高壓220kV雙母接線的保護裝置更換注意事項與對策分析

國電電力邯鄲東郊熱電有限責任公司 趙文宇

1 引言

母線是電力系統的重要設備，在整個輸配電系統中起著非常重要的作用。在母線上連接著發電廠和變電站的發電機、變壓器、輸電線路、配電線路和調相設備等，母線工作的可靠性將直接影響發電廠和變電站的可靠性。當母線保護裝置到達使用年限后，必須更換，以確保母線發生故障時可及時切除，保證電力系統安全穩定運行。為了能夠安全、高效的完成母線保護裝置更換工作，針對前期準備、實際更換、后期傳動試驗、投運試驗，提出了相應的注意事項和對策。具體流程如圖1所示。

圖1 母線保護裝置更換流程

2 前期準備工作

2.1 現場勘察

母線保護裝置更換前，應結合發電廠和變電站一、二次系統圖核對各回路在保護裝置對側的接線位置，并做好記錄。目的是最大范圍規避現場實際與圖紙的差異，確保在更換保護裝置時，可以精準拆除每一顆線芯。特別是在拆除跳閘回路、電壓回路以及封CT（電流互感器）時，避免由于誤碰或誤拆線而造成設備跳閘、PT（電壓互感器）短路、CT開路等嚴重的設備損壞甚至人身傷亡事故。

220kV母線保護涉及的外回路較多，包括保護裝置及打印機電源；母線電壓回路；各支路的電流、刀閘位置開入、啟動失靈及解除電壓閉鎖開入、跳閘及失靈聯跳開出；母聯開關跳閘位置及SHJ（手動合閘繼電器觸點）開入；信號回路，通信及對時等回路。

為了查清上述回路，應在裝置即將達到使用年限前就開始著手準備。利用各支路、母線停運檢修的機會，查清各支路所涉及的每個回路在保護裝置對側的接線位置，如電流回路在斷路器端子箱的接線位置、跳閘回路在三相操作箱的接線位置等，母線電壓回路在電壓分電屏處的接線位置等。

對于早期設計的場站，可能存在同一接線端子上壓接多顆線芯的情況。此時，應適當增加端子，使每一顆線芯均處于獨立的端子上，以便進行拆除作業。

2.2 施工圖設計

2.2.1 電流輸入回路

按照保護裝置說明書要求，正確配置各支路CT極性以及裝置模擬量輸入通道。按照當前國網公司規定的“九統一”裝置要求，第一支路為母聯開關，第2、3、14、15支路為變壓器支路，第23、24支路為分段開關支路，其余支路為線路支路。由于不同支路所對應刀閘位置、啟動失靈等開入量不同，因而電流回路一旦接錯，就會造成開入量與電流不對應，進而造成裝置誤動或拒動。

2.2.2 電壓輸入回路

按照保護裝置說明書要求，接入母線電壓回路，電壓互感器二次側中性點應僅在電壓分電屏或控制室一點接地。

2.2.3 啟動失靈觸點及解除電壓閉鎖開入回路

變壓器或發變組（發電機-變壓器組）保護啟動失靈和解除電壓閉鎖采用不同繼電器的保護跳閘觸點。線路保護的啟動失靈觸點采用其提供的直接啟動失靈的保護跳閘觸點。獨立于母線保護的母聯充電過流保護，采用操作箱內的TJR觸點（啟動失靈的永跳繼電器觸點）。

2.2.4 母聯跳閘位置及SHJ（手合繼電器）開入回路

母聯跳閘位置開入應使用斷路器三相常閉觸點串聯后所組成的一組觸點。原因為，母聯跳閘位置觸點主要用于兩條母線互聯或分列狀態的識別、母聯死區故障與母線充電閉鎖母線差動保護邏輯。只有當母聯開關三相全部跳閘后，串聯后的觸點才會閉合，即便在非全相狀態時，保護裝置依然識別開關狀態為合閘。這樣可盡可能地識別兩條母線間的連接方式，為下一步的死區故障、充電狀態提供依據。SHJ開入取母聯斷路器三相操作箱的SHJ輸出觸點。

2.2.5 跳閘開出回路

對于母聯與線路支路，應接入三相操作箱的永跳開入。對于變壓器或發變組支路，除將跳閘開出接入三相操作箱的永跳開入外，還應將失靈聯跳開出接入本支路雙套電氣量保護的外部重動開入，動作于全停。以達到同時切斷與故障母線相連的高壓開關與其他各側電源的目的，避免向故障點反充電或原動機超速[1]。

2.2.6 控制電纜屏蔽層

通過保護裝置的等電位接地銅排，接入等電位接地網。避免干擾信號進入內層導體同時降低傳輸信號的損耗。

2.3 申請設備輪停計劃

圖紙設計完成并經審批后，向主管調度部門申請實施保護裝置更換工作。同時，提交各支路的輪停計劃，力爭在停運支路的工況下接入相關回路。這樣可在保證安全的同時，更為之后該支路傳動試驗與投運試驗創造便利條件。

3 保護裝置更換對策

3.1 相關回路拆除

3.1.1 跳閘回路

按照之前的勘察紀錄，首先在各支路的三相操作箱處拆除相應支路的跳閘線芯，并用絕緣膠帶包裹。同時，在母線保護裝置的對應端子上用驗電的方式確認該線芯確已無電后，方可拆除。工作時應有專人監護，嚴防出現誤碰或誤拆線而導致設備掉閘的嚴重事故。

3.1.2 CT回路

按照之前的勘察記錄，在斷路器端子箱處將各支路CT的三相與中性點短接。其間，應有專人在保護裝置處用鉗形電流表監視該支路電流，確認電流已有明顯下降后，方可拆除。兩處作業地點，均應有專人監護，嚴防CT開路或誤封其他組別CT；同時注意作業過程中，CT回路不得失去接地點。拆除線芯時，動作應緩慢，一旦發現該接線端子出現火花，應立即將其接回[2]。

3.1.3 母線電壓回路

按照之前的勘察記錄，在電壓分電屏或控制室處拆除電壓回路。工作時應有專人監護，嚴防誤碰設備帶電部位或PT短路。

3.1.4 信號及其他回路

由于該回路不涉及機組、線路或母聯開關掉閘，故只需將其拆除后，用絕緣膠帶包裹即可。其間嚴防直流接地、人員誤碰。

3.2 舊盤柜移除及新盤柜就位

將所有已拆除的電纜用絕緣帶包裹好，檢查回路標號、電纜標牌完整、正確且不會脫落，然后下放至電纜夾層。將舊盤柜移出，新盤柜移入，后將新盤柜與接地槽鋼用專用電焊機點焊。焊接時，應將電焊機外殼、焊接線與大地網連接，嚴禁接入等電位接地網，避免焊接電流串入其他保護裝置的電流回路，造成該裝置誤動。按照審批后的施工圖紙要求，將電纜穿至對應位置，并在纜層綁扎固定好。

3.3 保護裝置校驗

保護裝置校驗應嚴格認真、項目齊全，確保其性能滿足技術說明書與DL/T 478《繼電保護和安全自動裝置通用技術條件》所載相關要求。將試驗數據與出廠調試報告比對，不應有明顯差異。

3.4 母線保護裝置本體接線

按照審批后的電纜清冊，為每顆線芯定義新的回路號，并在電纜兩側用接地法核對。按照審批后的施工圖紙，完成母線保護裝置接線，并由第二人復核，確保接線正確。

4 對側直流回路接線及傳動試驗

4.1 對于可停運的支路

按照審批后的施工圖紙，完成該支路相關回路的全部接線，并由第二人復核，確保接線無誤。

直流回路傳動試驗應使用實際通流加壓來模擬故障的方式，嚴禁使用短接觸點的方式。

對于線路啟動失靈回路，一般分為A、B、C三相。應分別模擬每一相故障，觀察啟動失靈觸點的開入變位情況。試驗時，應將故障量的持續時間控制在50ms以內，避免出現“單跳失敗溝通三跳”而使三相觸點全部閉合的情況。而對于主變或發變組支路的啟動失靈與解除電壓閉鎖回路，由于兩者同時動作，可采用在支路保護裝置處斷開出口壓板的方式來逐一驗證。

對于母線保護裝置跳支路的開出回路，應模擬母線保護動作，觀察對應支路的斷路器跳閘情況。注意所投入的出口壓板一定要正確無誤，避免誤跳運行支路。而對于刀閘位置開入，由于主管調度值班員管控嚴格，一般不允許傳動，故僅可在系統恢復過程中觀察刀閘位置反饋是否正確。

4.2 對于不可停運的支路

接入前再次核對線芯兩側回路標號是否一致，無誤后方可接入。接線時，設專人監護，嚴防誤碰設備帶電部位而使跳閘等回路接通。完成后由第二人依照審批后圖紙復核，確保接線正確。對于啟動失靈與解除電壓閉鎖回路，接線完成后，先將母線保護裝置送電，而后在支路保護裝置相應端子驗電。正確結果為公共端為正電、另一端為負電。對于跳閘回路，接線完成后，應在母線保護裝置相應端子處驗電。正確結果為公共端為正電、出口壓板下端為負電。接入刀閘位置開入后，可直接觀察反饋是否正確。待該支路停運后，再行傳動，傳動內容與方式按照3.2.1項執行。

5 對側交流回路接線及投運試驗

5.1 PT回路

在母線電壓分電屏處，依次接入各條母線的各相電壓。每接入一相，保護裝置對應輸入通道的電壓采樣值應恢復正常。用高內阻電壓表，比較母線保護裝置與其他裝置（如變送器屏）內母線電壓回路的電壓差，同母線同相之間電壓差應為0V，不同相之間電壓差應為105V左右。

5.2 CT回路

5.2.1 對于可停運的支路

首先在斷路器端子箱拆除該支路的CT的短路線，而后在母線保護裝置打開對應支路電流端子連片。此時在整條CT回路中，應僅有母線保護裝置處的一處斷點。在斷點處測量CT環阻，若三相阻值正常，則可確認該回路無第二個斷點，連接連片。

在該支路進行小電流試運時，首先測量三相電流與母線電壓之間的相角關系，同時與該支路的其他裝置比較，兩者應一致。否則認為接線錯誤，需再次封CT后處理。

5.2.2 對于不可停運的支路

在母線保護裝置處，依次連接各相電流連片。每連接一相，該支路對應輸入通道的電流采樣值應有小幅上升。三相全部連接好后，緩慢拆除斷路器端子箱處的電流短路線。操作時，應先拆除相線，每拆除一相，該相電流的采樣值應恢復正常。全部相線拆除完畢后，最后拆除中性點回線。拆除過程中，動作應緩慢，一旦發現有火花出現，立即將短接線接回。短路線拆除完畢后，測量三相電流與母線電壓之間的相角關系，同時與該支路的其他裝置比較，兩者應一致。否則認為接線錯誤，需再次封CT后處理。

6 結語

母線保護裝置的整個更換流程包括前期準備、設備更換以及后期的傳動、投運試驗，過程復雜且安全風險較大。因此，在進行母線保護裝置更換作業時從前期準備開始，認真學習相關的設計規程、保護裝置原理、勘察現場。在此基礎上，制定詳細、完備的施工措施、傳動試驗措施、投運試驗措施，才能確保整個工程施工過程中的安全與質量可控、在控。