lián)跳”的觸點來實現(xiàn)，用以跳開失靈主變壓器中低壓各側(cè)斷路器；而在線路支路中，一般無此功能，也未配置該開出，僅針對某些選配型號有此功能。

由于以上4個原因，對帶旁路接線的母線保護進行技術(shù)改造時，在六統(tǒng)一新母線保護裝置里，將旁路斷路器固定接入線路支路，各項開入按照線路支路配置，則旁路代路主變壓器斷路器運行時，如果發(fā)生故障，有以下幾種情況：

1)如果發(fā)生主變壓器故障且主變壓器斷路器失靈，由于線路支路僅有分相失靈開入，故失靈保護的三相失靈將無法啟動，同時，由于失靈啟動電流按照線路共有定值，與主變壓器支路失靈電流不一致，失靈保護存在拒動的可能。

2)如果主變壓器低壓側(cè)故障、高壓側(cè)斷路器失靈，此時高壓側(cè)母線電壓跌落不明顯，失靈保護電壓無法正常開放，由于線路支路未配置“解除復(fù)壓閉鎖”開入，將導(dǎo)致失靈保護拒動。

3)如果母線保護動作切除主變壓器斷路器時，主變壓器斷路器失靈，此時本應(yīng)由失靈保護開出“失靈聯(lián)跳”切除主變壓器中低壓側(cè)斷路器，由于旁路斷路器接入線路支路，未配置該開出，故無法實現(xiàn)失靈聯(lián)跳。若將旁路斷路器接入主變壓器支路，各項配置按主變壓器支路配置。則旁路代路線路斷路器運行時[1]，則存在以下問題：

(1)當(dāng)線路故障且線路斷路器失靈時，由于主變壓器支路僅有三相失靈，故分相失靈將無法正確開入；同時，由于失靈電流判據(jù)不同，失靈保護可能拒動。

(2)當(dāng)線路故障且線路斷路器失靈時，本應(yīng)由失靈保護切除母線上的斷路器即可，由于支路接入主變壓器支路，可能導(dǎo)致“失靈聯(lián)跳”開出誤切除主變壓器中低壓側(cè)斷路器。

3 解決方案

針對此種情況，結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)場實際情況及相關(guān)規(guī)范，提出以下解決建議。

1)設(shè)計現(xiàn)場切換回路，以適應(yīng)不同類型的代路運行方式。

電流回路：如圖2所示，將旁路斷路器電流分別接入母線保護的線路支路和主變壓器支路，根據(jù)旁路斷路器代路主變壓器斷路器或線路斷路器的運行情況，利用壓板對接入母線保護的電流回路進行切換。

圖2 改進的母線保護電流回路

開入回路：如圖3所示，將分相啟動失靈接入線路支路開入，當(dāng)旁路斷路器代路線路時，使用分相啟動失靈；將三相啟動失靈、解除復(fù)壓閉鎖接入主變壓器支路，當(dāng)其代路主變壓器斷路器時，使用三相啟動失靈和解除復(fù)壓閉鎖。

圖3 改進的母線保護開入回路

開出回路：如圖4所示，將主變壓器支路失靈聯(lián)跳開出接出至主變壓器保護。若旁路斷路器需要代路多個主變壓器，可增加切換壓板進行開出觸點切換，和實際運行方式一致。

圖4 改進的母線保護開出回路

通過新增的切換回路，旁路斷路器在代路主變壓器和線路斷路器時，能根據(jù)實際運行情況接入母線保護的對應(yīng)支路，保護不存在誤動、拒動的可能，可同時滿足旁路斷路器代路主變壓器和線路的需要。該方案的不足之處在于需對現(xiàn)場回路進行改動，且涉及到多次壓板切換操作，在實際運行時易出現(xiàn)誤操作等失誤。

2)升級現(xiàn)有母線保護程序。

利用軟件優(yōu)勢，在原有母線保護程序上進行升級，設(shè)置專用的旁路支路，增設(shè)專用的控制字或軟壓板，對代路主變壓器或線路支路進行區(qū)別，產(chǎn)生不同的保護邏輯效果，在代路線路斷路器時，執(zhí)行線路支路邏輯；代路主變壓器支路時，執(zhí)行主變壓器支路邏輯。其優(yōu)勢在于現(xiàn)場實現(xiàn)方案簡單，回路清晰，運行操作簡單，避免了因回路復(fù)雜、操作復(fù)雜帶來的影響。但是由于目前尚無標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計規(guī)范文件支撐，該方案難以取得入網(wǎng)檢測合格證書，也不利于裝置版本的統(tǒng)一管理，因此還需要大量的協(xié)調(diào)推進工作。

4 結(jié) 語

當(dāng)220 kV電壓等級的變電站采用雙母線帶旁母接線方式時，旁路可在線路或主變壓器斷路器進行檢修時作為代路運行，具有較好的靈活性。但是在現(xiàn)行六統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下，母線保護裝置邏輯對旁路代路的切換問題考慮不足，導(dǎo)致母線保護裝置和旁路斷路器配合不佳。針對這一問題，提出了對回路進行改進的具體方案以及軟件升級的建議，能夠很好地在現(xiàn)有條件下規(guī)避目前所存在的隱患。