基于220kV變電站母差保護(hù)更換施工方案研究

丘品開

摘 要：文章首先介紹將REB103母差保護(hù)更換為符合標(biāo)準(zhǔn)的雙重化配置BP-2CS 型微機(jī)母差保護(hù)區(qū)別，詳細(xì)分析某變電站母差保護(hù)更換工程的技術(shù)難點(diǎn)及施工方案，經(jīng)實(shí)際施工驗(yàn)證，該方案是合理可行的。

關(guān)鍵詞：母差保護(hù)；BP-2CS；變電站；施工技術(shù)

引言

母差保護(hù)是電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的重要組成部分，母線故障是電力系統(tǒng)中非常嚴(yán)重的故障，它直接影響母線上所連接的所有設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，因此隨著電力技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)母差保護(hù)的快速性、靈敏性、可靠性、選擇性的要求也越來越高。某變電站220kV母線采用雙母雙分段接線方式，每條母線配置1套ABB公司的繼電器型REB103 母差保護(hù)，屬于單套保護(hù)配置。根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，需要將REB103母差保護(hù)更換為符合標(biāo)準(zhǔn)的雙重化配置 BP-2CS 型微機(jī)母差保護(hù)。

1 REB103與BP-2CS的主要區(qū)別

1.1 交流電流回路

REB103 是繼電器型母差保護(hù)，電流差動(dòng)回路是真正的“和電流”接線方式，其交流電流回路如圖1所示，TA1，TA2是電流互感器，T1，T2是輔助流變，1G，2G是線路間隔的母線刀閘，1g，2g是1G，2G對(duì)應(yīng)的常開輔助接點(diǎn)啟動(dòng)的雙位置繼電器擴(kuò)展接點(diǎn)。該回路的特點(diǎn)如下：

（1） 差動(dòng)保護(hù)得到的差動(dòng)電流是真正的“和電流”，與微機(jī)母差保護(hù)有本質(zhì)區(qū)別；

（2） 由于差動(dòng)電流是真正的“和電流”接線方式，需要輔助流變對(duì)二次電流進(jìn)行折算后才能對(duì)電流進(jìn)行求和運(yùn)算；

（3） 差動(dòng)回路比較復(fù)雜，需要通過刀閘輔助接點(diǎn)對(duì)電流回路進(jìn)行切換；

（4） I母差動(dòng)保護(hù)與Ⅱ母差動(dòng)保護(hù)分別組屏，即每段母線有1套差動(dòng)保護(hù)；

（5） I 母差動(dòng)保護(hù)與Ⅱ母差動(dòng)保護(hù)之間電流回路存在聯(lián)系，需要用電纜將 2 面保護(hù)屏連接起來。BP-2CS 是微機(jī)型母差保護(hù)，其交流電流回路如圖 2 所示，TA1，TA2 是電流互感器，T1，T2是輔助流變。

該回路具有以下特點(diǎn)：

（1） 用采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行差流計(jì)算，不是真正的“和電流”；

（2） 無需輔助流變對(duì)二次電流進(jìn)行折算，而是利用 CT 變比定值進(jìn)行折算；

（3） 無需通過刀閘輔助接點(diǎn)對(duì)電流回路進(jìn)行切換，2 套母差保護(hù)之間電流回路沒有聯(lián)系，差動(dòng)回路比較簡(jiǎn)單；

（4） 每個(gè)間隔需要2組 CT次級(jí)；

（5） I母差動(dòng)保護(hù)與Ⅱ母差動(dòng)保護(hù)之間電流回路存在聯(lián)系，需要用電纜將 2面保護(hù)屏連接起來。BP-2CS是微機(jī)型母差保護(hù)，其交流電流回路如圖2所示，TA1，TA2 是電流互感器，T1，T2是輔助流變。該回路具有以下特點(diǎn)：

（1） 用采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行差流計(jì)算，不是真正的“和電流”；

（2） 無需輔助流變對(duì)二次電流進(jìn)行折算，而是利用CT變比定值進(jìn)行折算；

（3） 無需通過刀閘輔助接點(diǎn)對(duì)電流回路進(jìn)行切換，2套母差保護(hù)之間電流回路沒有聯(lián)系，差動(dòng)回路比較簡(jiǎn)單；

（4） 每個(gè)間隔需要2組 CT次級(jí)；

（5） I 母差動(dòng)保護(hù)與II母差動(dòng)保護(hù)整合至同一套保護(hù)內(nèi)，而不是將它們分別組屏。

1.2 啟動(dòng)失靈回路

在REB103母差保護(hù)中，母差保護(hù)不進(jìn)行失靈電流的判別，在收到失靈開入后，經(jīng)整定延時(shí)，只要復(fù)壓閉鎖開放即可出口跳閘。其失靈電流判別是利用斷路器保護(hù)來完成的。

在啟動(dòng)失靈回路中，2套線路保護(hù)跳閘出口啟動(dòng)失靈接點(diǎn)直接開入斷路器保護(hù)，與相應(yīng)的電流繼電器接點(diǎn)串聯(lián)輸出。REB103母差保護(hù)無法通過線路刀閘位置確定啟動(dòng)失靈的線路所運(yùn)行的母線，失靈母線的選擇是在第 1 套線路保護(hù)屏完成的，即第1套線路保護(hù)屏內(nèi)操作箱中母線電壓切換板的母線刀閘擴(kuò)展接點(diǎn)1G或2G閉合就相應(yīng)啟動(dòng) I 母或Ⅱ母失靈出口。

BP-2CS與REB103啟動(dòng)失靈回路的區(qū)別是：

（1） BP-2CS失靈電流判別回路不是在斷路器保護(hù)中，而是在母差保護(hù)中；

（2） BP-2CS啟動(dòng)失靈回路采用雙重化配置，2 套母差保護(hù)在啟動(dòng)失靈回路中實(shí)現(xiàn)電氣完全隔離；

（3） REB103 啟動(dòng)失靈回路僅有1路啟動(dòng)失靈開入，BP-2CS有A相啟動(dòng)失靈、B相啟動(dòng)失靈、C 相啟動(dòng)失靈和三跳啟動(dòng)失靈，共計(jì)4路開入。

2 技術(shù)難點(diǎn)分析

由于REB103與BP-2CS在交流電流回路及啟動(dòng)失靈回路等方面存在較大差別，母差保護(hù)更換過程中需要修改相應(yīng)間隔保護(hù)的接線，涉及的保護(hù)屏較多，修改接線較多，因此需要認(rèn)真分析施工難點(diǎn)及施工方案，盡量減少對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。

2.1 交流電流回路

BP-2CS 的交流電流回路比REB103簡(jiǎn)單，更換過程中二次接線難度不大。但是，BP-2CS 采用雙重化配置，每個(gè)間隔需要有2組CT次級(jí)分別接入2套母差保護(hù)，而原 REB103保護(hù)中只需要1組CT次級(jí)，因此需要增加1組CT次級(jí)用于母差回路。對(duì)于線路間隔，原CT有5組次級(jí)，各次級(jí)分配方式如圖3所示。由于母差保護(hù)與故障錄波器使用相同級(jí)別的CT次級(jí)，為了減少投資，可不更換CT，而是將原來接至故障錄波器的次級(jí)改為接至第2套母差保護(hù)，故障錄波器改接于第2套線路保護(hù)的尾端。這樣既滿足了母差保護(hù)雙重化的要求，也不影響保護(hù)裝置及故障錄波器的運(yùn)行。母差改造后各次級(jí)分配方式如圖4所示。

對(duì)于旁路、分段及主變間隔的CT，因其次級(jí)個(gè)數(shù)不滿足要求且無備用次級(jí)可用，必須更換。

2.2 啟動(dòng)失靈回路

由于BP-2CS啟動(dòng)失靈回路與REB103 存在較大差異，各間隔的保護(hù)均需要修改與母差保護(hù)間的接線，才能與BP-2CS相配合。

線路保護(hù)修改接線部分包括：分別拆除 2套線路保護(hù)至斷路器保護(hù)間啟動(dòng)失靈回路接線；拆除原第1套線路保護(hù)選擇失靈母線回路；2 套線路保護(hù)分別增加與2套母差保護(hù)間A相啟動(dòng)失靈、B相啟動(dòng)失靈、C相啟動(dòng)失靈和三跳啟動(dòng)失靈 4條回路。旁路保護(hù)修改接線部分包括：增加旁路線路保護(hù)與2套母差保護(hù)間A相啟動(dòng)失靈、B相啟動(dòng)失靈、C相啟動(dòng)失靈和三跳啟動(dòng)失靈各4條回路；拆除旁路線路保護(hù)至旁路斷路器保護(hù)間啟動(dòng)失靈回路接線；拆除原旁路線路保護(hù)選擇失靈母線回路。分段保護(hù)修改接線部分包括：拆除原啟動(dòng)失靈回路接線，增加分段保護(hù)至I，Ⅱ母2套母差保護(hù)及Ⅲ，Ⅳ母2套母差保護(hù)間三跳啟動(dòng)失靈4條回路。主變保護(hù)修改接線部分包括：分別拆除2套主變保護(hù)至 220kV側(cè)失靈保護(hù)間啟動(dòng)失靈回路接線；拆除原主變保護(hù)選擇失靈母線回路的接線；2套主變保護(hù)分別增加與 2套母差保護(hù)間三跳啟動(dòng)失靈回路；增加主變保護(hù)至 2套母差保護(hù)間失靈解復(fù)壓回路；增加母差保護(hù)至主變保護(hù)間失靈連跳主變?nèi)齻?cè)回路。

3 施工方案分析

由于各間隔保護(hù)修改接線均需要在間隔停電后才能進(jìn)行，而 220kV間隔數(shù)量多，依次停電修改各間隔接線大約要45天才能完成。期間，由于REB103已拆除，但BP-2CS未投入運(yùn)行，則220 kV母線一直在沒有母差保護(hù)的情況下運(yùn)行，這對(duì)于電網(wǎng)的安全運(yùn)行是一個(gè)極大的隱患。

220 kV母線無母差保護(hù)運(yùn)行時(shí)間過長(zhǎng)的根本原因是BP-2CS與REB103啟動(dòng)失靈回路差異較大，施工量大。如果能采取措施減少差異和施工量即可縮短施工周期，盡快投入母差保護(hù)。微機(jī)母差保護(hù)的啟動(dòng)失靈回路與REB103 及BP-2CS 各有異同，屬于兩者之間的一種過渡接線方式。

微機(jī)母差保護(hù)啟動(dòng)失靈回路的特點(diǎn)如下：

（1） 線路保護(hù)跳閘出口啟動(dòng)失靈接點(diǎn)直接開入斷路器保護(hù)，再與相應(yīng)的電流繼電器接點(diǎn)串聯(lián)輸出；

（2） 啟動(dòng)失靈回路不區(qū)分 A，B，C相，只提供一路開入；

（3）微機(jī)母差保護(hù)失靈開關(guān)所在母線的選擇是在母差保護(hù)中完成的，通過母差保護(hù)內(nèi)的刀閘位置開入確定線路所運(yùn)行的母線，就相應(yīng)啟動(dòng)該段母線失靈出口。

從以上分析可知，如果將 BP-2CS 啟動(dòng)失靈回路先按微機(jī)母差保護(hù)進(jìn)行接線，可以大大減少對(duì)線路保護(hù)屏內(nèi)啟動(dòng)失靈回路的修改。約耗時(shí)5天時(shí)間即可完成第1套母差保護(hù)施工，并將其投入運(yùn)行，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行極為有利。經(jīng)過公司技術(shù)人員多次研究論證，決定將工程分為2個(gè)階段進(jìn)行施工。

具體施工方案如下。

第1階段：先將REB103退出運(yùn)行，將其保護(hù)屏拆除后安裝 BP-2CS。BP-2CS組屏完成后，首先將各間隔接入REB103 的CT次級(jí)改接于BP-2CS 第1套母差保護(hù)。對(duì)于線路間隔，將接入故障錄波器的 CT 次級(jí)改接于BP-2CS第2套母差保護(hù)，對(duì)于旁路、分段、主變間隔的CT先不接入第2 套母差保護(hù)，待第2階段CT更換后再接入。各間隔斷路器保護(hù)的啟動(dòng)失靈回路接入BP-2CS 第1套母差保護(hù)三跳啟動(dòng)失靈回路，但第1套母差保護(hù)A，B，C 相啟動(dòng)失靈回路及第2套母差保護(hù)的啟動(dòng)失靈回路暫不接入，待第2階段中各間隔啟動(dòng)失靈回路改造后再接入。同時(shí)，取消原第1套線路保護(hù)失靈母線選擇回路。BP-2CS 第1套母差保護(hù)相關(guān)間隔接線完成后將第 1 套母差保護(hù)投入運(yùn)行。至此，第1階段完工，該階段中 220 kV 母線無母差保護(hù)運(yùn)行。

第2階段：對(duì)各間隔輪流停電進(jìn)行啟動(dòng)失靈回路改造以滿足要求。對(duì)于線路間隔，分別拆除2套線路保護(hù)至斷路器保護(hù)間啟動(dòng)失靈回路；分別增加 2套線路保護(hù)與2套母差保護(hù)間A相啟動(dòng)失靈、B相啟動(dòng)失靈、C相啟動(dòng)失靈和三跳啟動(dòng)失靈4條回路，驗(yàn)證正確后接入母差保護(hù)。對(duì)于旁路、分段及主變間隔，由于CT次級(jí)數(shù)不夠，首先需要更換 CT 以增加次級(jí)個(gè)數(shù)，再將 CT 次級(jí)接入相應(yīng)的母差保護(hù)電流回路中，然后對(duì)旁路保護(hù)、分段保護(hù)及主變保護(hù)啟動(dòng)失靈回路進(jìn)行改造，使其滿足要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過認(rèn)真準(zhǔn)備和施工，順利完成了該變電站母差保護(hù)改造工程，在施工過程中，沒有發(fā)生任何的不慎而造成安全隱患和事故，目前該母差保護(hù)裝置已經(jīng)正常運(yùn)行。此次母差保護(hù)改造工程的順利完成可以為今后其他站220kV母差保護(hù)更換工作提供一些經(jīng)驗(yàn)和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]DL/T 995-2006，繼電保護(hù)及電網(wǎng)安全自動(dòng)裝置檢驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]趙智大主編.高電壓技術(shù)[M].中國(guó)電力出版社，2013.

[3]尹軍.探究110kV變電站設(shè)備運(yùn)行巡檢維護(hù)[J].科技與企業(yè)，2015，（19）.