淺談雙母線單分段改造工程中應(yīng)注意的幾個問題

王宇 毛振軍 齊致

【摘 要】母線是電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備。確保母線設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，對于電力系統(tǒng)非常重要。雙母線單分段改造是近年來國家電網(wǎng)公司提出確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要手段，但是，在改造中必須保證系統(tǒng)的穩(wěn)定。本文分析了雙母線單分段改造工程中繼電保護(hù)專業(yè)出現(xiàn)的幾個新問題，并針對這些新問題提出了新的解決問題的辦法。

【關(guān)鍵詞】雙母線單分段；繼電保護(hù)；母差保護(hù)；220kV母線

母線是電力系統(tǒng)中至關(guān)重要的設(shè)備，關(guān)系到電力系統(tǒng)能否安全穩(wěn)定運行。根據(jù)國家電網(wǎng)公司的統(tǒng)計，母線故障在電力系統(tǒng)中的故障中所占比例不大，大約占系統(tǒng)所有線路故障的6%～7%。但是，母線故障對整個系統(tǒng)影響較大，后果十分嚴(yán)重，因為所有的送電線路將失去電源，造成大面積停電，使電力系統(tǒng)解列成幾個部分。尤其是人為的誤碰、誤操作使母線保護(hù)誤動作，使大量的電源和線路被切除，造成巨大損失。所以處理母線故障事故，最關(guān)鍵是根據(jù)事故的現(xiàn)象、保護(hù)及自動裝置的動作情況、斷路器的跳閘情況，迅速、準(zhǔn)確地篩選出故障點并進(jìn)行隔離，恢復(fù)其他跳閘設(shè)備的送電。

此外，國家電網(wǎng)公司和各級電力公司對輸變電設(shè)施可靠性考核十分嚴(yán)格，而且要在國家電網(wǎng)公司和省公司進(jìn)行排名通報。近來，可靠性指標(biāo)考核更加嚴(yán)格，不僅要考核非計劃停運事件，還要考核各種計劃性停運事件，以及各種受累停運事件。這些指標(biāo)的權(quán)重主要由停運時間和停運設(shè)備組成，而設(shè)備又尤其以架空線路、變壓器、開關(guān)、鬧刀、GIS設(shè)備權(quán)重較大。因而在母線改造過程中希望停運的設(shè)備越少越好，停運的時間越短越好。

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，越來越多的變電站開始擴(kuò)建，增加主變壓器，很多樞紐變電站一般都擁有了三臺主變，為了使運行方式更加靈活，220kV母線由原來的雙母線運行改造為雙母線單分段運行，如圖1所示。由于增加了一臺母聯(lián)和一臺分段斷路器，一次系統(tǒng)的聯(lián)接發(fā)生了變化，在改造的過程中，繼電保護(hù)專業(yè)遇到了一些新的問題。針對母線的重要性，本文提出在雙母線單分段改造過程中需要注意的幾個重要問題，希望引起注意。

一、母差保護(hù)裝置的程序必須適應(yīng)新的接線方式

雙母線運行時，母差保護(hù)只需計算大差和兩個小差，涉及一個母聯(lián)斷路器，而雙母線單分段運行時，母差保護(hù)需計算大差和三個小差，涉及了兩臺母聯(lián)斷路器和一臺分段斷路器。原來的程序不能和新的接線方式通用，需要更換。而且，程序更新后必須對保護(hù)裝置做一次非常仔細(xì)的全部檢驗。遼寧電網(wǎng)某變電站220kV雙母線單分段改造工程中，母差保護(hù)裝置更新后的程序就沒有計算155分段斷路器TA對應(yīng)的電流，另外，如圖1所示，當(dāng)5母甲、5母乙互聯(lián)壓板投入時，如果145甲的二次有電流，裝置就告警，這是程序的算法錯誤引起的，需要加以特別的注意。

因此，母差裝置的程序必須適應(yīng)新的接線方式?？紤]到運行經(jīng)驗和可靠性因素， 220kV電網(wǎng)應(yīng)全面引入新一代微機(jī)母差保護(hù)是適時的。微機(jī)母差保護(hù)自我檢測能力相對比較強(qiáng)，但因此造成強(qiáng)迫停機(jī)的可能性增加。電網(wǎng)結(jié)構(gòu)緊密，應(yīng)將防止保護(hù)拒動放在更加重要的位置，220kV應(yīng)實現(xiàn)微機(jī)母差雙重化。建議優(yōu)先選用運行經(jīng)驗豐富，組屏方案簡化的國產(chǎn)微機(jī)母差保護(hù)，如深圳南瑞的BP系列和南京南瑞的RCS-915等。要求制造廠針對母聯(lián)或分段閘刀回路故障提出防止保護(hù)拒動的措施，確保母差保護(hù)能夠正確動作。同時，應(yīng)對運行人員進(jìn)行相關(guān)培訓(xùn)，確保其不會誤操作，造成母差裝置誤動作。

二、母聯(lián)145甲、145乙及分段155TA的極性必須與母差保護(hù)裝置程序算法中規(guī)定的極性一致

一般來說，在母差保護(hù)中，母線上線路及變壓器元件TA的極性是以母線為正反起，即一次電流流出母線時，對應(yīng)的TA二次電流流出保護(hù)裝置交流電流回路極性端。母聯(lián)或分段斷路器連接兩條母線，其TA極性必須與母差保護(hù)裝置程序算法中規(guī)定的極性一致，否則，正常運行時如果母聯(lián)或分段斷路器有電流流過，那么與該母聯(lián)或分段有關(guān)的兩條母線小差就會出現(xiàn)差流。以145甲為例，假設(shè)母線上的線路及變壓器元件TA的極性都是以母線為正反起，145乙TA極性與145甲相同，155TA極性以5母甲為正反起，如果裝置程序中規(guī)定145甲的TA極性以4母為正反起，則裝置在計算4母小差時會直接將145甲電流與4母上其它元件電流做向量和，而計算5母甲小差時，程序會將145甲電流反向后再與5母甲上其它元件電流做向量和。如此，145甲TA的實際極性必須也以4母為正反起，否則，一次系統(tǒng)正常運行時，雖然流入母線的電流等于流出的電流，但由于145甲電流與4母上其它元件電流極性不同，反向后又與5甲母線上其它元件電流極性不同，4母小差和5母甲小差必然同時出現(xiàn)一個兩倍于145甲電流的差流，使保護(hù)裝置發(fā)出異常信號，不能投入運行。145乙與155的情況同145甲，這是由裝置的內(nèi)部算法所決定的。裝置中母聯(lián)或分段的電流極性可以通過模擬穿越性故障驗證，不能完全相信說明書，因為保護(hù)裝置程序升級后很可能與說明書不符。

三、母差保護(hù)裝置中設(shè)定的各元件運行方式必須與實際運行方式一致

在雙母線運行方式中，如圖1所示，L1和L2元件既可以運行于4母，也可以運行于5母，但是在改造后的雙母線單分段運行方式中，L1只能運行于4母和5母甲，不能運行于5母乙，L2只能運行于4母和5母乙，不能運行于5母甲。如果母差保護(hù)裝置中L2對應(yīng)的間隔被做到了5母甲的那一邊，則L2運行于四母時不會出現(xiàn)什么問題，當(dāng)L2運行于5母乙時，母差保護(hù)裝置就會誤認(rèn)為其運行于5母甲而把L2的電流計算到5母甲的小差中，這樣，5母甲和5母乙的小差都會出現(xiàn)差流，母差保護(hù)裝置不能正常運行。

出現(xiàn)這種狀況后有兩種解決辦法，一是保護(hù)裝置更換程序，二是保護(hù)裝置不更換程序而將145甲和145乙的端子排接線間隔對調(diào)，同時改變155分段TA的極性，則L2又運行于5母乙一側(cè)了，大差和各小差的計算結(jié)果正確。第二種方法雖然可以現(xiàn)場解決問題，但風(fēng)險和難度相對較大。

四、線路及變壓器元件各自保護(hù)裝置所取得的切換前電壓必須與實際運行方式一致

在雙母線運行方式中，如圖1所示，L1和L2元件保護(hù)裝置的切換前電壓分別取自4母電壓互感器和5母電壓互感器。然而在改造后的雙母線單分段運行方式中，L1只能運行于4母和5母甲，不能運行于5母乙，L2只能運行于4母和5母乙，不能運行于5母甲。如此，L1保護(hù)裝置切換前電壓需要取自4母和5母甲電壓互感器，L2保護(hù)裝置切換前電壓需要取自4母和5母乙電壓互感器。如果這種對應(yīng)關(guān)系出現(xiàn)錯誤，則保護(hù)裝置很可能會誤動。某變電站在雙母線單分段改造過程中，110kV線路119只能運行于4母和5母乙，但是其保護(hù)裝置（RCS941型）的切換前電壓卻接在了4母和5母甲上。119正常運行于5母乙，但5母甲的電壓被切入了保護(hù)裝置中。某日，5母甲發(fā)生了故障，母差保護(hù)正確動作，切除了5母甲上的所有元件，可是119保護(hù)裝置也動作了，顯然，故障點在119線路的反向，保護(hù)裝置不應(yīng)動作。經(jīng)查，故障發(fā)生后，母差保護(hù)首先動作，119保護(hù)起動判斷為反方向故障因而未動作，5母甲上所有元件斷路器跳閘后5母甲電壓互感器失壓，119距離保護(hù)一段動作，重合閘動作，又加速跳開119斷路器。119保護(hù)誤動的根本原因是其保護(hù)裝置切換前電壓沒有與實際運行方式對應(yīng)，119運行于5母乙，保護(hù)裝置卻用5母甲的電壓和自身電流計算阻抗。

因此，為了防止類似的誤動情況發(fā)生，必須仔細(xì)驗證母線上元件各自保護(hù)裝置切換前電壓與實際運行方式的一一對應(yīng)關(guān)系。

五、結(jié)論

綜上所述，雙母線運行方式更改為雙母線單分段運行方式的過程中，繼電保護(hù)專業(yè)會遇到一些全新的問題，我們需要對這些新問題加以特別的注意，避免保護(hù)裝置出現(xiàn)異?；蛘`動的情況發(fā)生。經(jīng)過對以上問題的改正，可以確保改造后的變電站可以更加安全可靠的運行，同時也應(yīng)在人員培訓(xùn)中更加注意，防止誤操作的發(fā)生。

作者簡介：

毛振軍（1977-），男，遼寧葫蘆島人，碩士學(xué)位，中級工程師，從事繼電保護(hù)專業(yè)20年。

王 宇（1986-），男，遼寧葫蘆島人，碩士學(xué)位，助理工程師，從事繼電保護(hù)專業(yè)5年。

齊 致（1989-），男，遼寧葫蘆島人，碩士學(xué)位，助理工程師，主要研究方向智能檢測與電力系統(tǒng)故障診斷，從事繼電保護(hù)專業(yè)3年。

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