探析220kV變電站母差保護(hù)雙重技改的實(shí)施

盧松陽(yáng)

（姚孟發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467099）

作為變電站和電廠電能分配和匯總的重要元件，母線是否能夠安全可靠的運(yùn)行，直接關(guān)系到整個(gè)電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量.當(dāng)母線發(fā)生故障上，母差保護(hù)能夠根據(jù)各個(gè)元件或各側(cè)的電流互感器來(lái)對(duì)故障進(jìn)行判別，從而啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作元件，跳開(kāi)母線上的所有斷路器，最大限度地縮小停電范圍并降低停電損失［1］58－60.

1 母差保護(hù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析

母差保護(hù)的基本原理，就是根據(jù)各個(gè)元件或者各側(cè)的電流互感器，按照差接法接線，正常運(yùn)行以及保護(hù)范圍以外故障時(shí)差電流等于零，保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)差電流等于故障電流，來(lái)對(duì)母線故障進(jìn)行判斷，從而通過(guò)啟動(dòng)保護(hù)動(dòng)作元件來(lái)跳開(kāi)母線上的所有斷路器，確保將停電范圍縮至最小.目前所使用的母差保護(hù)，從元器件構(gòu)成上大致可以分為以下幾種（見(jiàn)圖1）：

LXB整流型母差保護(hù)：此種母差保護(hù)的選擇元件為電流相位比較繼電器，當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，電流相位比較繼電器會(huì)對(duì)總差電流和聯(lián)絡(luò)斷路器電流間的相位關(guān)系進(jìn)行比較，通過(guò)比較結(jié)果來(lái)分析故障發(fā)生的部位，并對(duì)故障母線進(jìn)行切除.LXB整流型母差保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是原理簡(jiǎn)單，能夠適應(yīng)一次系統(tǒng)的倒閘操作；母聯(lián)TA為單側(cè)設(shè)置的情況下，當(dāng)TA和母聯(lián)間發(fā)生故障時(shí)，不能快速切除發(fā)生故障的母線；動(dòng)作的時(shí)間較長(zhǎng)，當(dāng)雙母線分裂運(yùn)行時(shí)將失去動(dòng)作的選擇性.

圖1 母差保護(hù)的類型

電磁型固定連接母差保護(hù)：電磁型固定連接母差保護(hù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和適應(yīng)一次系統(tǒng)倒閘操作的優(yōu)點(diǎn)，曾經(jīng)在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用.在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，電磁型固定連接母差保護(hù)的缺點(diǎn)也暴露無(wú)遺，主要包括：母線發(fā)生故障時(shí)可能因一次短路電流過(guò)大而引發(fā)電流互感器的嚴(yán)重飽和，從而導(dǎo)致母差保護(hù)拒動(dòng)；當(dāng)線路附近發(fā)生近區(qū)短路故障時(shí)，故障電流過(guò)大會(huì)引發(fā)電流互感器的嚴(yán)重飽和，從而導(dǎo)致母差保護(hù)拒動(dòng)；當(dāng)母線開(kāi)關(guān)和電流互感器間發(fā)生故障時(shí)，容易造成非故障母線的誤切除；在運(yùn)行操作過(guò)程中，存在多次的二次切換，因此非常容易發(fā)生誤操作事件；只有一個(gè)失靈保護(hù)的啟動(dòng)回路，因此失靈保護(hù)不可靠.

中阻抗型集成電路母差保護(hù)：中阻抗型集成電路母差保護(hù)以電流瞬時(shí)值作為測(cè)量比較，當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，能夠在10ms內(nèi)進(jìn)行母線故障的切除，缺點(diǎn)是必須使用輔助電流互感器且保護(hù)整定的計(jì)算比較復(fù)雜.

微機(jī)型母差保護(hù)：相較于其他類型的母差保護(hù)，微機(jī)型母差保護(hù)具有如下優(yōu)勢(shì)：微機(jī)型母差保護(hù)具有自檢功能，能夠極大地提高系統(tǒng)的可靠性；通過(guò)微機(jī)的計(jì)算能力和智能作用，微機(jī)型母差保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的動(dòng)作判據(jù)；微機(jī)型母差保護(hù)不需要設(shè)置輔助的電流互感器；微機(jī)型母差保護(hù)不需要公共的差電流回路，而是通過(guò)軟件計(jì)算來(lái)合成制動(dòng)電流和差動(dòng)電流，從而大大簡(jiǎn)化交流二次回路［2］31－33.

2 220kV變電站母差保護(hù)雙重技改的原則

2.1 220kV變電站母差保護(hù)雙重技改的可靠性

在進(jìn)行220kV變電站母差保護(hù)雙重技改時(shí)，改造后的母差保護(hù)在保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)于母線故障要進(jìn)行及時(shí)切除，不應(yīng)該拒絕動(dòng)作；在任何不該發(fā)生動(dòng)作的情況下，改造后的母差保護(hù)絕對(duì)不能發(fā)生誤動(dòng)作.母差保護(hù)的可靠性來(lái)源于保護(hù)不誤動(dòng)和保護(hù)不拒動(dòng)這兩個(gè)部分，由于這兩個(gè)部分所采取的措施通常是相互矛盾的，因此在改造時(shí)需要尤為重視.

2.2 220kV變電站母差保護(hù)雙重技改的選擇性

在進(jìn)行220kV變電站母差保護(hù)雙重技改時(shí)，改造后的母差保護(hù)除了能夠?qū)?nèi)部短路和外部短路進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分，還要能夠在多種運(yùn)行工況下對(duì)故障母線組進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分.母線上連接的變壓器、線路和發(fā)電器等元件，在運(yùn)行中經(jīng)常需要在兩條以上的母線，因此通過(guò)合理的措施能夠確保母線保護(hù)具有良好的選擇性［3］34－36.

2.3 220kV變電站母差保護(hù)雙重技改的靈敏性

在進(jìn)行220kV變電站母差保護(hù)雙重技改時(shí)，改造后的母差保護(hù)對(duì)于保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，要具備迅速反應(yīng)的能力，即不論短路點(diǎn)的類型和位置如何，只要在保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，母差保護(hù)都能夠迅速作出反應(yīng)，以便及時(shí)地切除故障點(diǎn).

2.4 220kV變電站母差保護(hù)雙重技改的速動(dòng)性

在進(jìn)行220kV變電站母差保護(hù)雙重技改時(shí)，改造后的母差保護(hù)要能夠?qū)收线M(jìn)行快速切除，從而減少用戶在電壓降低時(shí)的工作時(shí)間，降低故障元件的損壞程度.

3 220kV變電站母差保護(hù)雙重技改的實(shí)例分析

本文以某220kV變電站為研究對(duì)象，對(duì)其母差保護(hù)雙重技改進(jìn)行探究.該220kV變電站投運(yùn)二十余年，其接線方式為雙母線帶旁路母線，原有一套R(shí)ADSS／S型中阻抗型集成電路母差保護(hù)，在使用過(guò)程中由于不具備事件記錄和故障錄波的功能，極大地增加了故障檢修和運(yùn)行維護(hù)的難度，因此對(duì)其進(jìn)行雙重技改［4］110－113.改造后的該220kV變電站母具備兩套微機(jī)型母差保護(hù)裝置，它們分別是BP－2B型微機(jī)型母差保護(hù)和RCS－915AB型母差保護(hù)，現(xiàn)就該220kV變電站母差保護(hù)雙重技改過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行闡述：

問(wèn)題1：母差保護(hù)在母聯(lián)分位時(shí)產(chǎn)生拒動(dòng)現(xiàn)象.當(dāng)該220kV變電站雙母線運(yùn)行時(shí)，為了防止在母聯(lián)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的情況下發(fā)生弱電源側(cè)母線的故障，其具備的BP－2B型微機(jī)型母差保護(hù)和RCS－915AB型母差保護(hù)大差比率元件的比率制動(dòng)系數(shù)應(yīng)該使用低值.但在改造試驗(yàn)過(guò)程中，這兩套母差保護(hù)在母聯(lián)分位時(shí)產(chǎn)生了不該有的拒動(dòng)現(xiàn)象，這意味著雖然BP－2B型微機(jī)型母差保護(hù)和RCS－915AB型母差保護(hù)可以依靠故障分量比率差動(dòng)來(lái)可靠切除暫態(tài)的轉(zhuǎn)換性故障，但是卻不能切除穩(wěn)態(tài)故障［5］94－95.基于此，當(dāng)母聯(lián)開(kāi)關(guān)分裂運(yùn)行時(shí)，BP－2B型微機(jī)型母差保護(hù)和RCS－915AB型母差保護(hù)可以獨(dú)立判斷，退出大差比率制動(dòng)系數(shù)，僅以小差比例制動(dòng)系數(shù)來(lái)分別作為正、副母線各自啟動(dòng)和動(dòng)作的判據(jù)，從而消除拒動(dòng)現(xiàn)象.

問(wèn)題2：母聯(lián)開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)位置不對(duì)應(yīng)的分析.如果母聯(lián)開(kāi)關(guān)在合位而投了分列壓板，將會(huì)產(chǎn)生如下后果：2號(hào)母線發(fā)生故障時(shí)，母聯(lián)開(kāi)關(guān)失靈動(dòng)作跳開(kāi)1號(hào)母線，直接動(dòng)作于兩條母線的母差保護(hù)；如果由2號(hào)母線引發(fā)區(qū)內(nèi)故障，那么將會(huì)引發(fā)兩條母線的母差保護(hù)一起動(dòng)作；區(qū)外故障時(shí)，母差保護(hù)將拒動(dòng)；母聯(lián)開(kāi)關(guān)死區(qū)，母差保護(hù)動(dòng)作不正確時(shí)，兩條母線同時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作.如果母聯(lián)開(kāi)關(guān)在分為，而投了互聯(lián)壓板，那么將會(huì)產(chǎn)生如下后果：區(qū)內(nèi)任何故障都將引發(fā)兩條母線的母差保護(hù)一起動(dòng)作；區(qū)外故障時(shí)，兩條母線的母差保護(hù)拒動(dòng).而隔離開(kāi)關(guān)的位置，可以對(duì)母線運(yùn)行的方式進(jìn)行判斷，并且確定各個(gè)元件所連接的母線.綜上所述，母聯(lián)開(kāi)關(guān)和隔離開(kāi)關(guān)的位置是否正確，將直接影響到兩條母線的母差保護(hù)是否能夠正確動(dòng)作，因此在調(diào)試時(shí)要尤為重視.

問(wèn)題3：主變壓器保護(hù)動(dòng)作解失靈復(fù)壓閉鎖的分析.從BP－2B型微機(jī)型母差保護(hù)和RCS－915AB型母差保護(hù)所采用的方式看，選擇BP－2B型微機(jī)型母差保護(hù)更加能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的需求.當(dāng)主變壓器保護(hù)動(dòng)作時(shí)，如果系統(tǒng)選用的是RCS－915AB型母差保護(hù)，那么所在母線的失靈電壓閉鎖將被解除，如果發(fā)生近端故障或電源線路重載的情況，那么將會(huì)引發(fā)失靈保護(hù)的誤動(dòng)；此外，當(dāng)RCS－915AB型母差保護(hù)主變壓器保護(hù)動(dòng)作解除失靈電壓閉鎖開(kāi)入超過(guò)1s時(shí)，將會(huì)退出解除失靈電壓閉鎖功能.

問(wèn)題4：刀閘和開(kāi)關(guān)狀態(tài)節(jié)點(diǎn)的接引.在改造過(guò)程中，如果開(kāi)關(guān)站所預(yù)留的敷設(shè)電纜的金屬管道已經(jīng)生銹或腐蝕，那么將會(huì)增加新電纜施工的難度，此時(shí)可以利用現(xiàn)有電纜的備用芯接引狀態(tài)輔助接點(diǎn).在展開(kāi)此項(xiàng)工作時(shí)，需要施工人員認(rèn)真核對(duì)開(kāi)關(guān)圖紙，找出可以利用的備用電纜芯［6］85－87；施工人員還可以到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行查找，因?yàn)橛行﹤溆秒娎|芯并沒(méi)有在圖紙上進(jìn)行標(biāo)注，可以通過(guò)兩端對(duì)線的方式來(lái)確定所找到的備用電纜芯是否可用.

問(wèn)題5：舊母差保護(hù)誤動(dòng)作的防止措施.由于舊母差保護(hù)處于運(yùn)行之中，因此在停電改造期間必須采用專用短接線短接的方式對(duì)舊母差電流回路進(jìn)行處理，嚴(yán)禁舊母差保護(hù)的任何工作，避免在停電改造過(guò)程中因差動(dòng)回路電流不平衡而導(dǎo)致舊母差保護(hù)的任何動(dòng)作.

問(wèn)題6：保護(hù)傳動(dòng)或試驗(yàn)時(shí)的注意事項(xiàng).在保護(hù)傳動(dòng)或試驗(yàn)時(shí)，要退出母差屏內(nèi)對(duì)其他線路保護(hù)有影響的壓板，避免造成其他線路的誤動(dòng).

4 討論

為了避免母差保護(hù)拒動(dòng)而危及電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)220kV變電站母差保護(hù)進(jìn)行雙重技改勢(shì)在必行［7］59－62.從前文的分析可以看出，220kV變電站母差保護(hù)是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜且涉及范圍較廣的工作，其是否能夠順利實(shí)施直接影響著供電可靠性和安全性.隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微機(jī)型母差保護(hù)在電力系統(tǒng)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，筆者期望通過(guò)本文的探討，能夠?yàn)橥幸约拔C(jī)型母差保護(hù)的推廣提供一些有益的參考.

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